一种化工装备模块化制造工艺管道预制焊接装置的制作方法

1.本发明涉及焊接装置，尤其涉及一种化工装备模块化制造工艺管道预制焊接装置。


背景技术：

2.化工装备模块化制作的主要流程是在车间预先焊接好各种不同形状和走向的管段，然后若干管段与管段及设备或容器装配焊接，形成若干个具备一定工艺特性的化工子模块，最后将子模块运输到生产现场进行装配组对焊接，形成完整的化工装置生产线。由于该流程的主要焊接操作都在车间内完成，因此，焊接质量可以很好的保证。而工艺管道一般是需要先将直管道和管件进行预制焊接成管段，这样方便后续子模块工艺管道装配焊接。而目前管段预制焊接主要是采用焊工手工焊接，由于直管道规格尺寸各不相同，因此焊接时需要不同的夹持装置夹持，由于焊工手工焊接，因此焊缝的空间位置不能太高，基于上述的限制，有些焊缝是无法很好的调整至平焊或横焊位置2g，这样导致焊工只能选择其他的焊接位置，例如5g、6g立向上全位置焊接，这样增加了焊缝施焊的难度，对焊工的焊接技能水平要求高，焊接质量风险大。另外焊工手工焊接，劳动强度大。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提供一种化工装备模块化制造工艺管道预制焊接装置，该管道预制焊接装置能够调整预制管道的位置，使焊缝处于平焊位置，方便机械手焊接。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种化工装备模块化制造工艺管道预制焊接装置，所述焊接装置包括水平底座，所述水平底座上固定有矩形框架，所述矩形框架的一侧中部设置有竖直中间梁，所述竖直中间梁上沿z轴滑动安装有由升降动力装置驱动的升降座，所述升降座上绕x轴旋转安装有由旋转动力装置驱动的旋转座，所述旋转座上安装有沿x轴方向伸缩的伸缩臂，该伸缩臂由伸缩动力装置驱动，所述伸缩臂的自由端安装有由夹持动力装置驱动夹持管道的两个夹爪，所述夹爪上安装有驱动管道绕夹爪的夹持中心线自转的自转驱动装置，所述矩形框架上安装有若干个用于对管道焊缝进行焊接的焊接机器人，每个焊接机器人的终端设置有用于识别管道焊缝的焊缝识别摄像头。
5.作为一种优选的方案，所述自转驱动装置包括转动安装于每个夹爪上的多个辊轮，其中一个辊轮为主动辊且由自转动力装置驱动，所述辊轮部分从夹爪的钳口露出。
6.作为一种优选的方案，所述辊轮的数量为多个且分为两组，每组辊轮均转动安装于一个夹爪上，其中一个夹爪上安装有所述的自转动力装置，所述自转动力装置的输出轴与最近的一个辊轮之间带传动。
7.作为一种优选的方案，每个夹爪上的辊轮之间通过皮带传动装置逐级传动。
8.作为一种优选的方案，所述管段上设置有包含轴测图号、管线号、管段号、焊口号的可识别标签，所述矩形框架上还设置有若干个用于识别管道上可识别标签的标签识别摄
像头。
9.作为一种优选的方案，所述矩形框架的四个侧面上均安装有若干外侧光电传感器，所述矩形框架的对称中心上设置有中心检测光电传感器，所述外侧光电传感器构成了焊接区域检测光栅，所述中心检测传感器用于检测管道是否处于中心位置。
10.作为一种优选的方案，所述焊接机器人的数量为八个，其中四个安装于水平底座上且两两相对设置，剩余四个安装于矩形框架的顶部且两两相对设置。
11.作为一种优选的方案，所述伸缩动力装置、升降动力装置、旋转动力装置和自转动力装置均为伺服电机，所述夹持动力装置为液压缸。
12.作为一种优选的方案，所述矩形框架上还设置有用于检测管道初始姿态的姿态检测摄像头。
13.采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于该工艺管道预制焊接装置，所述焊接装置包括水平底座，所述水平底座上固定有矩形框架，所述矩形框架的一侧中部设置有竖直中间梁，所述竖直中间梁上沿z轴滑动安装有由升降动力装置驱动的升降座，所述升降座上绕x轴旋转安装有由旋转动力装置驱动的旋转座，所述旋转座上安装有沿x轴方向伸缩的伸缩臂，该伸缩臂由伸缩动力装置驱动，所述伸缩臂的自由端安装有由夹持动力装置驱动夹持管道的两个夹爪，所述夹爪上安装有驱动管道绕夹爪的夹持中心线自转的自转驱动装置，所述矩形框架上安装有若干个用于对管道焊缝进行焊接的焊接机器人，每个焊接机器人的终端设置有用于识别管道焊缝的焊缝识别摄像头，因此，首先将点焊后的管道放入到两个夹爪之间由其夹紧，由于管道上包含了管段和管件，两者已经相互点焊后，焊缝还是比较明显的，然后利用自转驱动装置可以驱动管道绕夹持中心线旋转，同时管道整体还能够绕x轴旋转，这样就可以将焊缝调整为平焊位置，同时利用升降座和伸缩臂就可以有效的控制焊缝的水平位置和高度，最终使平焊位置的管道处于焊接机器人的焊接范围内，利用焊缝识别摄像头可以准确识别焊缝位置，焊接机器人可以很好的在平焊位置自动焊接，该焊接装置可以改变焊缝位置并且自动焊接，提高了焊接的效率和质量。
14.又由于所述自转驱动装置包括转动安装于每个夹爪上的多个辊轮，其中一个辊轮为主动辊且由自转动力装置驱动，所述辊轮部分从夹爪的钳口露出，利用该自转驱动装置可以准确的驱动管道旋转到指定角度。
15.又由于所述辊轮的数量为多个且分为两组，每组辊轮均转动安装于一个夹爪上，其中一个夹爪上安装有所述的自转动力装置，所述自转动力装置的输出轴与最近的一个辊轮之间带传动，每个夹爪上的辊轮之间通过皮带传动装置逐级传动。这样，夹爪在相互靠拢夹持管道时辊轮与管道接触而提到夹持力，同时由于每个夹爪上的辊轮之间逐级传动，这样驱动力更大，自转更顺畅。
16.又由于所述管段上设置有包含轴测图号、管线号、管段号、焊口号的可识别标签，所述矩形框架上还设置有若干个用于识别管道上可识别标签的标签识别摄像头，该标签识别摄像头可以识别该管道上的信息，这样方便焊接机器人调取对应的参数进行焊接。
17.又由于所述矩形框架的四个侧面上均安装有若干对外侧光电传感器，所述矩形框架的对称中心上设置有中心检测光电传感器，所述外侧光电传感器构成了焊接区域检测光栅，所述中心检测传感器用于检测管道是否处于中心位置，利用外侧光电传感器可以有效的保证管道处于焊接区域中，一旦出现管道某而部位超出了焊接区域就会被光栅检测到，
从而可以发出报警提示，而同时，中心检测传感器可以检测管道是否处于矩形框架的中心位置，再这样可以更好的调整管道，使其处于中心位置，就能避免在改变姿态时不容易超出焊接区域，焊接工作更可靠。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明实施例的结构立体图；
20.图2是本发明实施例的另一个角度的立体图；
21.图3是隐藏了焊接机器人和部分矩形框架后的立体图；
22.图4是夹爪部分的放大立体图；
23.附图中：1、水平底座；2、矩形框架；3、竖直中间梁；4、焊接机器人；5、外侧光电传感器；6、条码识别摄像头；7、夹爪；8、管道；9、自转动力装置；10、辊轮；11、升降座；12、直线模组；13、旋转动力装置；14、伸缩臂；15、皮带传动装置；16、旋转座。
具体实施方式
24.下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
25.如图1至图4所示，一种化工装备模块化制造工艺管道8预制焊接装置，所述焊接装置包括水平底座1，所述水平底座1上固定有矩形框架2，所述矩形框架2的一侧中部设置有竖直中间梁3，该矩形框架2采用钢结构焊接而成，矩形框架2的尺寸为12000cm x8000 cm x13000cm，水平底座1在固定时需要利用水平仪调平，这样确保焊接机器人4和其他部件的安装位置准确。
26.所述竖直中间梁3上沿z轴滑动安装有由升降动力装置驱动的升降座11，所述升降动力装置采用伺服电机，当然也可以直接选用由伺服电机作为动力的直线模组12。
27.所述升降座11上绕x轴旋转安装有由旋转动力装置13驱动的旋转座16，该旋转动力装置13也采用伺服电机，伺服电机可以准确的控制旋转座16的旋转角度，保证精度。
28.所述旋转座16上安装有沿x轴方向伸缩的伸缩臂14，该伸缩臂14由伸缩动力装置驱动，该伸缩臂14可以采用目前现有的套管式伸缩臂14，伸缩动力装置优选的也采用伺服电机驱动。
29.所述伸缩臂14的自由端安装有由夹持动力装置驱动夹持管道8的两个夹爪7，所述夹爪7上安装有驱动管道8绕夹爪7的夹持中心线自转的自转驱动装置，本实施例中，夹持动力装置可以为夹持气缸，而夹爪7具有一个圆弧形钳口，这样两个夹爪7相互配合就能夹持管道8，当然也可以采用液压缸，这样可以增加夹持力。
30.本实施例中，所述自转驱动装置包括转动安装于每个夹爪7上的多个辊轮10，其中一个辊轮10为主动辊且由自转动力装置9驱动，所述辊轮10部分从夹爪7的钳口露出。所述辊轮10的数量为多个且分为两组，每组辊轮10数量为三个且均转动安装于一个夹爪7上，其中一个夹爪7上安装有所述的自转动力装置9，所述自转动力装置9的输出轴与最近的一个辊轮10之间带传动。每个夹爪7上的辊轮10之间通过皮带传动装置15逐级传动，这样，自转动力装置9驱动主动辊旋转时就会带动同一个夹爪7上的所有辊轮10都旋转，而同时，另一个夹爪7上的辊轮10为被动辊，管道8旋转的过程中，被动辊都同步同向旋转，这样一个夹爪
7上的辊轮10均有旋转动力，管道8旋转更顺畅，旋转力也更大。
31.所述矩形框架2上安装有若干个用于对管道8焊缝进行焊接的焊接机器人4，每个焊接机器人4的终端设置有用于识别管道8焊缝的焊缝识别摄像头，其中，该焊接机器人4可以选用目前市售的焊接机器人4，而焊缝识别摄像头采用的是视觉检测的原理，通过摄像头拍摄到管段的照片，通过对照片的焊缝位置进行识别，这种识别原理是目前市场面上已经出现过的识别原理，因此是现有技术。
32.所述管段上设置有包含轴测图号、管线号、管段号、焊口号的可识别标签，所述矩形框架2上还设置有若干个用于识别管道8上可识别标签的标签识别摄像头，该标签识别摄像头可以采用条码识别摄像头6，对应管段上贴有可识别条码，该标签识别摄像头的数量为多个，这样可以确保准确快速的识别。
33.所述矩形框架2的四个侧面上均安装有若干对外侧光电传感器5，所述矩形框架2的对称中心上设置有中心检测光电传感器，所述外侧光电传感器5用于检测该光电传感器构成了焊接区域检测光栅，所述中心检测传感器用于检测管道8是否处于中心位置，其中中心检测传感器可以设置在矩形框架2的顶部且位于管道8的上方，中心检测传感器的位置朝下设置，当管道8被夹持后，夹爪7沿x方向水平移动，此时管段移动到中心处时就会被中心检测传感器检测到，这样有助于判断管材是否处于焊接区域的中部，避免翻转或自转调整角度时超出焊接区域。
34.所述焊接机器人4的数量为八个，其中四个安装于水平底座1上且两两相对设置，剩余四个安装于矩形框架2的顶部且两两相对设置，当焊缝处于平焊位置时，靠近该焊缝的一对焊接机器人4启动分别焊接至少180
°
中心角的焊缝，这样同一个焊缝可以由一对焊接机器人4共同配合完成焊接。
35.本实施例中，所述矩形框架上还设置有用于检测管道初始姿态的姿态检测摄像头，所述姿态检测摄像头可以检测夹爪7夹持管道时的初始姿态，这样就能更准确的调整管道的位置，为焊缝的位置调整提供了准确的基础数据。
36.以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。