大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车

本发明涉及焊接装置，尤其涉及一种大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车。

背景技术：

1、压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。压力容器广泛应用于我国的大型电力、石油化工、制药、煤炭、锅炉等各个行业。压力容器一般由管件和封头焊接而成，而焊接也是大型压力容器批量生产的关键工序。

2、目前，大型压力容器还是主要采用人工进行焊接作业，由于压力容器相对密封，导致焊接的环境更加恶劣，焊工的劳动强度较大，焊接技术难度也随之增高，这些情况都在制约着大型压力容器的产品质量与生产效率。虽然市场上也有部分自动焊接装置，但这些自动焊接装置大多都是针对直径为两米以下的压力容器，且体积较大移动不便，对于户外安装压力容器来说，无法进行室外的现场焊接。

3、因此，目前迫切需要一种大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，以自动焊接取代了传统的人工焊接，提高提焊接质量和生产效率，同时体积较小且移动方便，对于户外安装压力容器来说方便进行室外的现场焊接，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，包括多功能作业单元、机械臂、传动组件、曲面自适应车架及全贴覆式电磁履带轮。

4、多功能作业单元包括旋转工作台，旋转工作台连接于支撑板上，焊枪、机械夹爪、除锈机及喷枪均通过滑座连接于旋转工作台上，焊枪的侧部连接有用于输送焊丝的送丝机构，且焊枪、机械夹爪、除锈机及喷枪分别对应一个扳机；支撑板上连接有推送装置a，支撑板底部设有推送装置b，旋转工作台驱动焊枪、机械夹爪、除锈机、喷枪中任一个工具旋转至推送装置a的动力输出端时，推送装置b推动对应扳机缩回至旋转工作台内，推送装置a推送焊枪、机械夹爪、除锈机、喷枪中任一个工具伸出于旋转工作台作业，作业完成后，推送装置a拉动焊枪、机械夹爪、除锈机、喷枪中任一个工具缩回至旋转工作台内。

5、机械臂的一端连接于传动组件上，支撑板连接于机械臂的另一端，传动组件连接于曲面自适应车架上。

6、曲面自适应车架包括平台板，平台板底部连接有承压柱，承压柱的底端连接有蝶式车架连接件，蝶式车架连接件的两端铰接有底盘，全贴覆式电磁履带轮连接于底盘的两侧。

7、全贴覆式电磁履带轮包括两个送电保护板，两个送电保护板上下两端之间连接有封板，两个送电保护板及上下两个封板共同构成履带梁，且内侧的送电保护板连接于底盘，履带梁前后两端设有驱动轮与从动轮，驱动轮与从动轮之间传动连接有履带，履带上连接有数个电磁块，电磁块的两端连接有电探头，送电保护板底端连接有数个电感应块，且履带梁内连接有电源，电源电性连接于电感应块，电探头经过电感应块时电磁块得电。

8、本发明的进一步改进方案是，支撑板的底端连接有支座，第一电机连接于支座上，旋转工作台连接于第一电机的动力输出轴上；支撑板上连接有主摄像头，焊枪所在的滑座上连接有焊缝追踪器和视觉传感器；旋转工作台的四周呈环形阵列分布有滑槽，焊枪、机械夹爪、除锈机及喷枪所在滑座滑动配合于滑槽。

9、本发明的进一步改进方案是，滑槽内设有嵌槽，扳机的中部铰接于嵌槽两侧，且扳机内侧与旋转工作台之间连接有第一弹簧；焊枪、机械夹爪、除锈机及喷枪所在滑座的底部连接有紧固件，紧固件包括外套环，外套环内圈连接有定位环，外套环的内侧连接有数个第二弹簧，第二弹簧的另一端连接有紧固球，定位环上设有缺口，第二弹簧挤压紧固球露出于缺口；推送装置a与推送装置b均为电动推杆，推送装置b连接于支座上，推送装置b伸出时挤压扳机缩回至嵌槽中，推送装置a即可推拉滑座滑动配合于滑槽，推送装置b缩回时，第一弹簧顶升扳机凸出于滑槽中以挡住滑座。

10、本发明的进一步改进方案是，机械臂包括旋转底座、第二电机、机械力臂、第三电机及连接段，第二电机驱动整个机械臂围绕旋转底座轴心180°转动，机械力臂承受多功能作业单元的重力维持整个机械臂的平衡，第三电机带动连接段上附着的多功能作业单元围绕连接段轴心进行180°转动。

11、本发明的进一步改进方案是，传动组件包括x向电动丝杠滑台模组与y向电动丝杠滑台模组；x向电动丝杠滑台模组连接于平台板上，y向电动丝杠滑台模组连接于x向电动丝杠滑台模组的滑台上，且旋转底座连接于y向电动丝杠滑台模组的滑台上。

12、本发明的进一步改进方案是，承压柱包括第一液压撑杆，平台板底部中心处连接有上壳套，蝶式车架连接件的中间为下壳套，第一液压撑杆的上下两端通过螺栓连接于上壳套与下壳套中，且第一液压撑杆的升缩杆外壁套设有第三弹簧，第一液压撑杆的外侧套设有减震橡胶套；下壳套包括两个对称的弧形板，弧形板之间通过销轴铰接。

13、本发明的进一步改进方案是，平台板底部连接有两个弧形的上导向套，两个底板上各连接有一个弧形的下导向套，第二液压撑杆的顶端滑动配合于上导向套，底端滑动配合于下导向套。

14、本发明的进一步改进方案是，底盘的两侧连接有两根主轴，驱动轮与从动轮分别连接于两根主轴上；底盘上连接有第四电机，第四电机通过联轴器连接于驱动轮所在主轴。

15、本发明的进一步改进方案是，电源连接于封板内侧，送电保护板内侧有预留导线的凹槽，电源通过导线连接于各电感应块，当电磁块随着履带运动通过电感应块时，电探头会在进入电感应块时通上电，从而使得电磁块通上电产生磁力吸附在金属表面。

16、本发明的进一步改进方案是，全贴覆式电磁履带轮还包括履带扩张机构；履带扩张机构包括第五电机，第五电机连接于底盘上，第五电机的动力输出端连接有锥齿轮a，底盘上转动连接有锥齿轮b与锥齿轮c，锥齿轮b连接于内传动轴上，锥齿轮c连接于外传动轴上，内传动轴转动连接于外传动轴且均伸入履带梁内侧；内传动轴穿过外传动轴位于履带梁内侧的一端均连接有变位架，两个变位架呈“x”字形排布，且变位架的端部连接有承压轮，承压轮于履带内侧接触。

17、本发明的有益效果：

18、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，以自动焊接取代了传统的人工焊接，提高提焊接质量和生产效率，同时体积较小且移动方便，对于户外安装压力容器来说方便进行室外的现场焊接。

19、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，多功能作业单元上安装有焊枪、机械夹爪、除锈机及喷枪，可自由选择使用工具。

20、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，焊枪、机械夹爪、除锈机及喷枪四个工具所在滑座的底部连接有紧固件，方便推送装置a与滑座对接或分离。

21、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，在需要短长度焊接时，固定车体以及曲面自适应作业平台；调节第二电机与第三电机，相互配合完成较短长度的短弧焊接。

22、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，在需要进行较长弧度的焊接时，首先使用机械臂将多多功能作业单元送至焊接起点，同时固定住小车，锁紧机械臂，调节x向电动丝杠滑台模组与y向电动丝杠滑台模组的电机使得缓慢控制机械臂运动，进而实现完成长弧焊接。

23、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，当小车在金属管件曲面运行时，不可避免车体结构会产生一定弧度，此时调节两边第二液压撑杆使得平台处于一个相对曲面平衡的状态。

24、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，蝶式车架连接件两边可以摆动产生微小角度带动底盘更适应曲面，以便使得整个小车整体更好的适应于金属管件内外表面；蝶式车架连接结构由两个分开的弧形板铰接，通过分裂式设计，使得该结构可以满足作业小车在非平面上行驶。

25、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，履带扩张机构的原理在于通过正反转的齿轮组控制两个变位架向相反方向运动以调节承压轮的位置，使得紧贴在承压轮上的履带向外或者向内扩张，从而达到紧覆金属接触面的目的。在工作过程中，打开第五电机使得锥齿轮a驱动锥齿轮b与锥齿轮c向相反方向运动；同时轴内传动轴与外传动轴反向转动以驱动两个变位架反向运动。

26、本发明的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，电源固定在履带梁内，送电保护板内部有预留导线的凹槽，连接到每一个电感应块处，履带轮前后共有四组电源，一起通过送电保护板履带轮前进过程中，电源通过送电保护板给电感应块送电，当电磁块随着履带运动通过电感应块时，电探头会在进入电感应块时通上电，从而使得电磁块通上电产生磁力吸附在金属表面，在运行过程中确保第四电机提供的驱动力始终大于电磁块产生的横向吸附力以保证小车正常运行。

技术特征：

1.一种大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：包括多功能作业单元（1）、机械臂（2）、传动组件（3）、曲面自适应车架（4）及全贴覆式电磁履带轮（5）；

2.如权利要求1所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述支撑板（102）的底端连接有支座（109），第一电机（110）连接于支座（109）上，旋转工作台（101）连接于第一电机（110）的动力输出轴上；所述支撑板（102）上连接有主摄像头（111），焊枪（103）所在的滑座（121）上连接有焊缝追踪器（112）和视觉传感器（113）；所述旋转工作台（101）的四周呈环形阵列分布有滑槽（114），焊枪（103）、机械夹爪（104）、除锈机（122）及喷枪（123）所在滑座（121）滑动配合于滑槽（114）。

3.如权利要求2所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述滑槽（114）内设有嵌槽（115），扳机（106）的中部铰接于嵌槽（115）两侧，且扳机（106）内侧与旋转工作台（101）之间连接有第一弹簧（116）；所述焊枪（103）、机械夹爪（104）、除锈机（122）及喷枪（123）所在滑座（121）的底部连接有紧固件，紧固件包括外套环（117），外套环（117）内圈连接有定位环（118），外套环（117）的内侧连接有数个第二弹簧（119），第二弹簧（119）的另一端连接有紧固球（120），定位环（118）上设有缺口，第二弹簧（119）挤压紧固球（120）露出于缺口；所述推送装置a（107）与推送装置b（108）均为电动推杆，推送装置b（108）连接于支座（109）上，推送装置b（108）伸出时挤压扳机（106）缩回至嵌槽（115）中，推送装置a（107）即可推拉滑座（121）滑动配合于滑槽（114），推送装置b（108）缩回时，第一弹簧（116）顶升扳机（106）凸出于滑槽（114）中以挡住滑座（121）。

4.如权利要求1所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述机械臂（2）包括旋转底座（201）、第二电机（202）、机械力臂（203）、第三电机（204）及连接段（205），第二电机（202）驱动整个机械臂（2）围绕旋转底座（201）轴心180°转动，机械力臂（203）承受多功能作业单元（1）的重力维持整个机械臂（2）的平衡，第三电机（204）带动连接段（205）上附着的多功能作业单元（1）围绕连接段（205）轴心进行180°转动。

5.如权利要求4所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述传动组件（3）包括x向电动丝杠滑台模组（301）与y向电动丝杠滑台模组（302）；所述x向电动丝杠滑台模组（301）连接于平台板（401）上，y向电动丝杠滑台模组（302）连接于x向电动丝杠滑台模组（301）的滑台上，且旋转底座（201）连接于y向电动丝杠滑台模组（302）的滑台上。

6.如权利要求1所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述承压柱包括第一液压撑杆（404），平台板（401）底部中心处连接有上壳套（405），蝶式车架连接件（402）的中间为下壳套（406），第一液压撑杆（404）的上下两端通过螺栓连接于上壳套（405）与下壳套（406）中，且第一液压撑杆（404）的升缩杆外壁套设有第三弹簧（407），第一液压撑杆（404）的外侧套设有减震橡胶套（408）；所述下壳套（406）包括两个对称的弧形板，弧形板之间通过销轴铰接。

7.如权利要求1所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述平台板（401）底部连接有两个弧形的上导向套（409），两个底板上各连接有一个弧形的下导向套（410），第二液压撑杆（411）的顶端滑动配合于上导向套（409），底端滑动配合于下导向套（410）。

8.如权利要求1所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述底盘（403）的两侧连接有两根主轴（509），驱动轮（503）与从动轮（504）分别连接于两根主轴（509）上；所述底盘（403）上连接有第四电机（510），第四电机（510）通过联轴器连接于驱动轮（503）所在主轴（509）。

9.如权利要求1所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述电源（508）连接于封板（502）内侧，送电保护板（501）内侧有预留导线的凹槽（511），电源（508）通过导线连接于各电感应块（507），当电磁块（505）随着履带运动通过电感应块（507）时，电探头（506）会在进入电感应块（507）时通上电，从而使得电磁块（505）通上电产生磁力吸附在金属表面。

10.如权利要求1所述的大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，其特征在于：所述全贴覆式电磁履带轮（5）还包括履带扩张机构；所述履带扩张机构包括第五电机（512），第五电机（512）连接于底盘（403）上，第五电机（512）的动力输出端连接有锥齿轮a（513），底盘（403）上转动连接有锥齿轮b（514）与锥齿轮c（515），锥齿轮b（514）连接于内传动轴（516）上，锥齿轮c（515）连接于外传动轴（517）上，内传动轴（516）转动连接于外传动轴（517）且均伸入履带梁内侧；所述内传动轴（516）穿过外传动轴（517）位于履带梁内侧的一端均连接有变位架（518），两个变位架（518）呈“x”字形排布，且变位架（518）的端部连接有承压轮（519），承压轮（519）于履带内侧接触。

技术总结
本发明公开了一种大径金属管件内外爬壁式焊接作业小车，多功能作业单元包括旋转工作台，焊枪、机械夹爪、除锈机及喷枪均通过滑座连接于旋转工作台上；曲面自适应车架包括平台板，承压柱的底端连接有蝶式车架连接件，蝶式车架连接件的两端铰接有底盘；全贴覆式电磁履带轮包括两个送电保护板，履带上连接有数个电磁块，电磁块的两端连接有电探头，送电保护板底端连接有数个电感应块，且履带梁内连接有电源，电源电性连接于电感应块，电探头经过电感应块时电磁块得电。与现有技术相比，本发明以自动焊接取代了传统的人工焊接，提高提焊接质量和生产效率，同时体积较小且移动方便，对于户外安装压力容器来说方便进行室外的现场焊接。

技术研发人员：王声超,姜海林,卢超明,赖涛,陈自豪,丁友伟,张光祥
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5