本发明涉及管路焊接夹具技术领域，特别涉及一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置及其拼接方法。
背景技术：
油气管道与油气管道在轴头焊接工艺时，需保障二者的同轴度并尽可能地将同轴度公差消除，然而无论是人工目测、手动测量，亦或是使用伺服系统驱动的机电一体设备，均会造成同轴度地产生，前者误差较大，后者无法保障伺服系统的冗余所带来的必然误差；
因此，如若使用纯机械传动系统实现同步钳固，则能够有效提高现阶段的油气管路工艺效果及使用寿命。
为此，提出一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置及其拼接方法。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例希望提供一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置及其拼接方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；
本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置，包括工作台、夹具机构和驱动机构，所述夹具机构安装于所述工作台的内侧壁；
所述夹具机构包括外端盖、五个摇臂、内套筒和五个卡钳；
所述内套筒的外表面焊接于所述工作台的内部，所述内套筒与所述外端盖处于同轴关系，所述摇臂的外表面通过销轴与所述卡钳的内侧壁铰接，所述卡钳的上表面与下表面通过销轴分别与所述外端盖的内侧壁顶部及所述内套筒的凸台外部铰接；
所述驱动机构安装于所述工作台的内部，所述驱动机构包括第二齿轮、机架和传动轴；
所述第二齿轮的内侧壁与所述传动轴的外表面焊接，所述传动轴的外表面通过轴承与所述机架的内侧壁转动连接，所述机架的外表面焊接于所述工作台的内侧壁。
作为本技术方案的进一步优选的：所述夹具机构还包括双面齿圈和五个第一齿轮；
所述第一齿轮的底部与所述摇臂的顶部通过销轴铰接，所述第一齿轮的轮齿与所述双面齿圈的内轮齿啮合，所述第二齿轮的轮齿与所述双面齿圈的外轮齿啮合。
作为本技术方案的进一步优选的：所述夹具机构还包括五个第二伺服电机和五个辅助钳板；
所述第二伺服电机的外部安装于所述卡钳的内侧壁，所述第二伺服电机的输出轴与所述辅助钳板的内侧壁固定连接，所述辅助钳板的外表面与所述卡钳的内侧壁相适配。
作为本技术方案的进一步优选的：所述摇臂的底部通过销轴转动连接有滚轮，所述内套筒的外表面开设有滑槽，所述滑槽与所述滚轮的外表面相适配。
作为本技术方案的进一步优选的：所述驱动机构还包括从动带轮、传动带、主动带轮、连接架和第一伺服电机；
所述连接架的外表面焊接于所述工作台的内部，所述第一伺服电机的上部安装于所述连接架的下部，所述第一伺服电机的输出轴与所述主动带轮的内侧壁固定连接，所述主动带轮通过所述传动带与所述从动带轮建立带传动关系，所述从动带轮的内侧壁与所述传动轴的外表面焊接。
作为本技术方案的进一步优选的：所述工作台的前表面安装有控制器。
另外本发明还提供一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置的拼接方法，具体包括以下步骤：
s1、将油气管路安置于外端盖及内套筒内，启动控制器；
s2、控制器启动驱动机构开始工作，驱动机构中，第一伺服电机将扭矩通过由主动带轮、传动带及从动带轮所组成的带传动系统，并改善传动比后输出至第二齿轮，进而驱动夹具机构；
s3、夹具机构中，由第二齿轮啮合的双面齿圈同步啮合五组第一齿轮，进而驱动摇臂传递剪切力，五组摇臂同步拉扯与之对应的卡钳钳固油气管路；
s4、每组卡钳固定位置后，与之对应的第二伺服电机驱动辅助钳板缩短钳固间距。
作为本技术方案的进一步优选的：在所述s3中，五组摇臂同步拉扯与之对应的卡钳钳固油气管路，期间卡钳由外端盖及凸台进行虚约束
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明通过夹具机构与驱动机构之间的机械联动及互相配合，在实际使用的过程中能够同步环形驱动数组卡钳，实现对油气管路的精准定心钳固，满足同轴度要求的同时不会产生传统伺服定心系统所带来的冗余误差现象，同时相较于传统电气伺服装置，本发明在提高了工艺效果的同时，极大地减少了生产成本及维护成本；
二、本发明通过夹具机构与驱动机构之间的机械联动及互相配合，在实际使用的过程中能够同步环形驱动数组卡钳，实现针对不同外径的油气管时能够自适应改善钳固效果与配合效果，有效满足实际使用需求及适用性需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的夹具机构与驱动机构立体结构示意图；
图3为本发明的夹具机构与驱动机构立体仰视视角结构示意图；
图4为本发明的驱动机构仰视视角立体结构示意图；
图5为本发明的夹具机构视视角立体结构示意图；
图6为本发明的夹具机构立体结构示意图；
图7为本发明的卡钳立体结构示意图。
附图标记：1、工作台；101、控制器；2、夹具机构；201、外端盖；202、双面齿圈；203、第一齿轮；204、摇臂；2041、滚轮；205、内套筒；2051、凸台；2052、滑槽；206、卡钳；2061、第二伺服电机；2062、辅助钳板；3、驱动机构；301、第二齿轮；302、机架；303、传动轴；304、从动带轮；3041、传动带；3042、主动带轮；305、连接架；306、第一伺服电机。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
实施例
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置，包括工作台1、夹具机构2和驱动机构3，夹具机构2安装于工作台1的内侧壁；
夹具机构2包括外端盖201、五个摇臂204、内套筒205和五个卡钳206；
内套筒205的外表面焊接于工作台1的内部，内套筒205与外端盖201处于同轴关系，摇臂204的外表面通过销轴与卡钳206的内侧壁铰接，卡钳206的上表面与下表面通过销轴分别与外端盖201的内侧壁顶部及内套筒205的凸台2051外部铰接；
驱动机构3安装于工作台1的内部，驱动机构3包括第二齿轮301、机架302和传动轴303；
第二齿轮301的内侧壁与传动轴303的外表面焊接，传动轴303的外表面通过轴承与机架302的内侧壁转动连接，机架302的外表面焊接于工作台1的内侧壁。
本实施例中，具体的：夹具机构2还包括双面齿圈202和五个第一齿轮203；
第一齿轮203的底部与摇臂204的顶部通过销轴铰接，第一齿轮203的轮齿与双面齿圈202的内轮齿啮合，第二齿轮301的轮齿与双面齿圈202的外轮齿啮合；
第二齿轮301负责由外部驱动双面齿圈202旋转，进而由双面齿圈202啮合带动第一齿轮203传递扭矩。
本实施例中，具体的：夹具机构2还包括五个第二伺服电机2061和五个辅助钳板2062；
第二伺服电机2061的外部安装于卡钳206的内侧壁，第二伺服电机2061的输出轴与辅助钳板2062的内侧壁固定连接，辅助钳板2062的外表面与卡钳206的内侧壁相适配；
每组卡钳206固定位置后，与之对应的第二伺服电机2061驱动辅助钳板2062缩短钳固间距。
本实施例中，具体的：摇臂204的底部通过销轴转动连接有滚轮2041，内套筒205的外表面开设有滑槽2052，滑槽2052与滚轮2041的外表面相适配；
当第二齿轮301啮合的双面齿圈202同步啮合五组第一齿轮203，进而驱动摇臂204传递剪切力，使得摇臂204进行位移时，其滚轮2041与内套筒205的滑槽2052负责提供底部的支撑力。
本实施例中，具体的：驱动机构3还包括从动带轮304、传动带3041、主动带轮3042、连接架305和第一伺服电机306；
连接架305的外表面焊接于工作台1的内部，第一伺服电机306的上部安装于连接架305的下部，第一伺服电机306的输出轴与主动带轮3042的内侧壁固定连接，主动带轮3042通过传动带3041与从动带轮304建立带传动关系，从动带轮304的内侧壁与传动轴303的外表面焊接；
驱动机构3中，第一伺服电机306将扭矩通过由主动带轮3042、传动带3041及从动带轮304所组成的带传动系统，并改善传动比后输出至第二齿轮301，进而驱动夹具机构2。
本实施例中，具体的：工作台1的前表面安装有控制器101；控制器101负责控制所有动力元件的启停。
另外本发明还提供一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置的拼接方法，具体包括以下步骤：
s1、将油气管路安置于外端盖201及内套筒205内，启动控制器101；
s2、控制器101启动驱动机构3开始工作，驱动机构3中，第一伺服电机306将扭矩通过由主动带轮3042、传动带3041及从动带轮304所组成的带传动系统，并改善传动比后输出至第二齿轮301，进而驱动夹具机构2；
s3、夹具机构2中，由第二齿轮301啮合的双面齿圈202同步啮合五组第一齿轮203，进而驱动摇臂204传递剪切力，五组摇臂204同步拉扯与之对应的卡钳206钳固油气管路；
s4、每组卡钳206固定位置后，与之对应的第二伺服电机2061驱动辅助钳板2062缩短钳固间距。
本实施例中，具体的：在s3中，五组摇臂204同步拉扯与之对应的卡钳206钳固油气管路，期间卡钳206由外端盖201及凸台2051进行虚约束。
工作原理或者结构原理：本发明通过夹具机构2与驱动机构3之间的机械联动及互相配合，在实际使用的过程中能够同步环形驱动数组卡钳206，实现对油气管路的精准定心钳固，满足同轴度要求的同时不会产生传统伺服定心系统所带来的冗余误差现象，同时相较于传统电气伺服装置，本发明在提高了工艺效果的同时，极大地减少了生产成本及维护成本；
本发明通过夹具机构2与驱动机构3之间的机械联动及互相配合，在实际使用的过程中能够同步环形驱动数组卡钳206，实现针对不同外径的油气管时能够自适应改善钳固效果与配合效果，有效满足实际使用需求及适用性需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置，包括工作台（1）、夹具机构（2）和驱动机构（3），其特征在于：所述夹具机构（2）安装于所述工作台（1）的内侧壁；
所述夹具机构（2）包括外端盖（201）、五个摇臂（204）、内套筒（205）和五个卡钳（206）；
所述内套筒（205）的外表面焊接于所述工作台（1）的内部，所述内套筒（205）与所述外端盖（201）处于同轴关系，所述摇臂（204）的外表面通过销轴与所述卡钳（206）的内侧壁铰接，所述卡钳（206）的上表面与下表面通过销轴分别与所述外端盖（201）的内侧壁顶部及所述内套筒（205）的凸台（2051）外部铰接；
所述驱动机构（3）安装于所述工作台（1）的内部，所述驱动机构（3）包括第二齿轮（301）、机架（302）和传动轴（303）；
所述第二齿轮（301）的内侧壁与所述传动轴（303）的外表面焊接，所述传动轴（303）的外表面通过轴承与所述机架（302）的内侧壁转动连接，所述机架（302）的外表面焊接于所述工作台（1）的内侧壁。
2.根据权利要求1所述的油气管道焊接用高精密拼接夹具装置，其特征在于：所述夹具机构（2）还包括双面齿圈（202）和五个第一齿轮（203）；
所述第一齿轮（203）的底部与所述摇臂（204）的顶部通过销轴铰接，所述第一齿轮（203）的轮齿与所述双面齿圈（202）的内轮齿啮合，所述第二齿轮（301）的轮齿与所述双面齿圈（202）的外轮齿啮合。
3.根据权利要求1所述的油气管道焊接用高精密拼接夹具装置，其特征在于：所述夹具机构（2）还包括五个第二伺服电机（2061）和五个辅助钳板（2062）；
所述第二伺服电机（2061）的外部安装于所述卡钳（206）的内侧壁，所述第二伺服电机（2061）的输出轴与所述辅助钳板（2062）的内侧壁固定连接，所述辅助钳板（2062）的外表面与所述卡钳（206）的内侧壁相适配。
4.根据权利要求1所述的油气管道焊接用高精密拼接夹具装置，其特征在于：所述摇臂（204）的底部通过销轴转动连接有滚轮（2041），所述内套筒（205）的外表面开设有滑槽（2052），所述滑槽（2052）与所述滚轮（2041）的外表面相适配。
5.根据权利要求1所述的油气管道焊接用高精密拼接夹具装置，其特征在于：所述驱动机构（3）还包括从动带轮（304）、传动带（3041）、主动带轮（3042）、连接架（305）和第一伺服电机（306）；
所述连接架（305）的外表面焊接于所述工作台（1）的内部，所述第一伺服电机（306）的上部安装于所述连接架（305）的下部，所述第一伺服电机（306）的输出轴与所述主动带轮（3042）的内侧壁固定连接，所述主动带轮（3042）通过所述传动带（3041）与所述从动带轮（304）建立带传动关系，所述从动带轮（304）的内侧壁与所述传动轴（303）的外表面焊接。
6.根据权利要求1所述的油气管道焊接用高精密拼接夹具装置，其特征在于：所述工作台（1）的前表面安装有控制器（101）。
7.一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置的拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、将油气管路安置于外端盖（201）及内套筒（205）内，启动控制器（101）；
s2、控制器（101）启动驱动机构（3）开始工作，驱动机构（3）中，第一伺服电机（306）将扭矩通过由主动带轮（3042）、传动带（3041）及从动带轮（304）所组成的带传动系统，并改善传动比后输出至第二齿轮（301），进而驱动夹具机构（2）；
s3、夹具机构（2）中，由第二齿轮（301）啮合的双面齿圈（202）同步啮合五组第一齿轮（203），进而驱动摇臂（204）传递剪切力，五组摇臂（204）同步拉扯与之对应的卡钳（206）钳固油气管路；
s4、每组卡钳（206）固定位置后，与之对应的第二伺服电机（2061）驱动辅助钳板（2062）缩短钳固间距。
8.根据权利要求7所述的一种油气管道焊接用高精密拼接夹具装置的拼接方法，其特征在于：在所述s3中，五组摇臂（204）同步拉扯与之对应的卡钳（206）钳固油气管路，期间卡钳（206）由外端盖（201）及凸台（2051）进行虚约束。
技术总结