大口徑管道鋪設自動焊接機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管道鋪設設備，尤其是一種大口徑管道鋪設自動焊接機器人。
【背景技術】
[0002]目前，我國經(jīng)濟建設發(fā)展迅猛，尤其是東部對油氣資源需求旺盛，國內自給率相對較低，而且分布很不均勻，需要大量從西部甚至國外引進資源;而我國的西北部及西北部鄰國卻蘊含大量油氣資源，需要尋找消費市場，隨著一路一帶建設的漸入佳境，西(油)氣東輸工程是協(xié)調東西部發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，已經(jīng)全面展開并加速進行。而管道運輸尤其是大口徑管道運輸油氣，其經(jīng)濟性更具有競爭力，大口徑管道運輸具有數(shù)以千計千米的市場規(guī)模。直徑1.0米以上的金屬管道的鋪設基本都是半機械化的，挖掘、鋪設、焊接、測量、監(jiān)察、檢測、填埋各系統(tǒng)各自獨立，需要人為協(xié)調、指揮，自動化程度低，人員占用多，勞動強度大，自然環(huán)境、焊接環(huán)境惡劣、輸送效率低，鋪設周期長、鋪設成本高。因此在這些長距離大口徑管線建設中采用自動化鋪設技術已勢在必行，一套合適的設計方案對油氣管道的鋪設具有重大意義。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種自動化程度高的大口徑管道鋪設自動焊接機器人。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的大口徑管道鋪設自動焊接機器人包括平臺、主機架、操作室、導航分系統(tǒng)、管件抓取輸送分系統(tǒng)、管件端面預處理分系統(tǒng)、在線測量分系統(tǒng)、管件支撐分系統(tǒng)、焊接及其質量檢查分系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；
[0005]所述平臺底部設有用于移動的履帶。
[0006]所述主機架能夠相對平臺Z向水平移動；
[0007]所述操作室設置在平臺上；
[0008]所述導航分系統(tǒng)用于對施工現(xiàn)場進行初步定位，以保證整個機器人行駛至施工現(xiàn)場；
[0009]所述管件抓取輸送分系統(tǒng)用于抓取管件并將管件送至溝槽內，該管件抓取輸送分系統(tǒng)包括安裝在主機架上的兩個能夠實現(xiàn)X向水平移動的機械臂、分別安裝在兩個機械臂端部的兩個伸縮裝置以及用于抓取管件的兩個抓手，所述兩個抓手分別安裝在兩個伸縮裝置輸出端且該兩個抓手能夠Y向豎直移動；
[0010]所述管件端面預處理分系統(tǒng)用于對管件兩端進行坡口加工，該管件端面預處理分系統(tǒng)包括能夠自主轉動并對稱安裝在平臺上且用于固定管件的兩個漲緊機構、能夠轉動地安裝在兩個漲緊機構上且用于對管件兩端進行坡口加工的多個刀具以及可收放的安裝在平臺上且用于頂起管件的多個支撐輪，所述兩個漲緊機構能夠相對伸縮，該兩個漲緊機構插進管件兩端內孔并漲緊固定，且兩個漲緊機構的轉動能夠帶動管件一起轉動;所述在線測量分系統(tǒng)在端面預處理分系統(tǒng)對管件的兩個端面處理的同時進行同步測量，分別測量管件每個端面的幾何尺寸及其位置坐標，并將測量數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對最終測量數(shù)據(jù)進行分析，篩選出最大壁厚和最小壁厚尺寸數(shù)據(jù)，并追蹤其位置坐標記錄在控制系統(tǒng)中，在管件上分別做出明顯標示兩端各自最大、最小壁厚位置，控制系統(tǒng)再驅動管件端面預處理系統(tǒng)兩端的漲緊機構旋轉停止時，當前管件的當前焊接端面與前一件管件的當前焊接端面按照重合面積最大原則進行匹配；
[0011]所述管件支撐分系統(tǒng)用于支撐已放入至溝槽內的管件，該管件支撐分系統(tǒng)包括托起在管件中部的中間支撐組件和能夠升降且用于鎖緊固定在管件前端的吊鉤組件，所述中間支撐組件可收放的安裝在平臺底盤中部，所述吊鉤組件上端通過一滑行機構與平臺底盤連接，下端設有一能夠插入到管件內孔中并鎖定管件的卡緊塊，在滑行機構和卡緊塊之間設有一伸縮桿，所述伸縮桿上還設有用于檢查當前管件姿態(tài)的第一攝像測量裝置，所述第一攝像測量裝置的測量數(shù)據(jù)經(jīng)所述在線測量分系統(tǒng)發(fā)送至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制驅動所述吊鉤組件在X向和Z向移動，對當前管件姿態(tài)進行微調直至符合管道鋪設規(guī)范；
[0012]所述焊接及其質量檢查分系統(tǒng)，其可收放的安裝在平臺底盤后端且用于焊接當前管件和前一件管件間的連接處，該焊接及其質量檢查分系統(tǒng)包括焊接組件A和焊接組件B，所述焊接組件A和焊接組件B均為環(huán)體結構，該焊接組件A和焊接組件B內環(huán)周向分別設有多個滾動支架，每個滾動支架底部安裝有滾輪和用于吸附在管件上的第一電磁吸盤，所述焊接組件A上設有環(huán)形導軌裝置，所述環(huán)形導軌裝置上安裝有多個焊機行走機構，每個所述焊機行走機構上分別設有一用于焊接當前管件和前一件管件連接處的焊槍和一用于對焊縫進行檢查的無損探傷監(jiān)測裝置，所述焊接組件A上還設有多個能夠伸縮的拉桿，其中拉桿的外端固定有一個長圓結構，拉桿伸出長圓結構插入到焊接組件B上相應形狀的槽孔內，再旋轉拉桿90°，拉桿上的長圓結構與焊接組件B上的槽孔孔型呈十字交叉狀態(tài)后回收鎖緊以將焊接組件A和焊接組件B固接在一起，所述焊接組件B上還設有一用于測定焊接組件B和管件位置的第二攝像測量裝置，所述第二攝像測量裝置的測量數(shù)據(jù)經(jīng)所述在線測量分系統(tǒng)發(fā)送至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制焊接組件B鎖定管件；
[0013]所述控制系統(tǒng)用于控制整個機器人的作業(yè)動作。
[0014]所述履帶數(shù)量為兩條且兩條履帶分置在平臺底部兩側。
[0015]所述履帶數(shù)量為四條且四條履帶分置在平臺底部的四個角落，所述平臺能夠相對四條履帶升降，每個所述履帶均可實現(xiàn)轉向。
[0016]所述平臺上還設有能夠升降的居住室。
[0017]所述導航分系統(tǒng)采用北斗導航系統(tǒng)或GPS導航系統(tǒng)或格洛納斯導航系統(tǒng)或伽利略導航系統(tǒng)。
[0018]每個所述伸縮裝置上分別設有一用于探測管件的探測器，以保證兩個抓手能夠準確的獲取管件。
[0019]每個所述漲緊機構分別包括胎具架、通過滾動軸承套裝在胎具架外部的回轉漲胎套、分別通過一彈漲臂周向固接在回轉漲胎套端部的多個錐形漲緊塊以及與錐形漲緊塊配合使用且用于漲起錐形漲緊塊的錐塞，所述胎具架通過支撐導柱與一動力氣缸輸出端連接以實現(xiàn)胎具架的伸縮運動，所述回轉漲胎套外部設有一大齒輪，該大齒輪與一電機輸出端的齒輪嚙合以實現(xiàn)回轉漲胎套能夠相對胎具架轉動并帶動管件轉動，所述錐塞中部通過推力軸承與一油缸輸出桿能夠相對轉動地連接，該錐塞在油缸輸出桿的帶動下能夠做伸縮運動以實現(xiàn)對錐形漲緊塊的漲起和復位。
[0020]所述中間支撐組件底部設有一承載塊，所述承載塊上部形成有與管件貼合的半圓形凹槽，下部設有一行走輪，所述承載塊兩側分別豎直固接有一連接桿，兩個所述連接桿上端分別與平臺底盤鉸接，且兩個所述連接桿上部還分別通過一氣缸與平臺底盤連接，以實現(xiàn)中間支撐組件的收放。
[0021]所述焊接組件A兩側分別豎直固接有一豎直桿，兩個所述豎直桿上端分別與平臺底盤鉸接，且兩個所述豎直桿上部還分別通過一氣缸與平臺底盤連接，以實現(xiàn)焊接及其質量檢查分系統(tǒng)的收放，所述焊接組件A底部還設有一轉動輪。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的大口徑管道鋪設自動焊接機器人自動化程度高，人員占用少，勞動強度小，工作效率高，鋪設周期短、鋪設成本低。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明中大口徑管道鋪設自動焊接機器人的主視結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明中大口徑管道鋪設自動焊接機器人去掉居住室后的俯視結構示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明中大口徑管道鋪設自動焊接機器人焊接前的主視結構示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明中大口徑管道鋪設自動焊接機器人焊接后移動過程中的主視結構示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明中大口徑管道鋪設自動焊接機器人焊接后移動到下一工位后的主視結構示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明中大口徑管道鋪設自動焊接機器人的右視結構示意圖；
[0029]圖7為本發(fā)明中大口徑管道鋪設自動焊接機器人去掉焊接及其質量檢查分系統(tǒng)后的右視結構示意圖；
[0030]圖8為本發(fā)明中焊接及其質量檢查分系統(tǒng)的結構示意圖；
[0031 ]圖9為本發(fā)明中漲緊機構的立體結構示意圖；
[0032]圖10為本發(fā)明中漲緊機構的剖切結構示意圖；
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0034]參見圖1至圖10，本發(fā)明的大口徑管道鋪設自動焊接機器人包括平臺、主機架1、操作室、導航分系統(tǒng)、管件抓取輸送分系統(tǒng)3、管件端面預處理分系統(tǒng)4、在線測量分系統(tǒng)、管件支撐分系統(tǒng)、焊接及其質量檢查分系統(tǒng)5和控制系統(tǒng)；
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