[发明专利]一种用于复杂环境的管道自动焊接装置及方法

权利要求书

1.一种用于复杂环境的管道自动焊接装置，其特征在于：

包括有线缆收放机构、盒式的基座，基座顶部盖装有盖板，盖板和基座内部一端的相对面上分别设有相互对应的环形轨道，环形轨道之间环向滑行导向配合有旋转环；

所述旋转环通过旋转机构控制转动，旋转机构包括安装在基座外侧的伺服电机，伺服电机的输出轴外传动连接有输入轴，输入轴插入基座内且输入轴的插入端固定套装有锥齿轮一，所述基座中部转动安装有纵向轴，纵向轴上固定套装有与锥齿轮一啮合传动的锥齿轮二，纵向轴上还固定套装有齿轮三，所述齿轮三和旋转环之间转动安装有齿轮四和齿轮五，所述旋转环上部设有一圈轮齿，所述齿轮四和齿轮五均夹持在旋转环的轮齿和齿轮三之间并均与旋转环的轮齿和齿轮三啮合传动，旋转环底部固定有线缆缠绕环；

输入轴上的锥齿轮一带动锥齿轮二转动，进而带动纵向轴转动，进而带动齿轮三转动，进而通过齿轮四、齿轮五和旋转环底部的一圈轮齿的啮合作用带动了旋转环转动；由于述齿轮四与旋转环啮合点到齿轮五与旋转环啮合点之间的间距大于管件插入缺口的宽度，所以当旋转环顺时针转动，当旋转环上的缺口部位先旋转到齿轮四时，齿轮四先脱离旋转环底部的齿轮处于脱离状态，齿轮五单独与旋转环底部的轮齿啮合传动，旋转环依然保持转动；当缺口快旋转到齿轮五时，此时的齿轮四已与缺口另一端的轮齿啮合传动，当缺口到达齿轮五部位，齿轮四单独与旋转环底部的轮齿啮合传动，依然保持旋转环处于旋转状态；可见，通过伺服电机和多个齿轮副的啮合传动，可以实现旋转环的连续转动；

所述旋转环上设有带滑道的凹槽，与凹槽滑动配合有焊炬基座，焊炬基座的前端固定有焊炬，焊炬基座后端与直线步进电机输出轴相连，所述直线步进电机固定于旋转环；

所述线缆收放机构包括与焊炬基座连接的线缆，线缆依次穿过移动滑轮一、固定滑轮、移动滑轮二，线缆最后与固定于基座的线缆固定座相连，所述移动滑轮一与移动滑轮二固定于滑轮连接件，滑轮连接件一侧固定于滑块，滑块与固定于基座的滑动导轨滑动配合，所述滑轮连接件的顶部与安装于基座的恒力弹簧固定；

所述盖板和基座底面上对应旋转环的中心孔部位均设有管件贯穿口，所述盖板和基座的管件贯穿口外侧以及旋转环的端部外侧均设有相互对应的供待焊管穿入的管件插入缺口；所述齿轮四与旋转环啮合点到齿轮五与旋转环啮合点之间的间距大于管件插入缺口的宽度；

所述盖板顶面位于管件贯穿口的外围设有与待焊管上固定法兰形状配合的定位凹槽，盖板顶面位于定位凹槽的两侧分别设有压板导轨，压板导轨之间滑动导向配合有能压制在所述固定法兰上方的法兰压板；

所述盖板上固定安装有伺服推杆电机，伺服推杆电机的推杆外端固定在法兰压板上并能推动法兰压板在压板轨道上来回滑动。

2.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境的管道自动焊接装置，其特征在于：

所述旋转环的顶面和底面上分别设有环形导槽，所述盖板和基座上的环形轨道分别插入到旋转环上对应的环形导槽内，旋转环能够沿环形轨道环向转动。

3.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境的管道自动焊接装置，其特征在于：

所述线缆缠绕环截面为与线缆尺寸相对应的凹槽形，线缆缠绕环设有供待焊管穿过的缺口。

4.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境的管道自动焊接装置，其特征在于：

所述盖板上固定有电机固定板，所述伺服推杆电机安装在电机固定板上。

5.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境的管道自动焊接装置，其特征在于：

所述伺服电机的输出轴通过联轴器与输入轴固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境的管道自动焊接装置，其特征在于：

所述旋转环的缺口宽度小于内环的直径。

7.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境的管道自动焊接装置，其特征在于：

固定有两移动滑轮的滑轮连接件可沿所述滑动导轨滑动。

8.一种利用权利要求1所述的管道自动焊接装置进行自动焊接的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)伺服推杆电机处于收缩状态，旋转环的缺口位置与基座的缺口保持对齐；

(2)将对接管与待焊管对接，移动装置本体使待焊管的固定法兰嵌入盖板的对应凹槽中；

(3)伺服推杆电机动作，法兰压板沿压板导轨滑动到达预定位置，法兰压板将法兰完全压紧，装置本体精确定位于固定法兰；

(4)步进直线电机动作调节焊炬与待焊管的间距，伺服电机通过齿轮组驱动旋转环转动；

(5)旋转环旋转时，焊炬开始焊接作业，焊炬转动将拖拽线缆缠绕于线缆缠绕环，同时固定有两移动滑轮的滑轮连接件沿滑动导轨向靠近管的方向滑动，此过程持续至管道焊接完成；

(6)焊接完成后各电机按上述逆序依次反向转动，恢复至初始状态，滑轮连接件在恒力弹簧的拉力下滑动回原位置。