一种采用辅助定位装置进行管道焊接的设备及工艺的制作方法

本发明涉及焊接设备技术领域，特别涉及一种采用辅助定位装置进行管道焊接的设备及工艺。

背景技术：

现在的焊接通常是通过人工对两个管子进行焊接，从而耗费了大量的人力和时间，同时在焊接的过程中也可能会造成管道的变形错位，因此需要一种采用辅助定位装置进行管道焊接的机器，这样可以有利于防止管道在焊接过程中产生变形错位，也可以增强管道接口处的强度，在热胀冷缩的过程不容易裂开。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种采用辅助定位装置进行管道焊接的设备及工艺，焊接臂、第七舵机、弧形齿条、滑块、第六伸缩杆、第六伺服电缸、第二电机和齿轮协调工作，从而控制焊接头完成对管道多角度的焊接，从而提高了工作效率和质量，减少了人力成本。

本发明所使用的技术方案是：一种采用辅助定位装置进行管道焊接的设备及工艺，包括底座支撑部分、抓取部分、固定部分、焊接部分、管道展示部分、打孔钉枪部分，所述的抓取部分的第一电机固定安装在底座支撑部分的底板的前端面上；固定部分的第四支座的底端面与底座支撑部分的支撑板的上端面固定连接；焊接部分的第六支座的底端面与底座支撑部分的底板的上端面固定连接；打孔钉枪部分的第二长板的底端面与底座支撑部分的方形槽口的内侧端面固定连接；通过管道展示部分将辅助焊接的效果进行呈现。

进一步地，底座支撑部分包括底板、方形槽口、控制器、支撑板、第一伸缩杆、第一伺服电缸和橡胶底座，所述的底板是一个长方形的板子，在其上端面设有方形槽口和控制器；支撑板固定安装在底板的侧端面上；第一伸缩杆的伸缩套筒底端与底板的下端面固定连接，其伸缩杆顶端与橡胶底座固定连接；第一伺服电缸的缸体后端与第一伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第一伸缩杆的伸缩杆上的挡板固定连接。

进一步地，抓取部分包括第一电机、第一支座、第一舵机、第二伸缩杆、第二伺服电缸、第一支撑块、第三伸缩杆、第三伺服电缸、第一长板、第二支座、第二舵机、抓取臂、第三支座、第三舵机和第一弧形板，所述的第一支座固定安装在第一电机的电机轴上；第一舵机固定安装在第一支座的侧端面上，其舵机轴与第一支座槽口处的连接轴固定连接；第二伸缩杆的伸缩套筒底端与第一支座槽口处的连接轴固定连接，其伸缩杆端部与第一支撑块的侧端面固定连接；第二伺服电缸的缸体后端与第二伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第二伸缩杆的伸缩杆上的挡板固定连接；第三伸缩杆的伸缩套筒底端与第一支撑块的上端面固定连接，其伸缩杆顶端与第一长板的下端面固定连接；第三伺服电缸的缸体后端与第三伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第三伸缩杆的伸缩杆上的挡板固定连接；第二支座固定安装在第一长板的上端面；第二舵机固定安装在第二支座的侧端面上，其舵机轴与第二支座槽口处的连接轴固定连接；抓取臂的后端与第二支座槽口处的连接轴固定连接，其前端与第三支座的底端面固定连接；第三舵机固定安装在第三支座的侧端面上，其舵机轴与第三支座槽口处的连接轴固定连接；第一弧形板的后端固定安装在第三支座槽口处的连接轴上。

进一步地，固定部分包括第四支座、第四舵机、第四伸缩杆、第四伺服电缸、第五支座、第五舵机、固定臂和第二弧形板，所述的第四舵机固定安装在第四支座的侧端面，其舵机轴与第四支座槽口处的连接轴固定连接；第四伸缩杆的伸缩套筒底端与第四支座槽口处的连接轴固定连接，其伸缩杆顶端与第五支座的底端固定连接；第四伺服电缸的缸体后端与第四伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第四伸缩杆的伸缩杆上的挡板固定连接；第五舵机固定安装在第五支座的侧端面上，其舵机轴与第五支座槽口处的连接轴固定连接；固定臂的后端与第五支座槽口处的连接轴固定连接，其前端与第二弧形板的外侧弧形面固定连接。

进一步地，焊接部分包括第六支座、第六舵机、第五伸缩杆、第五伺服电缸、第二承重块、第七支座、焊接臂、第七舵机、第三弧形板、弧形槽口、弧形齿条、滑块、第六伸缩杆、第六伺服电缸、焊接头、摄像头、第二电机和齿轮，所述的第六舵机固定安装在第六支座的侧端面上，其舵机轴与第六支座槽口出的连接轴固定连接；第五伸缩杆的伸缩套筒底端与第六支座槽口处的连接轴固定连接，其伸缩杆顶端与第二承重块的下端面固定连接；第五伺服电缸的缸体后端与第五伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第五伸缩杆的伸缩杆上的挡板固定连接；第七支座固定安装在第二承重块的上端面固定连接；第七舵机固定安装在第七支座的侧端面上，其舵机轴与第七支座槽口处的连接轴固定连接；焊接臂的后端与第七支座槽口处的连接轴固定连接，其前端与第三弧形板外侧的弧形面固定连接；第三弧形板上设有弧形槽口和弧形齿条；滑块与弧形槽口滑动连接；第六伸缩杆的伸缩套筒底端与滑块的前端面固定连接，其伸缩杆顶端与焊接头固定连接；第六伺服电缸的缸体后端与第六伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第六伸缩杆的伸缩杆上挡板固定连接；摄像头固定安装在第六伸缩杆的伸缩杆的挡板上；第二电机固定安装在滑块的侧端面上，其电机轴与齿轮固定连接，且齿轮与弧形齿条相互啮合。

进一步地，管道展示部分包括第一管道、第二管道和耙钉，所述的第一管道和第二管道是圆形的管子，通过耙钉将第一管道和第二管道进行固定连接。

进一步地，打孔钉枪部分包括第二长板、光轴、丝杠、滑块、第八支座、第八舵机、丝杠电机、第七伸缩杆、第七伺服电缸、第三支撑块、第八伸缩杆、第八伺服电缸、第九伸缩杆、第九伺服电缸、电钻和钉枪，所述的第二长板是一个长方形带有槽口的板子；光轴固定安在第二长板的槽口处；丝杠电机固定安装在第二长板的槽口处的挡板上，其电机轴与丝杠固定连接；滑块与光轴和丝杠滑动连接；第八支座的底部与滑块的前端面固定连接；第八舵机固定安装在第八支座的侧端面上，其舵机轴与第八支座槽口处的连接轴固定连接；第七伸缩杆的伸缩套筒底端与第八支座槽口处的连接轴固定连接，其伸缩杆端部与第三支撑块的侧端面固定连接；第七伺服电缸的缸体后端与第七伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第七伸缩杆的伸缩杆上的挡板固定连接；第八伸缩杆的伸缩套筒底端与第三支撑块的上端面固定连接，其伸缩杆顶端与电钻的底端面固定连接；第八伺服电缸的缸体后端与第八伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第八伸缩杆的伸缩杆上的挡板固定连接；第九伸缩杆的伸缩套筒底端与第三支撑块上的挡板固定连接，其伸缩杆顶端与钉枪的底端面固定连接；第九伺服电缸的缸体后端与第九伸缩杆的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第九伸缩杆的伸缩杆上的挡板固定连接。

进一步地，采用辅助定位装置进行管道焊接的设备进行管道焊接的方法，包括以下步骤：

（1）管道抓取：第二舵机、抓取臂和第三舵机协调工作，从而驱动第一弧形板完成对钢管的抓取，然后通过第一电机转动90度，第二伺服电缸驱动第二伸缩杆收缩，从而将管子放到管道展示部分的指定位置处；

（2）管道固定与转动：第四舵机、第四伸缩杆、第四伺服电缸、第五舵机和固定臂协调工作，从而调节第二弧形板对钢管进行固定，第二弧形板内侧弧形面设有带有驱动装置的带动轮从而对钢管进行转动调节；

（3）管道打孔与钉耙钉：打孔钉枪部分的电钻将第一管道和第二管道的端部进行打孔，然后通过钉枪将耙钉订到第一管道和第二管道的打孔处；

（4）管道焊接：焊接臂、第七舵机、弧形齿条、滑块、第六伸缩杆、第六伺服电缸、第二电机和齿轮协调工作，从而控制焊接头完成对管道多角度的焊接。

本发明的有益效果：

1.通过第四舵机、第四伸缩杆、第四伺服电缸、第五舵机和固定臂协调工作，从而调节第二弧形板对钢管进行固定和转动调节，减少人工对钢管的固定和转动的工作，有利于提高工作效率。

2.通过第八伺服电缸驱动第八伸缩杆完成对电钻高度的调节，打孔钉枪部分的电钻将第一管道和第二管道的端部进行打孔，然后通过钉枪将耙钉订到第一管道和第二管道的打孔处，这样可以有利于防止管道在焊接过程中产生变形错位，也可以增强管道接口处的强度，在热胀冷缩的过程不容易裂开。

3.通过焊接臂、第七舵机、弧形齿条、滑块、第六伸缩杆、第六伺服电缸、第二电机和齿轮协调工作，从而控制焊接头完成对管道多角度的焊接，从而提高了焊接工作的效率和质量，减少了人力成本。

附图说明

图1、图2、图3为本发明的整体结构示意图。

图4为本发明的底座支撑部分的结构示意图。

图5为本发明的抓取部分的结构示意图。

图6为本发明的固定部分的结构示意图。

图7、图8为本发明的焊接部分的结构示意图。

图9为本发明的管道展示部分的结构示意图。

图10、图11为本发明的打孔钉枪部分的结构示意图。

附图标号：1-底座支撑部分、2-抓取部分、3-固定部分、4-焊接部分、5-管道展示部分、6-打孔钉枪部分、101-底板、102-方形槽口、103-控制器、104-支撑板、105-第一伸缩杆、106-第一伺服电缸、107-橡胶底座、201-第一电机、202-第一支座、203-第一舵机、204-第二伸缩杆、205-第二伺服电缸、206-第一支撑块、207-第三伸缩杆、208-第三伺服电缸、209-第一长板、210-第二支座、211-第二舵机、212-抓取臂、213-第三支座、214-第三舵机、215-第一弧形板、301-第四支座、302-第四舵机、303-第四伸缩杆、304-第四伺服电缸、305-第五支座、306-第五舵机、307-固定臂、308-第二弧形板、401-第六支座、402-第六舵机、403-第五伸缩杆、404-第五伺服电缸、405-第二承重块、406-第七支座、407-焊接臂、408-第七舵机、409-第三弧形板、410-弧形槽口、411-弧形齿条、412-滑块、413-第六伸缩杆、414-第六伺服电缸、415-焊接头、416-摄像头、417-第二电机、418-齿轮、501-第一管道、502-第二管道、503-耙钉、601-第二长板、602-光轴、603-丝杠、604-滑块、605-第八支座、606-第八舵机、607-丝杠电机、608-第七伸缩杆、609-第七伺服电缸、610-第三支撑块、611-第八伸缩杆、612-第八伺服电缸、613-第九伸缩杆、614-第九伺服电缸、615-电钻、616-钉枪。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，一种采用辅助定位装置进行管道焊接的设备及工艺，包括底座支撑部分1、抓取部分2、固定部分3、焊接部分4、管道展示部分5、打孔钉枪部分6，所述的抓取部分2的第一电机201固定安装在底座支撑部分1的底板101的前端面上；固定部分3的第四支座301的底端面与底座支撑部分1的支撑板104的上端面固定连接；焊接部分4的第六支座401的底端面与底座支撑部分1的底板101的上端面固定连接；打孔钉枪部分6的第二长板601的底端面与底座支撑部分1的方形槽口102的内侧端面固定连接；通过管道展示部分5将辅助焊接的效果进行呈现。

进一步地，所述的底座支撑部分1包括底板101、方形槽口102、控制器103、支撑板104、第一伸缩杆105、第一伺服电缸106和橡胶底座107，所述的底板101是一个长方形的板子，在其上端面设有方形槽口102和控制器103，控制器103控制机器的协调工作；支撑板104固定安装在底板101的侧端面上；第一伸缩杆105的伸缩套筒底端与底板101的下端面固定连接，其伸缩杆顶端与橡胶底座107固定连接，橡胶底座107起到对设备的支撑作用；第一伺服电缸106的缸体后端与第一伸缩杆105的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第一伸缩杆105的伸缩杆上的挡板固定连接，第一伺服电缸106驱动第一伸缩杆105完成对设备的高度调节。

进一步地，所述的抓取部分2包括第一电机201、第一支座202、第一舵机203、第二伸缩杆204、第二伺服电缸205、第一支撑块206、第三伸缩杆207、第三伺服电缸208、第一长板209、第二支座210、第二舵机211、抓取臂212、第三支座213、第三舵机214和第一弧形板215，所述的第一支座202固定安装在第一电机201的电机轴上，通过第一电机201带动第一支座202的转动完成对抓取部分的整体调节；第一舵机203固定安装在第一支座202的侧端面上，其舵机轴与第一支座202槽口处的连接轴固定连接；第二伸缩杆204的伸缩套筒底端与第一支座202槽口处的连接轴固定连接，其伸缩杆端部与第一支撑块206的侧端面固定连接；第二伺服电缸205的缸体后端与第二伸缩杆204的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第二伸缩杆204的伸缩杆上的挡板固定连接，第二伺服电缸205驱动第二伸缩杆204完成对抓取钢管前后进行调节；第三伸缩杆207的伸缩套筒底端与第一支撑块206的上端面固定连接，其伸缩杆顶端与第一长板209的下端面固定连接；第三伺服电缸208的缸体后端与第三伸缩杆207的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第三伸缩杆207的伸缩杆上的挡板固定连接，第三伺服电缸208驱动第三伸缩杆207完成对抓取钢管高低进行调节；第二支座210固定安装在第一长板209的上端面；第二舵机211固定安装在第二支座210的侧端面上，其舵机轴与第二支座210槽口处的连接轴固定连接；抓取臂212的后端与第二支座210槽口处的连接轴固定连接，其前端与第三支座213的底端面固定连接；第三舵机214固定安装在第三支座213的侧端面上，其舵机轴与第三支座213槽口处的连接轴固定连接；第一弧形板215的后端固定安装在第三支座213槽口处的连接轴上，第二舵机211、抓取臂212和第三舵机214协调工作，从而驱动第一弧形板215完成对钢管的抓取。

进一步地，所述的固定部分3包括第四支座301、第四舵机302、第四伸缩杆303、第四伺服电缸304、第五支座305、第五舵机306、固定臂307和第二弧形板308，所述的第四舵机302固定安装在第四支座301的侧端面，其舵机轴与第四支座301槽口处的连接轴固定连接；第四伸缩杆303的伸缩套筒底端与第四支座301槽口处的连接轴固定连接，其伸缩杆顶端与第五支座305的底端固定连接；第四伺服电缸304的缸体后端与第四伸缩杆303的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第四伸缩杆303的伸缩杆上的挡板固定连接；第五舵机306固定安装在第五支座305的侧端面上，其舵机轴与第五支座305槽口处的连接轴固定连接；固定臂307的后端与第五支座305槽口处的连接轴固定连接，其前端与第二弧形板308的外侧弧形面固定连接，第二弧形板308内侧弧形面设有带有驱动装置的带动轮，第四舵机302、第四伸缩杆303、第四伺服电缸304、第五舵机306和固定臂307协调工作，从而调节第二弧形板308对钢管进行固定，第二弧形板308内侧弧形面设有带有驱动装置的带动轮从而对钢管进行转动调节。

进一步地，所述的焊接部分4包括第六支座401、第六舵机402、第五伸缩杆403、第五伺服电缸404、第二承重块405、第七支座406、焊接臂407、第七舵机408、第三弧形板409、弧形槽口410、弧形齿条411、滑块412、第六伸缩杆413、第六伺服电缸414、焊接头415、摄像头416、第二电机417和齿轮418，所述的第六舵机402固定安装在第六支座401的侧端面上，其舵机轴与第六支座401槽口出的连接轴固定连接；第五伸缩杆403的伸缩套筒底端与第六支座401槽口处的连接轴固定连接，其伸缩杆顶端与第二承重块405的下端面固定连接；第五伺服电缸404的缸体后端与第五伸缩杆403的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第五伸缩杆403的伸缩杆上的挡板固定连接，第五伺服电缸404驱动第五伸缩杆403完成对焊接部分4高度的调节；第七支座406固定安装在第二承重块405的上端面固定连接；第七舵机408固定安装在第七支座406的侧端面上，其舵机轴与第七支座406槽口处的连接轴固定连接；焊接臂407的后端与第七支座406槽口处的连接轴固定连接，其前端与第三弧形板409外侧的弧形面固定连接；第三弧形板409上设有弧形槽口410和弧形齿条411；滑块412与弧形槽口410滑动连接；第六伸缩杆413的伸缩套筒底端与滑块412的前端面固定连接，其伸缩杆顶端与焊接头415固定连接；第六伺服电缸414的缸体后端与第六伸缩杆413的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第六伸缩杆413的伸缩杆上挡板固定连接；摄像头416固定安装在第六伸缩杆413的伸缩杆的挡板上，摄像头416采集图像信息传输到控制器103；第二电机417固定安装在滑块412的侧端面上，其电机轴与齿轮418固定连接，且齿轮418与弧形齿条411相互啮合，焊接臂407、第七舵机408、弧形齿条411、滑块412、第六伸缩杆413、第六伺服电缸414、第二电机417和齿轮418协调工作，从而控制焊接头415完成对管道多角度的焊接。

进一步地，所述的管道展示部分5包括第一管道501、第二管道502和耙钉503，所述的第一管道501和第二管道502是圆形的管子，打孔钉枪部分6的电钻615将第一管道501和第二管道502的端部进行打孔，然后通过钉枪616将耙钉503订到第一管道501和第二管道502的打孔处。

进一步地，所述的打孔钉枪部分6包括第二长板601、光轴602、丝杠603、滑块604、第八支座605、第八舵机606、丝杠电机607、第七伸缩杆608、第七伺服电缸609、第三支撑块610、第八伸缩杆611、第八伺服电缸612、第九伸缩杆613、第九伺服电缸614、电钻615和钉枪616，所述的第二长板601是一个长方形带有槽口的板子；光轴602固定安在第二长板601的槽口处；丝杠电机607固定安装在第二长板601的槽口处的挡板上，其电机轴与丝杠603固定连接；滑块604与光轴602和丝杠603滑动连接，丝杠电机607、光轴602和丝杠603协调工作，从而调节滑块604的水平运动；第八支座605的底部与滑块604的前端面固定连接；第八舵机606固定安装在第八支座605的侧端面上，其舵机轴与第八支座605槽口处的连接轴固定连接；第七伸缩杆608的伸缩套筒底端与第八支座605槽口处的连接轴固定连接，其伸缩杆端部与第三支撑块610的侧端面固定连接；第七伺服电缸609的缸体后端与第七伸缩杆608的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第七伸缩杆608的伸缩杆上的挡板固定连接；第八伸缩杆611的伸缩套筒底端与第三支撑块610的上端面固定连接，其伸缩杆顶端与电钻615的底端面固定连接；第八伺服电缸612的缸体后端与第八伸缩杆611的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第八伸缩杆611的伸缩杆上的挡板固定连接，第八伺服电缸612驱动第八伸缩杆611完成对电钻615高度调节，电钻615对管道进行打孔；第九伸缩杆613的伸缩套筒底端与第三支撑块610上的挡板固定连接，其伸缩杆顶端与钉枪616的底端面固定连接；第九伺服电缸614的缸体后端与第九伸缩杆613的伸缩套筒上的挡板固定连接，其活塞杆端部与第九伸缩杆613的伸缩杆上的挡板固定连接，第九伺服电缸614驱动第九伸缩杆613完成对钉枪616高度的调节，钉枪616通过打出的耙钉503对管道进行固定。

进一步地，采用辅助定位装置进行管道焊接的设备进行管道焊接的方法包括以下步骤：

（1）管道抓取：第二舵机211、抓取臂212和第三舵机214协调工作，从而驱动第一弧形板215完成对钢管的抓取，然后通过第一电机201的转动90度，第二伺服电缸205驱动第二伸缩杆204收缩，从而将管子放到管道展示部分5的指定位置处；

（2）管道固定与转动：第四舵机302、第四伸缩杆303、第四伺服电缸304、第五舵机306和固定臂307协调工作，从而调节第二弧形板308对钢管进行固定，第二弧形板308内侧弧形面设有带有驱动装置的带动轮从而对钢管进行转动调节；

（3）管道打孔与钉耙钉：打孔钉枪部分6的电钻615将第一管道501和第二管道502的端部进行打孔，然后通过钉枪616将耙钉503订到第一管道501和第二管道502的打孔处；

（4）管道焊接：焊接臂407、第七舵机408、弧形齿条411、滑块412、第六伸缩杆413、第六伺服电缸414、第二电机417和齿轮418协调工作，从而控制焊接头415完成对管道多角度的焊接。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。