管体自动对中装置与管体对接焊焊接系统的制作方法

1.本发明涉及管体焊接技术领域，尤其涉及一种管体自动对中装置与管体对接焊焊接系统。


背景技术：

2.随着制造业钢材用量的大幅度增加，建筑、石化、工程机械等行业的钢管用量急剧增大，在较多的应用场景均涉及到将多根钢管以对焊接的形式依次转接，钢管的焊接质量直接取决于两根钢管相对端部的对中精度。
3.当前，在对两根钢管进行对中时，通常采用人工对中操作。对钢管的人工对中不仅人工成本高、效率低下，而且难以确保对中精度，直接导致对接焊的焊接精度无法保障。因此，提供一种能够对钢管进行自动对中，并确保对中精度的设备就显得尤为必要。


技术实现要素：

4.本发明提供一种管体自动对中装置与管体对接焊焊接系统，用以解决或改善当前对管体的人工对中方式存在效率低下，难以确保对中精度的问题。
5.本发明提供一种管体自动对中装置，包括：第一移载机构、校正机构、对中夹持机构及第二移载机构；所述对中夹持机构具有夹持端，所述夹持端的相对夹持面之间形成夹持口；所述校正机构的校正中心线与所述夹持口的中心线重合；所述第一移载机构用于移载第一管体，以驱动所述第一管体的一端从所述对中夹持机构的第一侧伸向所述夹持口中；所述第二移载机构用于移载第二管体，以驱动所述第二管体的一端从所述对中夹持机构的第二侧伸向所述夹持口中；所述校正机构用于对所述第一管体进行校正和固定；所述对中夹持机构的夹持端用于对所述第一管体与所述第二管体的相对端部进行夹持，以驱使所述第二管体与所述第一管体实现对中。
6.根据本发明提供的一种管体自动对中装置，所述对中夹持机构包括：第一夹持单元与第二夹持单元；所述第一夹持单元与所述第二夹持单元用于分设于待对中的所述第一管体与所述第二管体的相对侧；所述第一夹持单元与所述第二夹持单元均包括：伸缩驱动机构与夹持头；所述伸缩驱动机构的伸缩端与所述夹持头连接；所述第一夹持单元的夹持头与所述第二夹持单元的夹持头组成所述夹持端，所述夹持端用于对所述第一管体与所述第二管体的相对端部的外侧壁进行夹持。
7.根据本发明提供的一种管体自动对中装置，所述夹持头背离所述伸缩驱动机构的一侧面形成为所述夹持面；所述夹持面包括：第一斜面与第二斜面；所述第一斜面与所述第二斜面相对于经过所述夹持口的中心线的水平面对称设置；所述第一斜面与所述第二斜面分别用于与所述第一管体与所述第二管体的相对端部的外侧壁贴合。
8.根据本发明提供的一种管体自动对中装置，所述第一夹持单元与所述第二夹持单元当中的至少一者能够沿所述夹持口的中心线移动；和/或，所述管体自动对中装置还包括：挡停机构；所述挡停机构设于所述第一夹持单元与所述第二夹持单元之间；所述挡停机
构包括第一升降机构与止挡件；所述第一升降机构与所述止挡件连接，所述止挡件用于对所述第一管体的一端的端面进行止挡。
9.根据本发明提供的一种管体自动对中装置，所述校正机构包括：基座与卡盘；所述校正机构设于所述对中夹持机构的第一侧；所述卡盘设于所述基座上；所述卡盘的中心孔所在的轴线为所述校正中心线；所述第一移载机构用于驱动所述第一管体的一端穿过所述卡盘的中心孔，并伸向所述夹持口中。
10.根据本发明提供的一种管体自动对中装置，所述校正机构包括：第一旋转驱动机构；所述第一旋转驱动机构固定设于所述基座上，所述卡盘可转动地设于所述基座上；所述第一旋转驱动机构与所述卡盘连接，以驱动所述卡盘相对于所述基座转动。
11.根据本发明提供的一种管体自动对中装置，所述第一移载机构包括：固定架、第一输送组件及第一托举组件；所述第一输送组件与所述第一托举组件分别设于所述固定架上；所述第一输送组件用于沿所述第一管体的轴向输送所述第一管体；所述第一托举组件用于沿竖直方向对所述第一管体进行托举。
12.根据本发明提供的一种管体自动对中装置，所述第一输送组件包括：多个传输滚轮与第二旋转驱动机构；所述多个传输滚轮用于沿所述第一管体的轴向依次排布，所述多个传输滚轮当中的至少一者与所述第二旋转驱动机构连接；所述第一托举组件包括：多个托举单元；所述多个托举单元用于沿所述第一管体的轴向依次排布；所述托举单元包括：托轮与第二升降机构；所述托轮与所述第二升降机构连接；所述多个托举单元当中至少一者的托轮与第三旋转驱动机构连接。
13.根据本发明提供的一种管体自动对中装置，所述第二移载机构包括：导轨、移动平台、第二输送组件及第二托举组件；所述移动平台可移动地设于所述导轨上，所述导轨沿所述夹持口的中心线所在的方向延伸；所述第二输送组件与所述第二托举组件分别设于所述移动平台上；所述第二输送组件用于沿所述第二管体的轴向输送所述第二管体；所述第二托举组件用于沿竖直方向对所述第二管体进行托举。
14.本发明还提供一种管体对接焊焊接系统，包括：焊接设备及如上任一项所述的管体自动对中装置；所述焊接设备用于对完成对中的所述第一管体与所述第二管体之间的焊缝进行焊接。
15.本发明提供的一种管体自动对中装置与管体对接焊焊接系统，在进行管体对中时，通过设置第一移载机构、校正机构、对中夹持机构及第二移载机构，通过第一移载机构与第二移载机构一一对应地对第一管体与第二管体进行移载，以控制第一管体与第二管体的相对端部到达对中夹持机构的夹持口中，在通过校正机构对第一管体进行校正和固定后，可将第一管体作为对中基准管，由对中夹持机构的夹持端同时对第一管体与第二管体的相对端部施加夹持力，以驱使第二管体自动实现第一管体的对中。
16.由上可知，本发明能够高效地实现对两个管体的自动对中，确保了对中精度，便于对完成对中的两个管体执行对接焊操作。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一
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。
18.图1是本发明提供的管体对接焊焊接系统的结构示意图；
19.图2是本发明提供的对中夹持机构的结构示意图之一；
20.图3是本发明提供的对中夹持机构的结构示意图之二；
21.图4是本发明提供的校正机构的结构示意图之一；
22.图5是本发明提供的校正机构的结构示意图之二；
23.图6是本发明提供的第一移载机构的结构示意图；
24.图7是本发明提供的第二移载机构的结构示意图；
25.附图标记：100：第一管体；200：第二管体；1：第一移载机构；2：校正机构；3：对中夹持机构；4：第二移载机构；5：挡停机构；6：焊接设备；11：固定架；12：第一输送组件；13：第一托举组件；21：基座；22：卡盘；23：第一旋转驱动机构；31：第一夹持单元；32：第二夹持单元；33：机座；34：齿轮齿条驱动机构；311：伸缩驱动机构；312：夹持头；3120：夹持面；41：导轨；42：移动平台；43：第二输送组件；44：第二托举组件；51：第一升降机构；52：止挡件。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.下面结合图1-图7描述本发明的一种管体自动对中装置与管体对接焊焊接系统。
28.如图1所示，本实施例提供一种管体自动对中装置，包括：第一移载机构1、校正机构2、对中夹持机构3及第二移载机构4；对中夹持机构3具有夹持端，夹持端的相对夹持面3120之间形成夹持口；校正机构2的校正中心线与夹持口的中心线重合；第一移载机构1用于移载第一管体100，以驱动第一管体100的一端从对中夹持机构3的第一侧伸向夹持口中；第二移载机构4用于移载第二管体200，以驱动第二管体200的一端从对中夹持机构3的第二侧伸向夹持口中；校正机构2用于对第一管体100进行校正和固定；对中夹持机构3的夹持端用于对第一管体100与第二管体200的相对端部进行夹持，以驱使第二管体200与第一管体100实现对中。
29.具体地，本实施例在进行管体对中时，通过设置第一移载机构1、校正机构2、对中夹持机构3及第二移载机构4，通过第一移载机构1与第二移载机构4一一对应地对第一管体100与第二管体200进行移载，以控制第一管体100与第二管体200的相对端部到达对中夹持机构3的夹持口中，在通过校正机构2对第一管体100进行校正和固定后，可将第一管体100作为对中基准管，由对中夹持机构3的夹持端同时对第一管体100与第二管体200的相对端部施加夹持力，以驱使第二管体200与第一管体100自动实现对中。
30.由上可知，本实施例所示的管体自动对中装置能够高效地实现对两个管体的自动对中，确保了对中精度，便于对完成对中的两个管体执行对接焊操作。
31.在此应指出的是，本实施例所示的管体自动对中装置可认为配设有控制设备，例如：控制设备包括：控制模块与人机交互模块。
32.在此，本实施例所示的人机交互模块与控制模块通讯连接，控制模块分别与第一移载机构1、校正机构2、对中夹持机构3及第二移载机构4通讯连接。人机交互模块用于接收输入参数和控制指令，输入参数包括第一管体100与第二管体200的外径、校正中心线的位置信息等。待操作人员向人机交互模块配置输入参数后，可向人机交互模块输入进行对中操作的控制指令，控制模块可根据控制指令分别对第一移载机构1、校正机构2、对中夹持机构3及第二移载机构4执行动作控制。
33.其中，本实施例所示的控制模块可具体根据第一管体100与第二管体200的外径对对中夹持机构3的夹持动作进行控制，确保对中夹持机构3的夹持端对两个管体施加适宜的对中挤压力，防止因夹持力过大导致两个管体变形。
34.在第一管体100与第二管体200的长度相对较短，且第一管体100与第二管体200的直径相对较大的情形下，本实施例所示的对中夹持机构3的夹持端对应的两个夹持面相远离，同时对第一管体100与第二管体200的相对端部的内侧壁施加相背离的作用力，以实现对两个管体的相对端部施加夹持力，并驱使第二管体200与第一管体100自动实现对中。
35.相应地，在第一管体100与第二管体200的长度相对较长，而第一管体100与第二管体200的直径相对较小的情形下，基于对中操作空间的限制，本实施例所示的对中夹持机构3的夹持端对应的两个夹持面相靠近，同时对第一管体100与第二管体200的相对端部的外侧壁施加相向的作用力，以实现对两个管体的相对端部施加夹持力，并驱使第二管体200与第一管体100自动实现对中。
36.在一些实施例中，第一移载机构1与第二移载机构4均可以为便于对管道进行输送或移位的移载机构，例如，这类移载机构可以包括：行车、辊道输送线、agv小车等，在此不做具体限定。
37.与此同时，本实施例所示的校正机构2采用本领域公知的具有校正口的夹持机构、液压卡盘或气动卡盘，以实现在第一管体100进行校正的同时，还能进行第一管体100的固定。在此，本实施例所示的校正机构2对第一管体100进行校正，用于确保第一管体100的中轴线与校正机构2的校正中心线重合。
38.另外，基于工业应用场景，本实施例所示的第一管体100与第二管体200均通常为本领域公知的钢管。当然，第一管体100与第二管体200也可以为绝缘管，在此不做具体限定。在此，本实施例在对第一管体100与第二管体200进行对中时，应确保所选择的第一管体100与第二管体200的外径相同。
39.在一些实施例中，如图2与图3所示，本实施例所示的对中夹持机构3包括：第一夹持单元31与第二夹持单元32；第一夹持单元31与第二夹持单元32用于分设于待对中的第一管体100与第二管体200的相对侧；第一夹持单元31与第二夹持单元32均包括：伸缩驱动机构311与夹持头312；伸缩驱动机构311的伸缩端与夹持头312连接；第一夹持单元31的夹持头312与第二夹持单元32的夹持头312组成夹持端，夹持端用于对第一管体100与第二管体200的相对端部的外侧壁进行夹持，以驱使第二管体200与第一管体100实现对中。
40.具体地，在对第一管体100与第二管体200进行对中前，第一夹持单元31与第二夹持单元32的伸缩驱动机构311的伸缩端均处于回缩状态，确保对中夹持机构3的夹持端具有相对较大的夹持口，以便于第一管体100的一端与第二管体200的一端均能够便捷地伸入至夹持口中。
41.在对第一管体100与第二管体200进行对中时，应确保校正机构2已经完成对第一管体100的校正和固定，此时，通过控制第一夹持单元31与第二夹持单元32的伸缩驱动机构311的伸缩端同步伸出，可由第一夹持单元31的夹持头312与第二夹持单元32的夹持头312同时对在第一管体100与第二管体200的相对端部的外侧壁施加相向的作用力，以使得第一管体100与第二管体200的相对端部逐渐靠近，直至第一夹持单元31的夹持头312与第二夹持单元32的夹持头312对第一管体100与第二管体200的相对端部的外侧壁实现夹持，并通过夹持的方式来驱使第二管体200完成第一管体100的对中。
42.在此，为了满足在对不同规格的管体对中时的动力需求，本实施例所示的伸缩驱动机构311优选为液压缸。
43.在一些实施例中，为了对中夹持机构3能够实现对不同规格的管体的对中，并确保对中精度，本实施例对夹持头312的夹持面3120进行优化设置。其中，夹持面3120为夹持头312背离伸缩驱动机构311的一侧面。
44.具体地，本实施例所示的夹持面3120包括：第一斜面与第二斜面；第一斜面与第二斜面相对于经过夹持口的中心线的水平面对称设置；第一斜面与第二斜面分别用于与第一管体100与第二管体200的相对端部的外侧壁贴合。
45.其中，本实施例可具体设置第一斜面与第二斜面所形成的夹角为90
°‑
150
°
，例如，第一斜面与第二斜面的夹角具体可以为90
°
、100
°
、120
°
、135
°
及150
°
等。在此，在将第一斜面与第二斜面设置为相对较小的夹角时，可适用于口径相对较小的两个管体的对中；相应地，在将第一斜面与第二斜面设置为相对较大的夹角时，可满足口径相对较大的两个管体的对中需求。
46.在一个优选实施例中，本实施例可设置夹持头312的夹持面3120的形状具体呈“v”形或等腰梯形。
47.在一些实施例中，在对两个管体完成对中后，为了便于对两个管体的接缝部位进行预点焊，本实施例可设置第一夹持单元31与第二夹持单元32当中的至少一者能够沿夹持口的中心线移动。
48.在此，本实施例所示的对中夹持机构3还设置有机座33，机座33具有第一固定部与第二固定部，第一固定部与第二固定部分设于待对中的第一管体100与第二管体200的相对侧，第一夹持单元31安装于第一固定部，第二夹持单元32安装于第二固定部。
49.如图3所示，本实施例可具体设置第一夹持单元31固定安装于第一固定部，并设置第二夹持单元32沿夹持口的中心线可移动地安装于第二固定部。其中，本实施例可在第二夹持单元32与第二固定部之间设置齿轮齿条驱动机构34，由齿轮齿条驱动机构34驱动第二夹持单元32相对于第二固定部移动。
50.如此，在完成对第一管体100与第二管体200的对中后，本实施例通过对第一夹持单元31和/或第二夹持单元32进行移动控制，可将两个管体的对接缝裸露出来，以便预留足够的焊接空间，对对接缝实施焊接操作。
51.在一些实施例中，如图1与图2所示，本实施例所示的管体自动对中装置还包括：挡停机构5；挡停机构5设于第一夹持单元31与第二夹持单元32之间；挡停机构5包括第一升降机构51与止挡件52；第一升降机构51与止挡件52连接，止挡件52用于对第一管体100的一端的端面进行止挡。
52.具体地，本实施例通过设置挡停机构5，可在第一管体100的一端伸入至对中夹持机构3的夹持口时，可即时通过第一升降机构51驱动止挡件52上升，由止挡件52对第一管体100的一端进行限位，如此便于控制第一管体100与第二管体200的相对端部相对于对中夹持机构3的夹持口的位置，有效提高对两个管体进行一次对中的成功率。
53.在一些实施例中，如图4与图5所示，本实施例所示的校正机构2包括：基座21与卡盘22；校正机构2设于对中夹持机构3的第一侧；卡盘22设于基座21上；卡盘22的中心孔所在的轴线为校正中心线；第一移载机构1用于驱动第一管体100的一端穿过卡盘22的中心孔，并伸向夹持口中。
54.在此，本实施例通过卡盘22对第一管体100进行校正与固定，不仅操作简单便捷，还可确保校正精度，便于快速控制第一管体100的中轴线与校正机构2的校正中心线重合。
55.其中，本实施例所示的卡盘22优选为三爪卡盘。
56.进一步地，本实施例所示的校正机构2还设置有第一旋转驱动机构23；第一旋转驱动机构23固定设于基座21上，卡盘22可转动地设于基座21上；第一旋转驱动机构23与卡盘22连接，以驱动卡盘22相对于基座21转动。
57.具体地，本实施例在卡盘22对第一管体100进行校正与固定后，通过第一旋转驱动机构23驱动卡盘22转动，可满足如下两个功能需求。
58.在一方面，本实施例通过卡盘22带动第一管体100转动，可在对中前操作对第一管体100的姿态进行调整，以确保第一管体100与第二管体200沿着特定的方向进行对中，使得第一管体100与第二管体200上的相应结构相对应。
59.在另一方面，本实施例在对对中的两个管体实施预点焊后，通过卡盘22带动第一管体100转动，可使得两个管体同步转动，以在焊接设备6的焊接枪头不动的情况下，实现对两个管体的对接缝的焊接。
60.在一些实施例中，如图6所示，为了便于实现对第一管体100的输送与校正，本实施例所示的第一移载机构1包括：固定架11、第一输送组件12及第一托举组件13；第一输送组件12与第一托举组件13分别设于固定架11上；第一输送组件12用于沿第一管体100的轴向输送第一管体100；第一托举组件13用于沿竖直方向对第一管体100进行托举。
61.具体地，在实际操作中，本实施例可先通过第一输送组件12对第一管体100进行输送，在第一管体100的一端穿过卡盘22的中心孔，并伸向夹持口中后，再通过第一托举组件13将第一管体100托举至预设高度，以辅助卡盘22对第一管体100进行校正。
62.一个优选实施例中，为了确保对第一管体100的输送效果，本实施例设置第一输送组件12包括：多个传输滚轮与第二旋转驱动机构；多个传输滚轮用于沿第一管体100的轴向依次排布，多个传输滚轮当中的至少一者与第二旋转驱动机构连接。
63.具体地，本实施例可将第二旋转驱动机构与链条传动机构的一端连接，并将链条传动机构的另一端分别与各个传输滚轮连接，以便由第二旋转驱动机构驱动各个传输滚轮同步转动。其中，本实施例所示的第二旋转驱动机构可以为变频电机。
64.与此同时，本实施例所示的传输滚轮具体为v型滚轮，每个传输滚轮的中轴线均与第一管体100的轴向垂直，且各个传输滚轮的中心连线处于与第一管体100的中轴线平行的同一条直线上。如此，本实施例通过多个传输滚轮对第一管体100进行输送，可较好地控制第一管体100沿其轴向进行水平传输。
65.一个优选实施例中，本实施例所示的第一托举组件13包括：多个托举单元；多个托举单元用于沿第一管体100的轴向依次排布；托举单元包括：托轮与第二升降机构；托轮与第二升降机构连接；多个托举单元当中至少一者的托轮与第三旋转驱动机构连接。
66.其中，本实施例可具体设置多个托举单元当中的一部分只设置有托轮与第二升降机构，多个托举单元当中的另一部分同时设有托轮、第二升降机构及第三旋转驱动机构。
67.在对第一管体100进行举升时，本实施例可同时对各个托举单元的第二升降机构发送控制指令，以控制各个托举单元的托轮以相同的速度举升，并最终达到相同的举升高度。
68.在此，若需要控制第一管体100旋转的情形，本实施例还可第三旋转驱动机构驱动与其对应的托轮转动，以辅助驱动第一管体100旋转。
69.在一些实施例中，如图7所示，本实施例所示的第二移载机构4包括：导轨41、移动平台42、第二输送组件43及第二托举组件44；移动平台42可移动地设于导轨41上，导轨41沿夹持口的中心线所在的方向延伸；第二输送组件43与第二托举组件44分别设于移动平台42上；第二输送组件43用于沿第二管体200的轴向输送第二管体200；第二托举组件44用于沿竖直方向对第二管体200进行托举。
70.具体地，本实施例所示的第二输送组件43可采用与上述实施例所示的第一输送组件12相同的结构，第二托举组件44也可采用与上述实施例所示的第一托举组件13相同的结构，在此不再一一赘述。
71.本实施例在对第二管体200进行移载时，可先将第二管体200放置于第二输送组件43，再控制移动平台42朝向对中夹持机构3的一侧移动；然后，在移动平台42、第二输送组件43及第二托举组件44的相互配合下，控制第二管体200达到预设高度，确保第二管体200的一端伸入至夹持口中，且第二管体200与第一管体100的相对端面相靠近。
72.在此，基于上述实施例所示的第一移载机构1与第二移载机构4的优化设计，不仅能够确保待对中的两个管体的相对端面之间的间隙达到较高的要求，还能够确保两个管体的对中直线度。
73.在一些实施例中，如图1所示，本实施例还提供一种管体对接焊焊接系统，包括：焊接设备6及如上任一项的管体自动对中装置；焊接设备6用于对完成对中的第一管体100与第二管体200之间的焊缝进行焊接。
74.具体地，在对中夹持机构3对第一管体100与第二管体200进行对中后，本实施例可先通过焊接设备6对第一管体100与第二管体200之间的焊缝进行预点焊，其中，预点焊的点位包括至少两个，以防止第一管体100与第二管体200在外力作用下相脱离。
75.在完成预点焊后，控制对中夹持机构3的夹持端解除对第一管体100与第二管体200的相对端部的夹持；然后，在第一移载机构1与第二移载机构4的辅助下，由校正机构2上的卡盘22带动第一管体100与第二管体200转动；在第一管体100与第二管体200转动的过程中，由焊接设备6对第一管体100与第二管体200之间的焊缝沿焊缝的延伸方向进行焊接。
76.其中，本实施例所示的焊接设备6具体可以为激光焊接机器人，激光焊接机器人的焊接枪头与多轴机械臂连接。激光焊接机器人具备弧焊功能、以及焊接寻位与激光跟踪功能。
77.在此应指出的是，在控制第一管体100与第二管体200转动的过程中，本实施例可
控制焊接枪头伸向第一管体100与第二管体200之间的焊缝，在确保一定离焦量的情况下，控制焊接枪头以定焦距焊接或摆动焊接的形式对焊缝进行焊接，以确保焊接质量。
78.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。