多点同步自动焊接装备定位装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多点同步自动焊接装备定位装置，属于管道焊接设备技术领域。该定位装置与多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘同轴固定，包括：定位盘以及多个定位机构；定位盘为圆环形；多个定位机构固定在定位盘的表面上并沿定位盘的圆周方向均匀分布；定位机构包括固定支架、连接块、连接块驱动部件、探头部件；固定支架与定位盘表面固定连接；连接块与固定支架铰接连接，连接块驱动部件用于驱动连接块作圆周运动；探头部件包括探头以及弹性连接部件；弹性连接部件的一端与连接块固定连接，另一端与探头连接。采用该定位装置能够实现多点同步自动焊接装备在焊接操作开始前相对于管道焊接坡口的初始定位，定位过程快速、准确。
【专利说明】
多点同步自动焊接装备定位装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及管道焊接设备技术领域，特别涉及一种多点同步自动焊接装备定位装置。
【背景技术】
[0002]随着新型焊接技术、焊接装备、焊接材料的快速发展以及大口径长输油气管道建设的飞速发展，管道全位置自动焊技术及装备也朝着智能化、高效化、快速化方向发展。多点同步自动焊接装备是管道焊接机器人的一种，它是一种新研发的智能自动焊接装备，用于管道环缝焊接。多点同步自动焊接装备包括多把焊枪，所有焊枪固定在焊枪固定盘上，并成圆周形排布。每把焊枪完成一定角度的焊接工作。在焊接开始前，要对多点同步自动焊接装备相对于焊接坡口的位置进行定位，以保证焊枪与焊接坡口对位准确，防止焊偏而影响焊接质量。
[0003]目前对多点同步自动焊接装备的定位主要依靠人工手动调节。
[0004]在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题:依靠人工手动对多点同步自动焊接装备进行定位的误差较大，而且定位速度较慢，操作人员工作量大。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种定位准确度高、速度快并且能够实现自动定位的多点同步自动焊接装备定位装置及其使用方法。
[0006]具体而言，包括以下技术方案:
[0007]本实用新型第一方面提供一种多点同步自动焊接装备定位装置，所述定位装置与所述多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘同轴固定，所述定位装置包括:定位盘以及多个定位机构;所述定位盘为圆环形;所述多个定位机构固定在定位盘的表面上并沿所述定位盘的圆周方向均匀分布;所述定位机构包括固定支架、连接块、连接块驱动部件、探头以及弹性连接部件;所述固定支架与所述定位盘表面固定连接;所述连接块与所述固定支架铰接连接，所述连接块驱动部件用于驱动所述连接块作圆周运动;所述探头部件包括探头以及弹性连接部件;所述弹性连接部件的一端与所述连接块固定连接，所述弹性连接部件的另一端与所述探头连接。
[0008]进一步地，所述连接块驱动部件包括气缸、气缸支架、气缸固定底座以及控制模块;所述气缸支架与所述定位盘表面固定连接;所述气缸固定底座的一端固定在所述气缸的缸体底部，所述气缸固定底座的另一端与所述气缸支架铰接连接;所述气缸的活塞杆与所述连接块铰接连接;所述控制模块与所述气缸电连接，用于控制所述气缸的活塞杆作往复运动。
[0009]进一步地，所述定位装置还包括:轴承，所述气缸的活塞杆通过所述轴承与所述连接块铰接连接。[ΟΟ? O] 进一步地，所述定位盘包括第一子定位盘、第二子定位盘以及第三子定位盘;所述第一子定位盘为半圆环形;所述第二子定位盘以及第三子定位盘均为圆心角为90°的扇环形。
[0011]进一步地，所述定位机构的数量为3个，分别固定在所述第一子定位盘、第二子定位盘以及第三子定位盘上。
[0012]进一步地，所述固定支架包括:固定支柱以及连接块支架;所述固定支柱与所述定位盘的表面固定连接;所述连接块支架的一端与所述固定支柱连接，所述连接块支架的另一端与所述连接块铰接连接。
[0013]进一步地，所述探头部件还包括:探头固定底座;所述探头固定底座的一端与所述连接块固定连接，所述探头固定底座的另一端与所述弹性连接部件连接。
[0014]进一步地，所述探头部件还包括:保护套;所述保护套套设在所述弹性连接部件的外部并与所述探头固定底座连接。
[0015]进一步地，作为优选，所述弹性连接部件为弹簧。
[0016]本实用新型第二方面提供一种本实用新型第一方面的多点同步自动焊接装备定位装置的使用方法，所述使用方法包括:
[0017]步骤a，将所述定位装置的定位盘套设在管道上并与所述多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘固定；
[0018]步骤b，启动所述多点同步自动焊接装备，使所述定位装置在所述多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘的带动下运动至所述管道焊接坡口附近；
[0019]步骤c，所述连接块驱动部件驱动所述连接块沿着远离所述定位盘的方向作圆周运动，所述探头在所述连接块的带动下逐渐靠近所述管道的外表面；当所述探头接触所述管道的外表面并使所述弹性连接部件产生压缩形变时，所述连接块停止作圆周运动；
[0020]步骤d，所述定位装置继续沿所述管道的轴向运动，当所述定位装置中所有弹性连接部件均发生恢复形变时即完成对所述多点同步自动焊接装备的定位。
[0021 ]本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是:
[0022]利用本实用新型实施例提供的多点同步自动焊接装备定位装置对多点同步自动焊接装备进行定位时，将该定位装置的定位盘套设在管道上并与多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘固定，在多点同步自动焊接装备的带动下使定位装置移动至焊接坡口附近，然后连接块驱动部件驱动连接块沿着远离定位盘的方向作圆周运动，使探头逐渐靠近管道的外表面；当探头接触管道的外表面并使弹性连接部件产生压缩形变时，连接块停止作圆周运动;此时，定位装置继续沿管道的轴向运动，当探头嵌入管道上的焊接坡口中后，由于焊接坡口的表面低于管道的表面，弹性连接部件会发生恢复形变，当所有弹性连接部件都发生恢复形变时即表明所有探头均嵌入焊接坡口，从而完成对多点同步自动焊接装备的定位。本实用新型实施例提供的定位装置适用于在焊接操作开始前对多点同步自动焊接装备相对于管道焊接坡口的初始定位，定位速度快、准确度高，能够实现对自动化定位。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为实施例1提供的多点同步自动焊接装备定位装置的结构示意图；
[0025]图2为实施例1提供的多点同步自动焊接装备定位装置中定位机构的结构示意图；
[0026]图3为实施例1提供的多点同步自动焊接装备定位装置中探头部件的结构示意图；
[0027]图4为图3的剖视图；
[0028]图5为利用实施例1提供的多点同步自动焊接装备定位装置进行定位的过程示意图，其中，
[0029]图5a为定位装置中探头处于初始位置；
[0030]图5b为定位装置中探头靠近管道表面；
[0031 ]图5c为定位装置中探头接触管道表面使弹性连接部件发生压缩形变。
[0032]附图标记分别表示:
[0033]1、定位盘；
[0034]11、第一子定位盘;12、第二子定位盘;13、第三子定位盘；
[0035]2、定位机构；
[0036]21、连接块驱动部件；
[0037]211、气缸支架;212、螺栓;213、气缸固定底座;214、气缸；
[0038]22、固定支架；
[0039]221、固定支柱;222、连接块支架;223、限位块；
[0040]23、第一连接轴；
[0041]24、第二连接轴；
[0042]25、轴承；
[0043]26、连接块；
[0044]27、探头部件；
[0045]271、探头;272、弹性连接部件;273、保护套;274、探头固定底座；
[0046]3、焊接坡口；
[0047]4、管道。
【具体实施方式】
[0048]为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0049]实施例1
[0050]本实施例提供一种多点同步自动焊接装备定位装置，该定位装置与多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘同轴固定，参见图1并结合图2、图3以及图4，该定位装置包括:定位盘I以及多个定位机构2。
[0051 ]定位盘I为圆环形；多个定位机构2固定在定位盘I的表面上并沿定位盘I的圆周方向均匀分布。
[0052]定位机构2包括固定支架22、连接块26、连接块驱动部件21、探头27以及弹性连接部件272。
[0053]固定支架22与定位盘I表面固定连接。
[0054]连接块26与固定支架22铰接连接，连接块驱动部件21用于驱动连接块26作圆周运动。
[0055]探头部件27包括探头271以及弹性连接部件272;弹性连接部件272的一端与连接块26固定连接，弹性连接部件272的另一端与探头271连接。
[0056]本实施例提供的定位装置中，固定支架22与定位盘I固定连接而连接块26与固定支架22铰接连接，因此，连接块26能够在连接块驱动部件21的驱动下作圆周运动，从而带动探头271和弹性连接部件272作圆周运动。以图2所示连接块26所处的位置为例，当连接块26顺时针转动时，连接块26逐渐靠近定位盘I;而当连接块26逆时针转动时，连接块26逐渐远离定位盘I。基于此，本实施例提供的定位装置的工作原理如下(参见图5):
[0057]将定位盘I套设在管道上并与多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘(图中未示出)固定，保证定位盘I与焊枪固定盘同轴。启动多点同步自动焊接装备，定位装置在多点同步自动焊接装备的带动下沿管道4轴向运动，当定位装置移动至焊接坡口 3附近时，利用连接块驱动部件21驱动连接块26沿着远离定位盘I的方向作圆周运动，使探头271逐渐靠近管道4的外表面。当探头271接触管道的外表面时，连接块26会对弹性连接部件272施加压力，使弹性连接部件272产生压缩形变。此时，连接块驱动部件21停止驱动连接块26的圆周运动，然后定位装置继续沿管道轴向运动，当探头271嵌入管道上的焊接坡口 3中后，由于焊接坡口 3的表面低于管道4的表面，弹性连接部件272会发生恢复形变，当所有弹性连接部件都嵌入焊接坡口 3而发生恢复形变后，定位装置沿管道4轴向运动受到阻碍，从而完成多点同步自动焊接装备的定位。定位完成后，利用连接块驱动部件21驱动连接块26沿着靠近定位盘I的方向作圆周运动，将连接块26和探头部件27收起，将焊接坡口 3附近的空间留给焊枪，保证焊接操作的顺利进行。
[0058]需要说明的是，本实施例提供的定位装置适用于在焊接操作开始前对多点同步自动焊接装备相对于管道焊接坡口 3的初始定位，主要是使焊枪固定盘与管道同轴。由于定位装置中多个定位机构2沿定位盘I的圆周方向均匀分布，因此当所有定位机构2的探头271都嵌入焊接坡口 3后即使得定位盘I与管道4同轴，而定位盘I与焊枪固定盘也是同轴连接，从而使焊枪固定盘与管道4同轴。
[0059]采用本实施例提供的定位装置能够实现快速、准确定位，并且能够实现自动定位。
[0060]进一步地，在上述的定位装置中，连接块驱动部件21包括气缸214、气缸支架211、气缸固定底座213以及控制模块(图中为示出)。气缸支架211与定位盘I表面固定连接。气缸214包括缸体、位于缸体内部的活塞以及与活塞连接的活塞杆，活塞在缸体内部做直线往复运动，从而带动活塞杆作直线往复运动。气缸固定底座213的一端固定在气缸214的缸体底部，另一端与气缸支架211铰接连接。气缸214的活塞杆与连接块26铰接连接。控制模块与气缸214电连接，气缸214的活塞杆在控制模块的控制下作往复运动，从而带动与其连接的连接块26作圆周运动。如图2所示，本实施例中，气缸支架211与探头部件27分别位于连接块26的上下两侧，从而实现当活塞杆伸长时，连接块26沿着远离定位盘I的方向运动(即释放连接块26)，当活塞杆收缩时，连接块26沿着靠近定位盘I的方向运动(即收起连接块26)。控制模块中包括空气压缩机、必要的电路以及控制程序等。
[0061]本领域技术人员可以理解的是，连接块驱动部件21的具体形式不限于上文所述的形式，只要能够驱动连接块26作往复圆周运动即可。气缸支架211、气缸固定底座213的具体形式也没有严格限定，可以采用图2所示的形式。气缸支架211由I块底板和2块连接板组成，两块连接板平行设置并且设置有连接孔，底板通过螺钉固定在定位盘I上。气缸固定底座213由I块底板和I块连接板组成，连接板同样设置有连接孔，底板通过螺钉固定在气缸213缸体的底部。气缸固定底座213的连接板位于气缸支架211的连接板之间，螺栓212依次穿过上述三块连接板，实现气缸支架211与气缸固定底座213之间的铰接连接。
[0062]进一步地，在上述的定位装置中，气缸214的活塞杆与连接块26连接的一端设置有轴承25，气缸214的活塞杆通过轴承25和第二连接轴24实现与连接块26的铰接连接。
[0063]进一步地，在上述的定位装置中，为了便于定位盘I的固定安装，定位盘I采用三块子定位盘组合的形式，即定位盘I包括第一子定位盘11、第二子定位盘12以及第三子定位盘13，其中第一子定位盘11为半圆环形，第二子定位盘12以及第三子定位盘13均为圆心角为90°的扇环形，第一子定位盘11、第二子定位盘12以及第三子定位盘13对合后形成一个完整的圆环形定位盘I。
[0064]进一步地，在上述的定位装置中，定位机构2的数量优选为3个，因为3个定位机构2能够形成三角形，由于三角形具有稳定性，使定位更加准确。3个定位机构2分别固定在第一子定位盘11、第二子定位盘12以及第三子定位盘13上。
[0065]进一步地，在上述的定位装置中，固定支架22包括:固定支柱221以及连接块支架222;固定支柱221与定位盘I的表面固定连接;连接块支架222的一端与固定支柱221连接，连接块支架222的另一端与连接块铰接连接。如图2所示，本实施例中，固定支柱221为阶梯圆柱形，直径较大的一端通过螺钉固定在定位盘I上。连接块支架222呈U型，U型的底部和侧部分别设置有连接孔，固定支柱221直径较小的一端穿入连接块支架222底部的连接孔并与其过盈配合。连接块支架222与连接块26之间通过第一连接轴23实现铰接连接。连接块支架222内侧还设置有限位块223，防止连接块支架222沿固定支柱221发生轴向移动。
[0066]进一步地，在上述的定位装置中，探头部件27还包括:探头固定底座274;探头固定底座274的一端与连接块26固定连接，探头固定底座274的另一端与所述弹性连接部件272连接。在此基础上，探头部件27还包括保护套273;保护套273套设在弹性连接部件272的外部并与探头固定底座274通过螺纹连接。
[0067]进一步地，在上述的定位装置中，弹性连接部件272为的具体形式没有严格限定，只要能够在发生弹性形变即可，例如可以为弹簧。
[0068]进一步地，在上述的定位装置中，定位装置各部分的尺寸没有严格的限定，但是，定位盘I的内径要大于或者等于管道4的外径，以保证定位盘I能够顺利的套在管道4上;定位盘I的内径外径差要保证有足够的空间安装定位机构2，同时也要保证定位盘I的外径不会影响多点同步自动焊接设备焊枪的正常焊接操作。例如，定位盘I的外径1850mm，内径为1016mm，以保证定位盘I能顺利的套设在Φ1016的钢管上，定位盘I的厚度为30mm。定位装置各个部分的材质也没有特殊限定，例如可以为铝。
[0069]实施例2
[0070]本实施例提供一种实施例1的多点同步自动焊接装备定位装置的使用方法，该使用方法包括以下步骤:
[0071]步骤201，将定位装置的定位盘I套设在管道上并与多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘固定；
[0072]步骤202，启动多点同步自动焊接装备，使定位装置在多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘的带动下运动至管道焊接坡口 3附近；
[0073]步骤203，连接块驱动部件21驱动连接块26沿着远离定位盘I的方向作圆周运动，探头271在连接块26的带动下逐渐靠近管道的外表面;当探头271接触管道的外表面并使弹性连接部件272产生压缩形变时，连接块26停止作圆周运动；
[0074]步骤204，定位装置继续沿管道的轴向运动，当定位装置中所有弹性连接部件272均发生恢复形变时即完成对多点同步自动焊接装备的定位。
[0075]完成上述定位操作以后，再利用连接块驱动部件21驱动连接块26沿着靠近定位盘I的方向作圆周运动，将连接块26和探头部件27收起，将焊接坡口 3附近的空间留给焊枪，保证焊接操作的顺利进行。
[0076]以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多点同步自动焊接装备定位装置，其特征在于，所述定位装置与所述多点同步自动焊接装备的焊枪固定盘同轴固定，所述定位装置包括:定位盘(I)以及多个定位机构(2)； 所述定位盘(I)为圆环形;所述多个定位机构(2)固定在定位盘(I)的表面上并沿所述定位盘(I)的圆周方向均匀分布； 所述定位机构(2)包括固定支架(22)、连接块(26)、连接块驱动部件(21)、以及探头部件(27); 所述固定支架(22)与所述定位盘(I)表面固定连接； 所述连接块(26)与所述固定支架(22)铰接连接，所述连接块驱动部件(21)用于驱动所述连接块(26)作圆周运动； 所述探头部件(27)包括探头(271)以及弹性连接部件(272);所述弹性连接部件(272)的一端与所述连接块(26)固定连接，所述弹性连接部件(272)的另一端与所述探头(271)连接。2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述连接块驱动部件(21)包括气缸(214)、气缸支架(211)、气缸固定底座(213)以及控制模块； 所述气缸支架(211)与所述定位盘(I)表面固定连接； 所述气缸固定底座(213)的一端固定在所述气缸(214)的缸体底部，所述气缸固定底座(213)的另一端与所述气缸支架(211)铰接连接； 所述气缸(214)的活塞杆与所述连接块(26)铰接连接； 所述控制模块与所述气缸(214)电连接，用于控制所述气缸(214)的活塞杆作往复运动。3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括:轴承(25)，所述气缸(214)的活塞杆通过所述轴承(25)与所述连接块(26)铰接连接。4.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位盘(I)包括第一子定位盘(11)、第二子定位盘(12)以及第三子定位盘(13); 所述第一子定位盘(11)为半圆环形； 所述第二子定位盘(12)以及第三子定位盘(13)均为圆心角为90°的扇环形。5.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，所述定位机构(2)的数量为3个，分别固定在所述第一子定位盘(11)、第二子定位盘(12)以及第三子定位盘(13)上。6.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述固定支架(22)包括:固定支柱(221)以及连接块支架(222); 所述固定支柱(221)与所述定位盘(I)的表面固定连接； 所述连接块支架(222)的一端与所述固定支柱(221)连接，所述连接块支架(222)的另一端与所述连接块(26)铰接连接。7.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述探头部件(27)还包括:探头固定底座(274); 所述探头固定底座(274)的一端与所述连接块(26)固定连接，所述探头固定底座(274)的另一端与所述弹性连接部件(272)连接。8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，所述探头部件(27)还包括:保护套(273); 所述保护套(273)套设在所述弹性连接部件(272)的外部并与所述探头固定底座(274)连接。9.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述弹性连接部件(272)为弹簧。
【文档编号】B23K37/02GK205437564SQ201521027464
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月10日
【发明人】张毅, 陈涛, 张锋, 张倩, 周伦, 尹铁, 郭奇超, 王新升, 梁天军, 王丛亮
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局