CN115722860B - 管道快速夹持装置及其焊接、切割机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道快速夹持装置及其焊接、切割机器人，该夹持装置包括定位环、调整环，所述调整环与定位环平行且位于定位环外侧，定位环的外表面沿定位环轴向设有导向连接件，导向连接件一端与调整环连接；所述定位环外侧固定有第一磁吸轮机构，第一磁吸轮机构的滚动面可带动调整环沿定位环的轴向移动。本发明通过定位环套于管道上，由导向连接件导向并通过第一磁吸轮机构带动调整环沿定位环轴向移动，实现了在管道焊接或切割过程中沿轴向调整加工位置，提高了加工效率。

Description

管道快速夹持装置及其焊接、切割机器人

技术领域

本发明涉及管道夹持技术领域，具体涉及一种管道快速夹持装置及其焊接、切割机器人。

背景技术

目前，石油、化工、天然气运输主要依靠各种管道设施。在管道的安装、切割和焊接过程中，不可避免地使用夹持装置。管道夹持装置起着固定管道，稳定管道的作用。

现有的管道夹持装置可以进行径向调节，以适应不同的管径。然而，同一个管道焊接或切割加工既可能有轴向加工，也可能有周向加工，焊接或切割前以及过程中需要轴向调节夹持位置，以保证焊枪正对待焊接坡口或者切割机正对待切割路线，每次调节都需要重新安装夹具，操作不方便且比较耗费时间，加工效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：实现管道焊接或切割过程中轴向调节加工位置，方便管道加工，提高加工效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供了一种管道快速夹持装置，包括定位环、调整环，所述调整环与定位环平行且围绕定位环的外环侧，定位环的外表面沿定位环轴向设有导向连接件，导向连接件一端与调整环连接；所述定位环外环侧固定有第一磁吸轮机构，第一磁吸轮机构的滚动面用于接触导向连接件并驱动导向连接件伸缩，从而带动调整环沿定位环的轴向移动。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述定位环为两个半环相互扣合结构，两个半环之间一端铰接并可绕铰接轴张合，另一端为可拆式固定连接。

采用上述改进，安装时可通过半环张开吊装进入管道上，然后通过可拆式固定连接使其固定在管道上，操作方便；可拆式固定连接可以为螺栓连接或锁扣连接等。

进一步的，所述定位环的铰接轴位于定位环外环侧。

采用如上改进，使定位环内环面光滑，便于完整的贴合管道表面，夹持稳定性好。

进一步的，所述调整环为两个半环相互扣合结构，两个半环之间一端铰接并可绕铰接轴张合，另一端为可拆式固定连接。

采用如上改进，安装时可通过半环张开吊装进入管道上，操作方便。

进一步的，所述调整环的铰接轴与定位环的铰接轴同轴布置。

采用如上改进，便于将定位环和调整环整体安装，组装效率高。

进一步的，所述调整环的内侧沿自身周向分布有多个液压杆，液压杆的移动端朝调整环轴心方向布置。

采用如上改进，便于通过液压杆抵触管道表面，稳定调整环的位置，使加工稳定且位置准确；并可微调节调整环的径向位置。

进一步的，所述调整环的内环侧沿自身周向滑动连接有第二磁吸轮机构，第二磁吸轮机构的滚动面朝调整环的轴心方向布置并用于沿调整环周向方向滚动；

所述第一磁吸轮机构、第二磁吸轮机构均包括第一安装块、第二安装块、第三安装块、磁吸轮，第一安装块与第二安装块通过第一丝杆副连接，第一丝杆副用于驱动第二安装块沿第一安装块切面移动；第二安装块与第三安装块通过第二丝杆副连接，第二丝杆副用于驱动第三安装块靠近或远离第二安装块；第三安装块有两个，磁吸轮的两端与两个第三安装块连接，磁吸轮内设有轮毂电机；第一安装块用于与定位环固定连接或与调整环滑动连接。

进一步的，液压杆与第二磁吸轮机构沿调整环的轴向避开。

采用如上改进，当第二磁吸轮机构滚动时，可沿被夹持管道周向滚动并与调整环产生相对滑动，焊枪、切割机可安装于第二磁吸轮机构上，从而调整周向加工位置。通过第一丝杆副，可调节磁吸轮的位置，对于第一磁吸轮机构，可使第一丝杆副垂直于磁吸轮的轴线，控制磁吸轮与定位环的轴向位置，提高调整环可轴向调节的幅度；对于第二磁吸轮机构，可使第一丝杆副平行于磁吸轮的轴线，控制磁吸轮相对于调整环的轴向位置，从而可调节焊接或切割位置。通过第二丝杆副，可控制磁吸轮伸出或缩回，对于第一磁吸轮机构，可控制磁吸轮是否接触调整环，使调整环轴向调节的可控性更好；对于第二磁吸轮机构，可控制磁吸轮是否接触管道，避免安装过程中产生碰撞。

进一步的，所述第二丝杆副上还设有限位块，所述第三安装块位于第二安装块与限位块之间。

采用如上改进，防止第二丝杆副转动过度脱离第三安装块，提高安全性。

本发明还提供了基于上述管道快速夹持装置的焊接机器人，包括焊枪，焊枪设于所述调整环上并沿着所述调整环周向运动。

本发明还提供了基于上述管道快速夹持装置的切割机器人，包括切割机，切割机设于所述调整环上并沿着所述调整环周向运动。

本发明的有益效果是：

本发明通过定位环套于管道上，由导向连接件导向并通过第一磁吸轮机构带动调整环沿定位环轴向移动，实现了在管道焊接或切割过程中沿轴向调整加工位置，提高了加工质量和加工效率；此外，通过第二磁吸轮机构沿被夹持管道周向滚动并与调整环产生相对滑动，还能进行周向调整加工位置，提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明夹持于管道上的结构示意图。

图2为本发明的正面结构示意图。

图3为本发明的反面结构示意图。

图4为图3的仰视方向示意图。

图5为磁吸轮机构的结构示意图。

附图中，各附图标记所代表的技术特征如下：

1-定位环；2-调整环；3-导向连接件；4-第一磁吸轮机构；5-第二磁吸轮机构；6-液压杆；7-第一安装块；8-第二安装块；9-第三安装块；10-磁吸轮；11-第一丝杆副；12-第二丝杆副；13-限位块；100-被夹持管道。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明参见图1-5。

实施例一，如图1-5所示：

本发明提供了一种管道快速夹持装置，包括定位环1、调整环2，所述调整环2与定位环1平行且围绕定位环1外环侧，定位环1的外表面沿定位环1轴向设有导向连接件3，导向连接件3一端与调整环2连接；所述定位环1外侧固定有第一磁吸轮机构4，第一磁吸轮机构4的滚动面用于接触导向连接件3并驱动导向连接件3伸缩，从而带动调整环2沿定位环1的轴向移动。

原理：使用时，本发明的定位环1套在被夹持管道100上，导向连接件3可适应轴向移动并限制调整环2其他方向的活动，从而使本发明可轴向调节夹持位置；具体的，作为可选方案，导向连接件3为螺杆，螺杆与定位环1活动连接，与调整环2螺接，第一磁吸轮机构4的滚动面与螺杆啮合并驱动螺杆转动，从而驱动导向连接件3伸缩，进而带动调整环2轴向运动；作为另一可选方案，导向连接件3为导杆，导杆固定端与定位环1连接，移动端与调整环2连接，第一磁吸轮机构4的滚动面与导杆的移动端通过磁吸滚动连接并驱动导杆的移动端伸缩，进而带动调整环2轴向运动。管道加工时，调整环2可用于安装焊枪、切割机等作业设备，以焊枪为例，通过调整环2沿定位环1轴向移动，使焊枪正对管道待加工位置，焊枪可安装于调整环2上并沿着调整环2周向运动，完成管道的周向焊接；焊枪也可以随着调整环2进行轴向运动，完成管道的轴向加工。焊枪的具体安装及运动方式为现有技术，且与本发明所要解决的技术问题无关。为了便于理解，具体的，焊枪可通过导轨副安装于调整环2上，例如沿调整环2周向设有导轨，导轨上设有滑块，滑块与导轨通过齿条、齿轮联动、磁吸轮联动等方式联接，焊枪安装于滑块上，实现焊枪沿着调整环2周向运动。

优选的，所述导向连接件3为导向杆，导向杆与定位环1固定连接，导向杆与调整环2活动连接；或导向连接件3包括连接杆和浮动螺母，连接杆固定于定位环1上，浮动螺母固定于调整环2上并与连接杆螺接。

优选的，所述导向连接件3有两件并分别设于定位环1的铰接轴两侧。

综上，本发明通过定位环1套于管道上，由导向连接件3导向并通过第一磁吸轮机构4带动调整环2沿定位环1轴向移动，实现了在管道焊接或切割过程中沿轴向调整加工位置；提高了加工质量和加工效率。

进一步的，所述定位环1为两个半环相互扣合结构，两个半环之间一端铰接并可绕铰接轴张合，另一端为可拆式固定连接。

采用上述改进，安装时可通过半环张开吊装进入管道上，然后通过可拆式固定连接使其固定在管道上，操作方便；可拆式固定连接可以为螺栓连接或锁扣连接等。

进一步的，所述定位环1的铰接轴位于定位环1外侧。

采用如上改进，使定位环1内环面光滑，便于完整的贴合管道表面，夹持稳定性好。

进一步的，所述调整环2为两个半环相互扣合结构，两个半环之间一端铰接并可绕铰接轴张合，另一端为可拆式固定连接。

采用如上改进，安装时可通过半环张开吊装进入管道上，操作方便。

进一步的，所述调整环2的铰接轴与定位环1的铰接轴同轴布置。

采用如上改进，便于将定位环1和调整环2整体安装，组装效率高。

进一步的，所述调整环2的内侧沿自身周向分布有多个液压杆6，液压杆6的移动端朝调整环2轴心方向布置。

采用如上改进，便于通过液压杆6抵触管道表面，稳定调整环2的位置，使加工稳定且位置准确；并可微调节调整环2的径向位置。液压杆6通过液压驱动自身伸缩，为现有技术。

进一步的，如图5所示：所述调整环2的内环侧沿自身周向滑动连接有第二磁吸轮机构5，第二磁吸轮机构5的滚动面朝调整环2的轴心方向布置并用于沿调整环2周向方向滚动；

所述第一磁吸轮机构4、第二磁吸轮机构5均包括第一安装块7、第二安装块8、第三安装块9、磁吸轮10，第一安装块7与第二安装块8通过第一丝杆副11连接，第一丝杆副11用于驱动第二安装块8沿第一安装块7切面移动；第二安装块8与第三安装块9通过第二丝杆副12连接，第二丝杆副12用于驱动第三安装块9靠近或远离第二安装块8；第三安装块9有两个，磁吸轮10的两端与两个第三安装块9连接，磁吸轮10内设有轮毂电机；第一安装块7用于与定位环1固定连接或与调整环2滑动连接。

进一步的，液压杆6与第二磁吸轮机构5沿调整环2的轴向避开。

采用如上改进，当第二磁吸轮机构5滚动时，可沿被夹持管道100周向滚动并与调整环2产生相对滑动，焊枪、切割机可安装于第二磁吸轮机构5上，从而调整周向加工位置。通过第一丝杆副11，可调节磁吸轮10的位置，对于第一磁吸轮机构4，可使第一丝杆副11垂直于磁吸轮10的轴线，控制磁吸轮10与定位环1的轴向位置，提高调整环2可轴向调节的幅度；对于第二磁吸轮机构5，可使第一丝杆副11平行于磁吸轮10的轴线，控制磁吸轮10相对于调整环2的轴向位置，从而可调节焊接或切割位置。通过第二丝杆副12，可控制磁吸轮10伸出或缩回，对于第一磁吸轮机构4，可控制磁吸轮10是否接触调整环2，使调整环2轴向调节的可控性更好；对于第二磁吸轮机构5，可控制磁吸轮10是否接触管道，避免安装过程中产生碰撞。作为举例，第一丝杆副11的第一丝杆与第二安装块8转动连接并与第一安装块7螺接，且第二安装块8设有用于驱动第一丝杆的电机；第二丝杆副12的第二丝杆与第二安装块8转动连接并与第三安装块9螺接，且第二安装块8设有驱动第二丝杆的同步电机。丝杆副还可以其他驱动形式，例如手轮驱动；本发明旨在提供可调节磁吸轮10的位置、伸出或缩回功能，限定具体的丝杆副驱动形式并非必要。第一安装块7用于与调整环2滑动连接时，可在调整环2内侧设置导轨副，第一安装块7与导轨副的滑块连接或作为滑块与导轨连接；也可以在调整环2内侧设置滑槽(例如T形槽)，第一安装块7的形状与滑槽相适应并布置于滑槽内。

进一步的，所述第二丝杆副12上还设有限位块13，所述第三安装块9位于第二安装块8与限位块13之间。

采用如上改进，防止第二丝杆副12转动过度脱离第三安装块9，提高安全性。

实施例二：

本发明还提供了基于上述管道快速夹持装置的焊接机器人，包括焊枪，焊枪设于所述调整环2上并沿着所述调整环2周向运动。

注：具体的，作为一种可选方案，焊枪可通过导轨副安装于调整环2上，例如沿调整环2周向设有导轨，导轨上设有滑块，滑块与导轨通过齿条、齿轮联动、磁吸轮联动等方式联接，焊枪安装于滑块上，实现焊枪沿着调整环2周向运动。作为另一种可选方式，焊枪固定于第二磁吸轮机构5的第二安装块8上。

实施例三：

本发明还提供了基于上述管道快速夹持装置的切割机器人，包括切割机，切割机设于所述调整环2上并沿着所述调整环2周向运动。

注：具体的，作为一种可选方案，切割机可通过导轨副安装于调整环2上，例如沿调整环2周向设有导轨，导轨上设有滑块，滑块与导轨通过齿条、齿轮联动、磁吸轮联动等方式联接，切割机安装于滑块上，实现焊枪沿着调整环2周向运动。作为另一种可选方式，切割机固定于第二磁吸轮机构5的第二安装块8上。

实施例四：

本发明还提供了一种管道快速夹持装置，该装置其余部分与实施例一中的相同，与实施例一的区别在于：

导向连接件3一端与调整环2连接，第一磁吸轮机构4与导向连接件3或/和调整环2连接，第一磁吸轮机构4的滚动面用于接触被夹持管道100并能够沿被夹持管道100轴向移动，进而带动调整环2沿定位环1的轴向移动。

在本发明的描述中，需要理解的是，如果出现了指示方位、方向或位置关系的描述用语，例如：“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，在本说明书中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，仅是为了方便理解本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的部分、元件或整体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，如果出现了次序描述用语，例如：“第一”、“第二”等，在本说明书中的用途是为了便于理解或简化描述，例如，为了区分多个具有相同类型或功能的技术特征，而又不得不单独提及时，本说明书可能采用前缀或后缀次序描述用语的方式将其区分。因此，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，如果采用了结构相对作用关系描述用语，例如：“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义的理解。例如，“安装”、“相连”、“连接”等，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系；“固定”可以是形成一体的固定，也可以是通过紧固件可拆卸的固定；可以是直接固定，也可以是通过中间媒介固定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况、所处的语境、前后文的文意连贯性等理解上述描述用语在本发明中的具体含义。

在本发明中，如果出现了含有附属或连接含义的描述用语，例如，第一特征在第二特征“上”或“下，除非另有明确的规定和限定，否则不应做限定性的理解，例如，“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，也可以是第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况、所处的语境、前后文的文意连贯性等理解上述描述用语在本发明中的具体含义。

进而，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述，并不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例、示例以及不同实施例、示例的特征进行结合和组合，这些结合或组合都应归入本发明所概括的范围之内。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在其公开渠道可以获得的信息范围内，结合本申请文件所给出的技术启示，可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种管道快速夹持装置，其特征在于：包括定位环（1）、调整环（2），所述调整环（2）与定位环（1）平行且围绕定位环（1）的外环侧，定位环（1）的外表面沿定位环（1）轴向设有导向连接件（3），导向连接件（3）一端与调整环（2）连接；所述定位环（1）外环侧固定有第一磁吸轮机构（4），第一磁吸轮机构（4）的滚动面用于接触导向连接件（3）并驱动导向连接件（3）伸缩，从而带动调整环（2）沿定位环（1）的轴向移动；

所述调整环（2）的内环侧沿自身周向滑动连接有第二磁吸轮机构（5），第二磁吸轮机构（5）的滚动面朝调整环（2）的轴心方向布置并用于沿调整环（2）周向方向滚动；

所述第一磁吸轮机构（4）、第二磁吸轮机构（5）均包括第一安装块（7）、第二安装块（8）、第三安装块（9）、磁吸轮（10），第一安装块（7）与第二安装块（8）通过第一丝杆副（11）连接，第一丝杆副（11）用于驱动第二安装块（8）沿第一安装块（7）切面移动；第二安装块（8）与第三安装块（9）通过第二丝杆副（12）连接，第二丝杆副（12）用于驱动第三安装块（9）靠近或远离第二安装块（8）；第三安装块（9）有两个，磁吸轮（10）的两端与两个第三安装块（9）连接，磁吸轮（10）内设有轮毂电机；第一安装块（7）用于与定位环（1）固定连接或与调整环（2）滑动连接。

2.根据权利要求1所述的管道快速夹持装置，其特征在于：所述定位环（1）为两个半环相互扣合结构，两个半环之间一端铰接并可绕铰接轴张合，另一端为可拆式固定连接。

3.根据权利要求2所述的管道快速夹持装置，其特征在于：所述定位环（1）的铰接轴位于定位环（1）的外环侧。

4.根据权利要求2所述的管道快速夹持装置，其特征在于：所述调整环（2）为两个半环相互扣合结构，两个半环之间一端铰接并可绕铰接轴张合，另一端为可拆式固定连接。

5.根据权利要求4所述的管道快速夹持装置，其特征在于：所述调整环（2）的铰接轴与定位环（1）的铰接轴同轴布置。

6.根据权利要求1所述的管道快速夹持装置，其特征在于：所述调整环（2）的内侧沿自身周向分布有多个液压杆（6），液压杆（6）的移动端朝调整环（2）轴心方向布置。

7.根据权利要求1所述的管道快速夹持装置，其特征在于：所述第二丝杆副（12）上还设有限位块（13），所述第三安装块（9）位于第二安装块（8）与限位块（13）之间。

8.基于权利要求1-7任一项所述的管道快速夹持装置的焊接机器人，包括焊枪，其特征在于：焊枪设于所述调整环（2）上并沿着所述调整环（2）周向运动。

9.基于权利要求1-7任一项所述的管道快速夹持装置的切割机器人，包括切割机，其特征在于：切割机设于所述调整环（2）上并沿着所述调整环（2）周向运动。