管道用的可调柔性轨道装置的制作方法

1.本发明涉及一种管道用的可调柔性轨道装置。


背景技术：

2.两根管道对接，最常用的方法是将两根管道口对口的焊接在一起，这条对接的焊缝为环形焊缝。在焊接时，焊枪和焊丝要围绕管道圆周沿着环形焊缝连续行走一整圈才能满足这条对接环形焊缝的焊接运动要求。为了保证焊枪在圆周行走时连续平稳，一般都会在管道上安装一套环形的轨道工装，并在轨道上安装一个可以沿轨道运动的小车，然后将焊枪等设备安装在小车上。在焊接时，驱动小车沿轨道运行，即可实现焊枪焊丝的轨迹与管道环形对接缝吻合。
3.完成焊接后，如果要对焊缝进行超声检测或x射线检测，相应的，负载有超声探头或x射线装置等设备的圆周运动的小车也需要上述轨道作为传动导向基础装置。
4.但实际上，管道往往都有一定量的尺寸偏差和形状偏差。在对接焊接或对接环形焊缝检测时，如果采用完全刚性的轨道装置，则会出现刚性轨道与管道的尺寸和形状不匹配的情况，并且轨道会与管道产生一定的偏心。
5.采用既具有一定刚性又具有一定弹性的柔性轨道，更符合管道对接焊接和检测的应用场景。申请号为201510099112.3，名称为钢质管道自动外焊机用的导向轨道，是截止目前应用较多的实施案例。该专利所述及的轨道的弹簧是单片的弹簧片，轨道条的端头安装有连接块，在一段的连接块上加工出螺纹孔，另一端的连接块上加工出通孔，并配置有与连接块上的孔配合的螺杆。轨道闭合连接时，拧螺杆将轨道的搭接块贴近在一起，以使轨道条的两端平滑对接。该专利所述及的轨道装置，部分的解决了轨道在管道存在尺寸和形状误差情况下的适应性问题。但在实际产品的应用中，存在这样的问题：1)弹簧不可调。如果管道直径有很小的误差，只有在弹簧与轨道条之间加装调整垫片来调节轨道整体的松紧。2)轨道闭合连接的操作繁琐，操作时需要多名操作人员，需要多个操作工序，比如，人工将轨道两端的连接块尽量靠近，然后穿螺杆，拧螺杆。最主要的是，安装完成后，并不能保证本次安装的轨道的松紧就适合这根管道，如果出现松紧不合适，还需要适当调整弹簧与轨道条之间的垫片，以获得合适的松紧。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决上述问题提供一种管道用的可调柔性轨道装置，其有效提高了与管道的配合。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
8.一种管道用的可调柔性轨道装置，其特征在于：包括柔性轨道、搭扣组件和数个双叠组合弹簧，该柔性轨道的两自由端通过搭扣组件对接，数个该双叠组合弹簧安装在柔性轨道的内圈，该双叠组合弹簧可调地卡箍在管道上。
9.优选地，所述柔性轨道包括轨道环、在该轨道环上开设单列齿槽或多列齿槽，轨道
环的侧壁的四条锐边开设倒角，该轨道环上开设调节孔和安装孔，用以可调连接双叠组合弹簧，在该轨道环的两端部分别开设固定孔，用以安装搭扣组件。
10.优选地，所述轨道环上开设两列间隔对应的齿槽，在轨道环的侧部分别开设所述安装孔、在两齿槽之间开设所述调节孔。
11.优选地，所述搭扣组件包括安装在轨道环一端的安装孔处的挂座以及安装在轨道环另一端安装孔处的与该挂座匹配的挂钩，该挂座包括底板一和安装在该底板一的上安装面的卡座，该卡座包括插槽和卡槽，该插槽和该卡槽呈垂直状，对正插槽处的该卡槽上开设有与该插槽连通的缺口；该挂钩包括底板二和在该底板二上安装的支座，该支座铰接把手，该把手铰接拉杆，该拉杆与卡座的插槽和卡槽匹配；该底板一、二位于轨道环的内圈，该卡座经轨道环一端的固定孔穿出，该挂钩的支座经轨道环的另一端的固定孔伸出，该底板一的上安装面、该底板二的上安装面与轨道环的内圈贴配。
12.优选地，在该底板一与该底板二对接的侧壁面上安装双向定位销，该双向定位销为三个，中间定位销为轴向定位销，两端定位销为径向定位销，该定位销可安装在底板一上，该底板二上开设供该定位销插配的半圆孔。
13.优选地，所述双叠组合弹簧包括u型硬弹簧片、软弹簧片、螺母压条、调节螺钉和固定螺钉，该硬弹簧片的两侧通过固定螺钉穿过安装孔固连在轨道环上，该软弹簧片位于硬弹簧片的u槽侧，该螺母压条位于软弹簧片的槽底，该硬弹簧片的中间穿孔、该软弹簧片的中间穿孔、该螺母压条的中间螺孔通过调节螺钉连接，调节螺钉的螺钉头穿过轨道环的调节孔，该硬弹簧片、该软弹簧片和该螺母压条连接在轨道环的内圈。
14.优选地，所述软弹簧片包括底片，在该底片的两侧设有外扩的侧片，在该侧片的底部设有外延的压片，该压片对应管道的外壁，该软弹簧片在调节螺钉的作用下，可沿着硬弹簧片移动。
15.本发明的有益效果：本发明的可调柔性轨道装置，一方面，为运行在轨道上的焊接小车或超声等检测设备小车提供了松紧合适，牢固可靠的运动基础部件；另一方面，带有齿槽和多种导向沿组合的轨道保证了运行在轨道上的焊接小车或超声等检测设备小车的传动精度和导向精度；再一方面，由于采用了固定长度拉杆和双向定位的搭扣，既保证轨道闭合的精确，又方便操作人员现场装拆。柔性轨道装置能够自动适应管道的变形和少量尺寸误差，操作人员不用现场连蒙带猜的认为松紧合适，而且，所需操作人员少，操作的动作更少，更人性化。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将结合附图对本实施例进行描述。
17.图1是本发明的使用状态结构示意图。
18.图2是本发明的结构示意图。
19.图3是柔性轨道的结构示意图。
20.图4是柔性轨道与搭扣组件连接后的结构示意图。
21.图5是搭扣组件的锁紧状态的立体结构示意图。
22.图5a是搭扣组件的锁紧状态的平面结构示意图。
23.图6是搭扣组件的开启状态的立体结构示意图。
24.图6a是搭扣组件的开启状态的平面结构示意图。
25.图7是底座的结构示意图。
26.图7a底座安装销轴的结构示意图。
27.图8是双叠组合弹簧与轨道环连接的结构示意图。
28.图9是双叠组合弹簧的结构示意图一。
29.图10是双叠组合弹簧的结构示意图二。
30.图11是双叠组合弹簧的结构示意图三。
31.图12至图15是拧紧调节螺钉的过程中软弹簧片和硬弹簧片状态的结构示意图。
具体实施方式
32.以下仅以实施例说明本发明可能的实施态样，然并非用以限制本发明所欲保护的范畴，合先叙明。
33.如图1至图11所示，为本发明的一种管道用的可调柔性轨道装置，包括柔性轨道1、搭扣组件2和数个双叠组合弹簧3，柔性轨道1的两自由端通过搭扣组件2对接，数个双叠组合弹簧3均匀间隔安装在柔性轨道的内圈，双叠组合弹簧3可调的卡箍在管道4上。
34.如图3所示，所述柔性轨道1包括轨道环11、在轨道环11上开设开设单列齿槽或多列齿槽，在本发明中，轨道环上开设两列间隔对应的齿槽12，轨道环的侧边的四条锐边开设倒角13，在轨道环上运动的小车利用轨道侧边的倒角边沿作为导向，同时也避免人员抓取轨道时发生剐手的事故；在轨道环11的两侧部分别开设安装孔14a、14b、用以安装双叠组合弹簧3；在两齿槽之间开设调节孔15，以使双叠组合弹簧3的调节螺钉的螺钉头从该孔伸出，方便操作人员在轨道环外侧进行调节操作，在轨道环的两端部分别开设固定孔16a、16b，固定孔为方形孔，用以插配搭扣组件2。
35.轨道环具有一定的强度，刚性和弹性，为轨道条弯折成与管道直径接近的圆弧，其弹性能适应管道的形状不规则，其刚度能满足行驶在轨道环上的小车所需的刚性导向和传动。在应用于较重负载的情况下，轨道环一般采用弹簧钢。在较轻负载情况下，轨道环也可以采用塑料。
36.优选地，如图4至图7a所示，搭扣组件2包括安装在轨道环一端的挂座21以及安装在轨道环另一端与挂座21匹配的挂钩22，挂座21包括底板一211和安装在底板一221上安装面的卡座212，卡座212包括插槽2121和卡槽2122，插槽和卡槽呈t型状，对应插槽部位的卡槽处为缺口，方便开启拉杆，插槽呈弧形状；挂钩22包括底板二221和在底板二221上安装的支座222，支座222铰接把手223，把手223铰接拉杆224，拉杆224呈t型，拉杆224与卡座212的插槽和卡槽匹配；底板一211和底板二221位于轨道环11的内圈并通过螺钉与轨道环固连，卡座212经轨道环一端的固定孔16a穿出，挂钩22的支座222经轨道环11的另一端的固定孔16b伸出，该底板一221的上安装面、底板二的上安装面与轨道环的内圈贴配，即底板一底板二与轨道环的贴配面的半径相等。在底板一211与底板二221对接的侧壁上安装双向定位销轴23，双向定位销轴为三个，中间定位销轴231为轴向定位销轴，两端定位销轴232为径向定位销轴，各销轴的轴线位于挂钩和挂座的对接面上，销轴既可以安装在挂钩的半圆柱孔内，也可以安装在挂座21的半圆柱孔内，两端定位销轴与中间定位销轴呈垂直关系。搭扣组件在扣紧的过程中，三个定位销轴一方面起导向作用，更主要的是起到双方向的定位作用：柔
性轨道在轴线方向的定位和柔性轨道在直径方向的定位。
37.在柔性轨道装置需要闭合时，将拉杆嵌入挂座的插槽和卡槽内，使拉杆的圆柱头与呈圆弧状的圆柱面卡槽配合，然后拉紧把手，利用拉杆，把手和底板二形成的三连杆死点位置进行锁紧，以使柔性轨道严密对接并闭合。
38.松开柔性轨道装置时，直接掀起把手，脱离死点位置，并使拉杆从挂座的槽内脱开，此时，柔性轨道在弹簧力的作用下略微张开口，以便于操作人员将其从管道上取下。
39.搭扣组件与轨道环的安装方式：一是更符合柔性轨道装置整体的受力原理，二是搭扣组件把轨道环的外圆柱面的空间腾出来了，便于更低底盘的行走小车通过。
40.优选地，如图8至图11所示，双叠组合弹簧3包括u型硬弹簧片31、软弹簧片32、螺母压条33和调节螺钉35，硬弹簧片31的两侧通过紧固螺钉36a、36b穿过对应地安装孔14a、14b固连在轨道环上，软弹簧片位于硬弹簧片的u槽侧，螺母压条位于软弹簧片的槽底，硬弹簧片的中间穿孔、软弹簧片的中间穿孔、螺母压条的中间螺孔、通过调节螺钉进行可调连接，调节螺钉的螺钉头从轨道环的调节孔伸出，方便操作人员从轨道环外部操作。软弹簧片32包括底片321，在底片321的两侧设有外扩的侧片322，在侧片322的底部设有外延的压片323，压片323对应管道的外壁，该软弹簧片在调节螺钉的作用下，可沿着硬弹簧片移动。
41.双叠组合弹簧采用软硬两种弹簧叠扣在一起，软弹簧片比硬弹簧软，也就是软弹簧片的弹性系数小于硬弹簧的弹性系数。
42.如图12至图15所示，在调节双叠组合弹簧时，通过拧紧调节螺钉收紧螺母压条，将软弹簧片往u形硬弹簧的u形槽内拉，在拉螺母压条的过程中，软弹簧片的两腿由原先的分开状态逐渐向内收拢，这样，在直径方向相当于两腿伸长，逐渐撑开管道外壁，当软弹簧片的弹力达到u形硬弹簧的起始变形的力时，如果继续拧紧调节螺钉，u形硬弹簧开始产生扩大开口槽的变形，此时，软弹簧片的两腿开始张开(远离)，使整套双叠组合弹簧贴近管道外壁，进而达到调整轨道与管道之间的夹紧力的目的。
43.根据胡克定律f＝kx，即：弹簧的弹力与弹簧的弹性系数成正比，与弹簧受到的变形量成正比。产生更大的弹性力，将柔性轨道往远离管道的方向推，达到调整柔性轨道与管道外壁的夹紧力的目的。
44.调节螺钉35的螺钉头朝向轨道外，方便操作人员在轨道外侧对双叠组合弹簧进行调节操作。
45.通过调节双叠组合弹簧的软弹簧片两腿伸出长度，达到调节轨道与管道的夹紧力的目的。这个夹紧力的范围能够满足管道的外径在一定尺寸范围内的偏差和管道的形状上的误差。由于轨道环内圆柱面上有多套双叠组合弹簧，因此，在轨道封闭成圆环后，柔性轨道会通过这些双叠组合弹簧和轨道自身的弹性自动适应管道外圆的圆度偏差，从而保证柔性轨道圆环在圆周方向受力均匀，并确保柔性轨道的轴线与管道轴线同轴。
46.本发明的可调柔性轨道装置箍套在管道上，获得合适的弹力以抱紧管道，轨道为运行其上的小车5提供可靠的运动和导向基础，运行在轨道环上的小车底部具有与齿槽啮合的齿轮驱动装置。焊接设备或检测设备安装在小车上，由小车携带着在轨道上运行。