CN114749822A - 风力发电***管路焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，具体为风力发电***管路焊接机，包括：工装基座、固定于工装基座表面的定管夹持机构、运动夹持笼和固定安装于运动夹持笼内侧的校对给进机构以及多轴焊接机械臂，多轴焊接机械臂的执行末端设有焊接枪头，定管夹持机构和运动夹持笼的圆心轴线位于同一水平线上。通过设置自动化焊接设备，分别利用运动夹持笼和校对给进机构实现焊接管两端的固定，并利用多轴焊接机械臂进行伺服驱动控制实现管体接口焊接，在校对给进机构的驱动下进行管体端头的自动校对与给进接合并在焊接过程中通过定管夹持机构进行管体圆周偏转从而实现整个焊接过程的自动化，数控化精准焊接，保证焊接质量和提高焊接工作效率。

Description

风力发电***管路焊接机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体为风力发电***管路焊接机。

背景技术

风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成；风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等，在风力发电机组中的液压***中的管路一般使用密封焊接的方式进行连接。

在传统模式下，大型液压***部件制作基本在工厂完成，但液压管路全部在用户现场制作完成，主要制作过程为:部件就位——测量尺寸——管路放样——定位焊接——管路拆卸——二次焊接——回装，这种模式有很多弊端：施工周期过长，质量精度不高，材料浪费较多等问题，随着工业需求的多元化、市场需求的低成本化，液压设备越来越趋向非标发展，液压***制作越来越趋向工厂制作、现场组装的新模式，但风力发电机主要通过分解运送至安装地点二次焊接，但采用人工焊接的方式焊接精度远远达不到预制管路的精度要求，在风力电机的工作液压作用下极易出现爆裂，且精度受焊接操作工经验等影响，导致连接点焊接标准无法统一事故责任追究困难。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供风力发电***管路焊接机，来解决目前存在的焊接工艺标准不统一，人工焊接精度差完成效果参差不齐的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：风力发电***管路焊接机，包括：工装基座、固定于工装基座表面的定管夹持机构、运动夹持笼和固定安装于运动夹持笼内侧的校对给进机构以及多轴焊接机械臂，所述多轴焊接机械臂的执行末端设有焊接枪头，所述定管夹持机构和运动夹持笼的圆心轴线位于同一水平线上，所述定管夹持机构、校对给进机构和多轴焊接机械臂的输入端电性连接有控制器；所述定管夹持机构包括顶夹条、动夹条、旋转驱动电机和抵接轮以及顶夹条和动夹条表面的若干个调节杆，所述顶夹条和动夹条呈半圆环状且一端设有铰耳，所述顶夹条的另一端螺纹安装有贯穿动夹条表面的锁止杆；所述运动夹持笼包括第一笼架、第二笼架和抱夹组件，所述顶夹条和第二笼架的两端可拆卸相互连接，所述抱夹组件固定安装于第二笼架的一端且与第一笼架和第二笼架圆心位于同一轴线上，所述抱夹组件包括依次活动连接的第一抱块、第二抱块和第三抱块，所述第一抱块的一端活动安装有锁杆，所述锁杆的表面螺纹套接有抵接于第三抱块一端的调节螺套；所述校对给进机构包括给进组件、液压驱动杆以及固定于运动夹持笼表面的长杆座，所述液压驱动杆固定安装于长杆座的表面，所述长杆座的表面滑动安装有固定于液压驱动杆输出端的运动导块，所述运动导块的表面转动连接有弹性撑条，所述弹性撑条的另一端与给进组件的表面转动连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述多轴焊接机械臂包括偏转舵、大臂、伸展臂和舵机机头，所述偏转舵输出端与大臂的一端固定连接，所述大臂的两端均设有伺服偏转舵机，且伸展臂的一端与大臂一端的伺服偏转舵机输出端固定连接，所述舵机机头为电机结构，所述焊接枪头固定安装于舵机机头的输出端。

通过采用上述技术方案，利用现有的成熟伺服机械臂实现焊接枪头的数控化，利用控制器进行自动化编程控制，保证焊接质量标准的统一。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述调节杆滑动安装于顶夹条和动夹条的表面，所述抵接轮转动安装于调节杆的一端，且旋转驱动电机固定于其中一个调节杆的端部，抵接轮固定套接于旋转驱动电机的输出端。

通过采用上述技术方案，可根据管体直接手动调整调节杆的进量，控制各个调节杆同步运动，保证管体在定管夹持机构内部的同心夹持，且利用旋转驱动电机的驱动，抵接轮与管体表面抵接，进行管体偏转实现自动化全面焊接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一抱块、第二抱块和第三抱块的圆弧内侧开设有活动腔并滑动安装有伸缩滑块，所述伸缩滑块的一侧固定连接有与所述活动腔内侧固定连接的弹簧，所述伸缩滑块的内侧呈圆弧光面，所述伸缩滑块为聚四氯乙烯材质构件。

通过采用上述技术方案，利用抱夹组件装夹管体，并在伸缩滑块的抱持下管体可在伸缩滑块表面滑动调节位置，并可向一侧抵压伸缩滑块调整管件的圆心避免影响焊接端的校准。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述校对给进机构的数量为若干，所述第一笼架和第二笼架的表面均设有若干位于两端的安装耳，所述长杆座的两端固定于安装耳的表面，若干校对给进机构呈圆周方向均匀分布于第一笼架和第二笼架的内侧。

通过采用上述技术方案，通过多个校对给进机构进行管体的夹持和给进，改变给进组件与长杆座的相对距离使给进组件的表面与管体表面相互抵接，保证管体与运动夹持笼以及定管夹持机构的圆心轴线位于同一水平线上，启动给进组件，通过控制器控制给进组件运动，利用给进组件和管体表面的抵接将管体在抱夹组件表面滑动导向与另一管体端头相互对接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述长杆座的表面转动安装有两个定撑条，两个所述定撑条相互平行，且定撑条的另一端均与给进组件的表面转动连接。

通过采用上述技术方案，液压驱动杆输出端带动运动导块在长杆座表面滑动，弹性撑条的一端支顶给进组件，沿定撑条的端部做偏转运动，改变给进组件与长杆座的相对距离使给进组件的表面与管体表面相互抵接，从而对管体进行抱夹，并可进行管体焊接端头的校对。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述给进组件的表面设有压力传感器，所述压力传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，所述控制器为PLC控制器，所述控制器的输出端与液压驱动杆和给进组件的输入端电性连接。

通过采用上述技术方案，通过给进组件表面的压力传感器自动识别给进组件与管体表面的抵接情况，自动控制液压驱动杆的启停驱动和给进驱动，保证各个给进组件与管体表面抵接力度在减去管体自身重力影响下保持相同即可控制管体与定管夹持机构和运动夹持笼圆心轴线相同，完成自动化校对，实现管体端头对准。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述给进组件包括驱动马达、履带轮组和弯管连轴器，所述驱动马达的输出端通过弯管连轴器传动连接履带轮组，所述弯管连轴器的两端分别与驱动马达和履带轮组的表面固定连接，所述履带轮组的表面设有若干防滑凸棱。

通过采用上述技术方案，通过控制器控制给进组件运动，利用给进组件和管体表面的抵接将管体在抱夹组件表面滑动导向与另一管体端头相互抵接即对接完成，履带轮组的特殊结构保证了给进组件与管体表面的传动效能防止打滑。

本发明所取得的有益效果为：

1.通过设置自动化焊接设备，分别利用运动夹持笼和校对给进机构实现焊接管两端的固定，并利用多轴焊接机械臂进行伺服驱动控制实现管体接口焊接，在校对给进机构的驱动下进行管体端头的自动校对与给进接合并在焊接过程中通过定管夹持机构进行管体圆周偏转从而实现整个焊接过程的自动化，数控化精准焊接，保证焊接质量和提高焊接工作效率。

2.通过设置校对给进机构结构，在多个液压驱动杆的控制下调节给进组件与长杆座的相对距离从而根据各种管径大小自动控制给进组件相对位置，利用多个给进组件的布局位置将管体圆心轴线与固定于定管夹持机构表面管端圆心重合，实现管体接头的自动较对，并通过给进组件的驱动使管体在抱夹组件的活动套接下进行给进与另一管端接头靠近并接合，实现自动化校对无需人工测量圆心校对，保证焊接的顺利进行。

3.通过设置双抱夹结构，分别利用定管夹持机构和运动夹持笼进行两个焊接管端头的分别控制将校对执行结构与焊接偏转执行机构进行独立，分别在校对操作中和焊接操作中进行相互协调工作，利用数字化伺服控制，保证风力发电***管路焊接标准的统一，避免出现漏焊、偏焊等现象，提高焊接效果。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的多轴焊接机械臂结构示意图；

图3为本发明一个实施例的定管夹持机构结构示意图；

图4为本发明一个实施例的运动夹持笼和校对给进机构安装结构示意图；

图5为本发明一个实施例的运动夹持笼结构示意图；

图6为本发明一个实施例的抱夹组件结构示意图；

图7为本发明一个实施例的校对给进机构结构示意图；

图8为本发明一个实施例的给进组件结构示意图。

附图标记：

100、工装基座；

200、定管夹持机构；210、顶夹条；220、动夹条；230、调节杆；240、旋转驱动电机；250、抵接轮；221、锁止杆；

300、运动夹持笼；310、第一笼架；320、第二笼架；330、抱夹组件；311、安装耳；331、第一抱块；332、第二抱块；333、第三抱块；334、锁杆；335、伸缩滑块；

400、校对给进机构；410、长杆座；420、给进组件；430、液压驱动杆；411、定撑条；412、运动导块；413、弹性撑条；421、驱动马达；422、履带轮组；423、弯管连轴器；

500、多轴焊接机械臂；510、偏转舵；520、大臂；530、伸展臂；540、舵机机头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的风力发电***管路焊接机。

结合图1-图8所示，本发明提供的风力发电***管路焊接机，包括：工装基座100、固定于工装基座100表面的定管夹持机构200、运动夹持笼300和固定安装于运动夹持笼300内侧的校对给进机构400以及多轴焊接机械臂500，多轴焊接机械臂500的执行末端设有焊接枪头，定管夹持机构200和运动夹持笼300的圆心轴线位于同一水平线上，定管夹持机构200、校对给进机构400和多轴焊接机械臂500的输入端电性连接有控制器；定管夹持机构200包括顶夹条210、动夹条220、旋转驱动电机240和抵接轮250以及顶夹条210和动夹条220表面的若干个调节杆230，顶夹条210和动夹条220呈半圆环状且一端设有铰耳，顶夹条210的另一端螺纹安装有贯穿动夹条220表面的锁止杆221；运动夹持笼300包括第一笼架310、第二笼架320和抱夹组件330，顶夹条210和第二笼架320的两端可拆卸相互连接，抱夹组件330固定安装于第二笼架320的一端且与第一笼架310和第二笼架320圆心位于同一轴线上，抱夹组件330包括依次活动连接的第一抱块331、第二抱块332和第三抱块333，第一抱块331的一端活动安装有锁杆334，锁杆334的表面螺纹套接有抵接于第三抱块333一端的调节螺套；校对给进机构400包括给进组件420、液压驱动杆430以及固定于运动夹持笼300表面的长杆座410，液压驱动杆430固定安装于长杆座410的表面，长杆座410的表面滑动安装有固定于液压驱动杆430输出端的运动导块412，运动导块412的表面转动连接有弹性撑条413，弹性撑条413的另一端与给进组件420的表面转动连接。

在该实施例中，多轴焊接机械臂500包括偏转舵510、大臂520、伸展臂530和舵机机头540，偏转舵510输出端与大臂520的一端固定连接，大臂520的两端均设有伺服偏转舵机，且伸展臂530的一端与大臂520一端的伺服偏转舵机输出端固定连接，舵机机头540为电机结构，焊接枪头固定安装于舵机机头540的输出端，利用现有的成熟伺服机械臂实现焊接枪头的数控化，利用控制器进行自动化编程控制，保证焊接质量标准的统一，实现整个焊接过程的自动化，数控化精准焊接，保证焊接质量和提高焊接工作效率。

在该实施例中，调节杆230滑动安装于顶夹条210和动夹条220的表面，抵接轮250转动安装于调节杆230的一端，且旋转驱动电机240固定于其中一个调节杆230的端部，抵接轮250固定套接于旋转驱动电机240的输出端。

具体的，可根据管体直径手动调整调节杆230的进量，控制各个调节杆230同步运动，保证管体在定管夹持机构200内部的同心夹持，且利用旋转驱动电机240的驱动，抵接轮250与管体表面抵接，进行管体偏转实现自动化全面焊接。

在该实施例中，第一抱块331、第二抱块332和第三抱块333的圆弧内侧开设有活动腔并滑动安装有伸缩滑块335，伸缩滑块335的一侧固定连接有与活动腔内侧固定连接的弹簧，伸缩滑块335的内侧呈圆弧光面，伸缩滑块335为聚四氯乙烯材质构件。

具体的，利用抱夹组件330装夹管体，并在伸缩滑块335的抱持下管体可在伸缩滑块335表面滑动调节位置，并可向一侧抵压伸缩滑块335调整管件的圆心避免影响焊接端的校准。

在该实施例中，校对给进机构400的数量为若干，第一笼架310和第二笼架320的表面均设有若干位于两端的安装耳311，长杆座410的两端固定于安装耳311的表面，若干校对给进机构400呈圆周方向均匀分布于第一笼架310和第二笼架320的内侧。

具体的，通过多个校对给进机构400进行管体的夹持和给进，改变给进组件420与长杆座410的相对距离使给进组件420的表面与管体表面相互抵接，保证管体与运动夹持笼300以及定管夹持机构200的圆心轴线位于同一水平线上，启动给进组件420，通过控制器控制给进组件420运动，利用给进组件420和管体表面的抵接将管体在抱夹组件330表面滑动导向与另一管体端头相互对接。

在该实施例中，长杆座410的表面转动安装有两个定撑条411，两个定撑条411相互平行，且定撑条411的另一端均与给进组件420的表面转动连接，液压驱动杆430输出端带动运动导块412在长杆座410表面滑动，弹性撑条413的一端支顶给进组件420表面，沿定撑条411的端部做偏转运动，改变给进组件420与长杆座410的相对距离使给进组件420的表面与管体表面相互抵接，从而对管体进行抱夹，并可进行管体焊接端头的校对。

在该实施例中，给进组件420的表面设有压力传感器，压力传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，控制器为PLC控制器，控制器的输出端与液压驱动杆430和给进组件420的输入端电性连接。

具体的，通过给进组件420表面的压力传感器自动识别给进组件420与管体表面的抵接情况，自动控制液压驱动杆430的启停驱动和给进驱动，保证各个给进组件420与管体表面抵接力度在减去管体自身重力影响下保持相同即可控制管体与定管夹持机构200和运动夹持笼300圆心轴线相同，完成自动化校对，实现管体端头对准。

在该实施例中，给进组件420包括驱动马达421、履带轮组422和弯管连轴器423，驱动马达421的输出端通过弯管连轴器423传动连接履带轮组422，弯管连轴器423的两端分别与驱动马达421和履带轮组422的表面固定连接，履带轮组422的表面设有若干防滑凸棱。

具体的，通过控制器控制给进组件420运动，利用给进组件420和管体表面的抵接将管体在抱夹组件330表面滑动导向与另一管体端头相互抵接即对接完成，履带轮组422的特殊结构保证了给进组件420与管体表面的传动效能防止打滑。

本发明的工作原理及使用流程：

在焊接工作开始时，首先将待焊接的两组金属管端分别固定于定管夹持机构200和运动夹持笼300的表面，在PLC控制器内设定输入管体直径，手动调节调节杆230的伸长量保证三个调节杆230的伸长量相同即可保持管体与动夹条220同心，便于后期焊接工序，将另一管体从一端穿插进入运动夹持笼300和校对给进机构400内部，通过PLC控制器自动调控各个液压驱动杆430的输出量，液压驱动杆430输出端带动运动导块412在长杆座410表面滑动，弹性撑条413的一端支顶给进组件420的表面，沿定撑条411的端部做偏转运动，改变给进组件420与长杆座410的相对距离使给进组件420的表面与管体表面相互抵接，在PLC控制的控制下，根据管体直径大小控制三组液压驱动杆430同步驱动，输出量相同即可保证管体与运动夹持笼300以及定管夹持机构200的圆心轴线位于同一水平线上，启动给进组件420，通过控制器控制给进组件420运动，利用给进组件420和管体表面的抵接将管体在抱夹组件330表面滑动导向与另一管体端头相互抵接即对接完成；

开始焊接步骤，在多轴焊接机械臂500的自动化数控驱动下利用伺服电机控制偏转舵510、大臂520和伸展臂530使舵机机头540端部焊接枪头对向焊接缝隙移动，并在焊接一段后，自动启动旋转驱动电机240，利用旋转驱动电机240偏转抵接轮250，在抵接轮250与管体传动下管体匀速翻转运动，从而对管体表面进行全面焊接，利用数字化伺服控制，保证风力发电***管路焊接标准的统一，避免出现漏焊、偏焊等现象，提高焊接效果。

在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.风力发电***管路焊接机，其特征在于，包括：工装基座（100）以及固定于工装基座（100）表面的定管夹持机构（200）、运动夹持笼（300）、固定安装于运动夹持笼（300）内侧的校对给进机构（400）以及多轴焊接机械臂（500），所述多轴焊接机械臂（500）的执行末端设有焊接枪头，所述定管夹持机构（200）和运动夹持笼（300）的圆心轴线位于同一水平线上，所述定管夹持机构（200）、校对给进机构（400）和多轴焊接机械臂（500）的输入端电性连接有控制器；

所述定管夹持机构（200）包括顶夹条（210）、动夹条（220）、旋转驱动电机（240）和抵接轮（250）以及顶夹条（210）和动夹条（220）表面的若干个调节杆（230），所述顶夹条（210）和动夹条（220）呈半圆环状且一端设有铰耳，所述顶夹条（210）的另一端螺纹安装有贯穿动夹条（220）表面的锁止杆（221）；

所述运动夹持笼（300）包括第一笼架（310）、第二笼架（320）和抱夹组件（330），所述顶夹条（210）和第二笼架（320）的两端可拆卸相互连接，所述抱夹组件（330）固定安装于第二笼架（320）的一端且与第一笼架（310）和第二笼架（320）圆心位于同一轴线上，所述抱夹组件（330）包括依次活动连接的第一抱块（331）、第二抱块（332）和第三抱块（333），所述第一抱块（331）的一端活动安装有锁杆（334），所述锁杆（334）的表面螺纹套接有抵接于第三抱块（333）一端的调节螺套；

所述校对给进机构（400）包括给进组件（420）、液压驱动杆（430）以及固定于运动夹持笼（300）表面的长杆座（410），所述液压驱动杆（430）固定安装于长杆座（410）的表面，所述长杆座（410）的表面滑动安装有固定于液压驱动杆（430）输出端的运动导块（412），所述运动导块（412）的表面转动连接有弹性撑条（413），所述弹性撑条（413）的另一端与给进组件（420）的表面转动连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电***管路焊接机，其特征在于，所述多轴焊接机械臂（500）包括偏转舵（510）、大臂（520）、伸展臂（530）和舵机机头（540），所述偏转舵（510）输出端与大臂（520）的一端固定连接，所述大臂（520）的两端均设有伺服偏转舵机，且伸展臂（530）的一端与大臂（520）一端的伺服偏转舵机输出端固定连接，所述舵机机头（540）为电机结构，所述焊接枪头固定安装于舵机机头（540）的输出端。

3.根据权利要求1所述的风力发电***管路焊接机，其特征在于，所述调节杆（230）滑动安装于顶夹条（210）和动夹条（220）的表面，所述抵接轮（250）转动安装于调节杆（230）的一端，且旋转驱动电机（240）固定于其中一个调节杆（230）的端部，抵接轮（250）固定套接于旋转驱动电机（240）的输出端。

4.根据权利要求1所述的风力发电***管路焊接机，其特征在于，所述第一抱块（331）、第二抱块（332）和第三抱块（333）的圆弧内侧开设有活动腔并滑动安装有伸缩滑块（335），所述伸缩滑块（335）的一侧固定连接有与所述活动腔内侧固定连接的弹簧，所述伸缩滑块（335）的内侧呈圆弧光面，所述伸缩滑块（335）为聚四氯乙烯材质构件。

5.根据权利要求1所述的风力发电***管路焊接机，其特征在于，所述校对给进机构（400）的数量为若干，所述第一笼架（310）和第二笼架（320）的表面均设有若干位于两端的安装耳（311），所述长杆座（410）的两端固定于安装耳（311）的表面，若干校对给进机构（400）呈圆周方向均匀分布于第一笼架（310）和第二笼架（320）的内侧。

6.根据权利要求1所述的风力发电***管路焊接机，其特征在于，所述长杆座（410）的表面转动安装有两个定撑条（411），两个所述定撑条（411）相互平行，且定撑条（411）的另一端均与给进组件（420）的表面转动连接。

7.根据权利要求1所述的风力发电***管路焊接机，其特征在于，所述给进组件（420）的表面设有压力传感器，所述压力传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，所述控制器为PLC控制器，所述控制器的输出端与液压驱动杆（430）和给进组件（420）的输入端电性连接。

8.根据权利要求1所述的风力发电***管路焊接机，其特征在于，所述给进组件（420）包括驱动马达（421）、履带轮组（422）和弯管连轴器（423），所述驱动马达（421）的输出端通过弯管连轴器（423）传动连接履带轮组（422），所述弯管连轴器（423）的两端分别与驱动马达（421）和履带轮组（422）的表面固定连接，所述履带轮组（422）的表面设有若干防滑凸棱。

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