本實(shí)用新型涉及一種用于船用合攏管安裝的再現(xiàn)機(jī)，應(yīng)用于合攏管的加工制造，屬于材料成型自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

船舶里到處都布滿了管路，這些管件的設(shè)計(jì)、制作及在船內(nèi)安裝后的檢查等一系列的作業(yè)被稱作“管路鋪設(shè)”。通常船舶是分段建造的，在分段合攏時(shí)分段間的管線就需要合攏管來連接，但依靠管線設(shè)計(jì)圖紙無(wú)法制造出各式各樣的合攏管，合攏管的制作通常采取取型法和現(xiàn)場(chǎng)焊接法。

取型法是將兩個(gè)已有法蘭固定到需要連接的兩個(gè)長(zhǎng)管子的法蘭上，然后用角鐵將兩個(gè)法蘭焊接為一個(gè)整體，然后搬運(yùn)到管線加工平臺(tái)上，測(cè)量?jī)蓚€(gè)法蘭的位置關(guān)系，然后現(xiàn)場(chǎng)工人憑借自己的經(jīng)驗(yàn)確定大概的直管長(zhǎng)度和彎管角度還有彎管數(shù)量，等直管和彎管加工好后，開始與兩個(gè)法蘭進(jìn)行裝配，在裝配的時(shí)候需要不斷地根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)直管和彎管進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割、更換，直到各個(gè)連接處配合完全合適才能開始正式的焊接。這樣的加工過程往往沒有正規(guī)的加工圖紙、制造的隨意性大，可重復(fù)性差，而且工人的加工經(jīng)驗(yàn)技術(shù)水平嚴(yán)重影響加工的質(zhì)量，加工過程耗時(shí)長(zhǎng)、材料浪費(fèi)比較嚴(yán)重、這項(xiàng)工作對(duì)工人的技術(shù)要求非常高，另外這樣制作出來的合攏管精確度不高，在合攏管安裝時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)螺栓孔位置不正確，法蘭密封面貼合不緊密，合攏管長(zhǎng)度不合適等情況，一旦出現(xiàn)這些問題就要將合攏管吊出船艙重新修改，耽誤船舶建造時(shí)間，同時(shí)存在很大的安全隱患。

現(xiàn)場(chǎng)焊接法是指事先繪制合攏處的局部草圖，然后做出較局部草圖稍長(zhǎng)的管材，在安裝現(xiàn)場(chǎng)切割然后焊接的方法。這種方法只適合需合攏的兩個(gè)管子的法蘭空間位置比較簡(jiǎn)單的情況。

這兩種方法存在以下缺點(diǎn)：

(1)精確度不高，會(huì)存在10％的不合格品；

(2)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，在搬運(yùn)時(shí)意外事故多發(fā)，存在許多安全隱患；

(3)需要法蘭和角鐵等輔助工具，造成材料嚴(yán)重浪費(fèi)；

(4)船內(nèi)焊接、切割等操作存在火災(zāi)隱患；

(5)需要技術(shù)熟練、經(jīng)驗(yàn)豐富的技工才能完成這項(xiàng)工作。

所以，采用上面兩種方法經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)制造出的合攏管法蘭螺栓孔位置不正確，導(dǎo)致無(wú)法安裝的情況。

專利201110247475.7提出一種解決辦法，發(fā)明一種變位機(jī)來安裝合攏管，可以快速精確的按照合攏管測(cè)量系統(tǒng)中測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整法蘭位置，再現(xiàn)待合攏的兩個(gè)法蘭的空間位置，提高工作效率和精確度。但是也存在一定局限性：兩個(gè)法蘭必須在同一平面內(nèi)，其頭架和尾架只能調(diào)節(jié)距離，無(wú)法實(shí)現(xiàn)空間上的變化，導(dǎo)致所設(shè)計(jì)并裝配的合攏管較為復(fù)雜，對(duì)于三維的合攏管安裝，只能在二維平面內(nèi)一組一組的進(jìn)行裝配點(diǎn)焊，對(duì)于復(fù)雜的合攏管，再現(xiàn)工作復(fù)雜，最后的焊接難以控制焊接變形，精度不高。在現(xiàn)實(shí)的船舶管道布設(shè)特別復(fù)雜，合攏管的數(shù)量一般不少于四根，而且四根合攏管不在同一平面上，需要在三維空間中布設(shè)，如果采用專利201110247475.7的裝置，需要首先焊接兩根合攏管，然后在焊接另外兩根合攏管，然后在將已焊接好的兩組合攏管焊接，由于四根合攏管不在同一平面，采用現(xiàn)有的裝置，需要重新涉及裝夾裝置，而且，由于不是一次性焊接成型，焊接精度差，導(dǎo)致將焊接好的合攏管安裝在船舶的管道上可能不能很好的將兩個(gè)待連接的管道連接起來，導(dǎo)致不能使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題：針對(duì)合攏管制造精度不高，工藝繁瑣、制造時(shí)間長(zhǎng)的問題，本實(shí)用新型提供了一種合攏管再現(xiàn)機(jī)，通過此合攏管再現(xiàn)機(jī)將法蘭變位，與管子精確裝配，實(shí)現(xiàn)高效、精確、低成本加工合攏管的目的。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案而實(shí)現(xiàn)：一種用于船用合攏管安裝的再現(xiàn)機(jī)，用于船用合攏管安裝的再現(xiàn)機(jī)，包括底座，所述底座上安裝有導(dǎo)軌，在底座的一端設(shè)有頭架回轉(zhuǎn)軸，所述頭架回轉(zhuǎn)軸上安裝有頭架，頭架上鉸接有頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)有頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸，頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸上安裝有頭架卡盤，頭架卡盤上設(shè)有夾持機(jī)構(gòu)；在導(dǎo)軌上設(shè)有沿導(dǎo)軌移動(dòng)的機(jī)器人手臂底座，在機(jī)器人手臂底座上安裝有卡盤旋轉(zhuǎn)軸，卡盤旋轉(zhuǎn)軸上安裝有機(jī)器人手臂底架，在機(jī)器人手臂底架上安裝有機(jī)械手臂，機(jī)械手臂的頂端安裝有翻轉(zhuǎn)臺(tái)，在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有機(jī)器人手臂絲桿卡爪。

底座為階梯型，頭架通過頭架回轉(zhuǎn)軸與底座的上階梯相連，頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)通過頭架翻轉(zhuǎn)軸與頭架相連，頭架卡盤通過卡盤旋轉(zhuǎn)軸固定在頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，頭架卡盤上面安裝有個(gè)頭架絲桿卡爪，4個(gè)頭架定位塊安裝在頭架絲桿卡爪上，絲桿轉(zhuǎn)柄與頭架絲桿卡爪通過絲桿的螺紋相連頭架定位塊可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)柄在頭架絲桿卡爪上前進(jìn)和后退，4個(gè)頭架絲桿卡爪通過傘形齒輪箱嚙合，只要轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)絲桿轉(zhuǎn)柄中的任何一個(gè)即可實(shí)現(xiàn)4個(gè)頭架定位塊的徑向同步運(yùn)動(dòng)，在頭架卡盤上，沿垂直頭架翻轉(zhuǎn)軸方向安裝定位槽，定位槽上裝有零點(diǎn)定位塊。

作為優(yōu)選，所述機(jī)械手臂包含第一臂、第二臂和第三臂，所述第一臂固定在機(jī)器人手臂底架上，第一臂與第二臂鉸接，第二臂與第三臂鉸接，第三臂與翻轉(zhuǎn)臺(tái)固定連接。

作為優(yōu)選，所述頭架回轉(zhuǎn)軸通過頭架回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)通過第一翻轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)，頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸通過頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，卡盤旋轉(zhuǎn)軸通過卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第二臂通過第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，第三臂通過第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，翻轉(zhuǎn)臺(tái)通過第二翻轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)，所述頭架回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、第一翻轉(zhuǎn)電機(jī)、頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)和第二翻轉(zhuǎn)電機(jī)均與控制器連接，在機(jī)器人手臂底座上設(shè)有位移傳感器，在頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、翻轉(zhuǎn)臺(tái)、頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸、卡盤旋轉(zhuǎn)軸、第一伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸和第二伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上均設(shè)有角度傳感器。

在本實(shí)用新型中，底座的下階梯上設(shè)有導(dǎo)軌，機(jī)器人手臂底座安裝在導(dǎo)軌上，可沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人手臂底架通過卡盤旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)器人手臂底座相連，機(jī)械手臂為機(jī)械連接，機(jī)器人手臂卡盤連接在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，卡盤上面安裝有4個(gè)機(jī)器人手臂絲桿卡，4個(gè)定位塊安裝在機(jī)器人手臂絲桿卡爪上，絲桿轉(zhuǎn)柄與絲桿卡爪通過絲桿的螺紋相連，4個(gè)機(jī)器人手臂絲桿卡爪通過傘形齒輪箱嚙合，在機(jī)器人手臂卡盤上沿垂直頭架翻轉(zhuǎn)軸方向安裝定位槽，定位槽上裝有零點(diǎn)定位塊。

在本實(shí)用新型中，所述的定位塊上開一個(gè)直徑10mm的螺紋孔，此螺紋孔配設(shè)有底部直徑為10mm螺紋的定位銷。

在本實(shí)用新型中，所述的底座總長(zhǎng)度為4000mm；頭架回轉(zhuǎn)軸可以±90°回轉(zhuǎn)；頭架翻轉(zhuǎn)軸的翻轉(zhuǎn)范圍實(shí)0°～90°；頭架卡盤和機(jī)器人手臂卡盤直徑1300mm，頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)范圍是±45°，機(jī)器人手臂卡盤旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)范圍是±180°。所述的一種用于船用合攏管安裝的再現(xiàn)機(jī)，整體結(jié)構(gòu)采用Q235鋼板焊接而成。

在本實(shí)用新型中，還包括PLC控制的5部伺服電機(jī)，5部伺服電機(jī)分別是:頭架回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、頭架翻轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、伺服電機(jī)是機(jī)器人手臂行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

在本實(shí)用新型中，所述的再現(xiàn)機(jī)專用軟件，分為維護(hù)界面和操作界面，維護(hù)界面供設(shè)備零點(diǎn)校準(zhǔn)以及上電后首次運(yùn)行之前的設(shè)備歸零操作時(shí)使用，維護(hù)界面為每根軸都設(shè)置了正負(fù)點(diǎn)動(dòng)、歸零、數(shù)據(jù)寫入和啟動(dòng)按鈕，可以單獨(dú)控制每一根軸的點(diǎn)動(dòng)、歸零、數(shù)據(jù)寫入和啟動(dòng)，方便設(shè)備調(diào)試，其中正負(fù)點(diǎn)動(dòng)功能和手動(dòng)操作盒的功能相同，點(diǎn)動(dòng)時(shí)必須用鼠標(biāo)一直按住點(diǎn)動(dòng)按鈕，伺服電機(jī)才會(huì)動(dòng)作，一旦鼠標(biāo)離開點(diǎn)動(dòng)按鈕，伺服電機(jī)馬上停止，同時(shí)限定維護(hù)界面上的各軸點(diǎn)動(dòng)按鈕和伺服電機(jī)的伺服控制部分上的開關(guān)不可同時(shí)使用，以免發(fā)生多軸同時(shí)動(dòng)作帶來碰撞危險(xiǎn)；在設(shè)備上電后首次運(yùn)行之前要通過維護(hù)界面對(duì)每一根軸進(jìn)行歸零操作，待各軸歸零后即可切換到操作界面。

所述的一種用于船用合攏管安裝的再現(xiàn)機(jī)，其控制部分還安裝有閃爍警示燈。

整個(gè)系統(tǒng)(包括頭架回轉(zhuǎn)軸、頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、頭架卡盤、機(jī)器人手臂、機(jī)器人手臂上的翻轉(zhuǎn)臺(tái))在機(jī)器人系統(tǒng)軟件中為一個(gè)整體，機(jī)器人默認(rèn)頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)的初始位置(即安裝在頭架上的法蘭位置為原點(diǎn))，整個(gè)系統(tǒng)為三維系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要根據(jù)由三拉繩測(cè)量裝置和數(shù)據(jù)擬合系統(tǒng)所測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行合攏管的再現(xiàn)，數(shù)據(jù)擬合系統(tǒng)為數(shù)據(jù)擬合軟件，該軟件直接調(diào)用數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,數(shù)據(jù)擬合軟件能識(shí)別數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式，并在擬合時(shí)自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的算法進(jìn)行擬合計(jì)算。所述的擬合計(jì)算中涉及誤差修正。采用機(jī)械手臂明顯降低誤差，因?yàn)闄C(jī)械ni zhe，而合攏管不是簡(jiǎn)單的兩根管子之間的定位、焊接，復(fù)雜的合攏管需要四根，甚至更多的管子進(jìn)行定位、焊接。以往的再現(xiàn)機(jī)只能在二維空間內(nèi)使頭架、尾架翻轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)，改變位置，定位兩根同一平面內(nèi)的管子，進(jìn)行再現(xiàn)組裝，對(duì)于復(fù)雜的合攏管再現(xiàn)，必須先將同一個(gè)平面內(nèi)的合攏管定位、焊接，再將其和其他平面內(nèi)的合攏管焊接在一起，而焊接次數(shù)增加，焊接變形變大，合攏管整體變形加大，和擬合系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的合攏管產(chǎn)生較大誤差。而三維機(jī)械手臂在原理上突破二維空間，可以優(yōu)化再現(xiàn)過程，減少焊接次數(shù)，在剛性條件下完成焊接，從而減少變形，提高精確度。

本實(shí)用新型在其基礎(chǔ)之上做了較大的改進(jìn)，將尾架改裝為一個(gè)機(jī)器人手臂，不僅有之前的功能，而且可以在三維空間里自由旋轉(zhuǎn)。將一個(gè)法蘭吊裝于頭架上，同時(shí)連接上一根合攏管，然后在機(jī)械手臂上同時(shí)吊裝一個(gè)法蘭，按照數(shù)據(jù)擬合系統(tǒng)所給的位置，機(jī)械手臂進(jìn)行三維空間轉(zhuǎn)動(dòng)，使得頭架上的合攏管、機(jī)械手臂上的合攏管到達(dá)指定位置，然后進(jìn)行點(diǎn)焊，將兩根合攏管焊接為一體。當(dāng)合攏管數(shù)量大于2根時(shí)，此時(shí)先按上述步驟焊接好前兩根，再松開頭架法蘭處的合攏管夾頭，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械手臂，將已經(jīng)合為一體的合攏管轉(zhuǎn)離，再在頭架處吊裝下一根合攏管，重新按照擬合系統(tǒng)設(shè)定的位置，再次轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械手臂，重復(fù)上述步驟，直至完成所有合攏管的焊接。使用機(jī)械手臂來操作再現(xiàn)機(jī)，可以使得每一步焊接過程都在剛性條件下進(jìn)行，保證合攏管不變形，從而提高精度。

有益效果:本實(shí)用新型的用于船用合攏管安裝的再現(xiàn)機(jī)，導(dǎo)軌設(shè)計(jì)方便調(diào)節(jié)兩個(gè)法蘭之間的距離，各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可以精確法蘭的位置，卡盤的一系列設(shè)計(jì)有利于法蘭的固定，機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)可以在三維空間內(nèi)調(diào)節(jié)法蘭的位置，簡(jiǎn)化合攏管的設(shè)計(jì)與連接，減少工藝的復(fù)雜程度，進(jìn)一步提高合攏管連接的精確程度；真正實(shí)現(xiàn)了法蘭與管子的精確連接，過程更加高效精確，大大節(jié)省工期和成本。采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力來源，動(dòng)作的控制精度高；通過軟件對(duì)輸入數(shù)據(jù)判別和硬件限位，操作時(shí)序控制和動(dòng)作時(shí)序控制，避免了發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)，安全性好；適合各種行業(yè)中的合攏管的制造，設(shè)備通用性好。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的卡盤結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的描述。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的一種用于船用合攏管安裝的再現(xiàn)機(jī)，包括底座1，所述底座1上安裝有導(dǎo)軌2，在底座1的一端設(shè)有頭架回轉(zhuǎn)軸3，所述頭架回轉(zhuǎn)軸3上安裝有頭架4，頭架4上鉸接有頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)21，頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)21上設(shè)有頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸16，頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸16上安裝有頭架卡盤8，頭架卡盤8上設(shè)有夾持機(jī)構(gòu)；在導(dǎo)軌2上設(shè)有沿導(dǎo)軌2移動(dòng)的機(jī)器人手臂底座15，在機(jī)器人手臂底座15上安裝有卡盤旋轉(zhuǎn)軸16，卡盤旋轉(zhuǎn)軸16上安裝有機(jī)器人手臂底架17，在機(jī)器人手臂底架17上安裝有機(jī)械手臂，所述機(jī)械手臂包含第一臂18、第二臂19和第三臂20，所述第一臂18固定在機(jī)器人手臂底架17上，第一臂18與第二臂19鉸接，第二臂19與第三臂20鉸接，第三臂20與翻轉(zhuǎn)臺(tái)21固定連接，在翻轉(zhuǎn)臺(tái)21上安裝有機(jī)器人手臂絲桿卡爪22。

底座1為階梯型，頭架4通過頭架回轉(zhuǎn)軸3與底座1的上階梯相連，頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)6通過頭架翻轉(zhuǎn)軸5與頭架4相連，頭架卡盤8通過卡盤旋轉(zhuǎn)軸7固定在頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)6上，頭架卡盤8上面安裝有4個(gè)頭架絲桿卡爪9，4個(gè)頭架定位塊10安裝在頭架絲桿卡爪9上，絲桿轉(zhuǎn)柄13與頭架絲桿卡爪9通過絲桿的螺紋相連頭架定位塊10可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)柄13在頭架絲桿卡爪9上前進(jìn)和后退，4個(gè)頭架絲桿卡爪9通過傘形齒輪箱14嚙合，只要轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)絲桿轉(zhuǎn)柄13中的任何一個(gè)即可實(shí)現(xiàn)4個(gè)頭架定位塊10的徑向同步運(yùn)動(dòng)，在頭架卡盤8上，沿垂直頭架翻轉(zhuǎn)軸5方向安裝定位槽11，定位槽11上裝有零點(diǎn)定位塊12。

在本實(shí)用新型中，底座1的下階梯上設(shè)有導(dǎo)軌2，機(jī)器人手臂底座15安裝在導(dǎo)軌2上，可沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人手臂底架17通過卡盤旋轉(zhuǎn)軸16與機(jī)器人手臂底座15相連，機(jī)械手臂為機(jī)械連接，機(jī)器人手臂卡盤連接在翻轉(zhuǎn)臺(tái)21上，卡盤上面安裝有4個(gè)機(jī)器人手臂絲桿卡爪22，4個(gè)定位塊23安裝在機(jī)器人手臂絲桿卡爪上，絲桿轉(zhuǎn)柄13與絲桿卡爪通過絲桿的螺紋相連，4個(gè)機(jī)器人手臂絲桿卡爪通過傘形齒輪箱14嚙合，在機(jī)器人手臂卡盤上沿垂直頭架翻轉(zhuǎn)軸方向安裝定位槽11，定位槽上裝有零點(diǎn)定位塊12。

為了便于法蘭零點(diǎn)位置定位，在定位塊12上開一個(gè)直徑10mm的螺紋孔24，然后根據(jù)法蘭螺栓孔直徑大小制作了直徑比螺栓孔直徑略小，底部是直徑10mm螺紋的定位銷，保證法蘭零點(diǎn)的定位精度。

所述頭架回轉(zhuǎn)軸通過頭架回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)通過翻轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)，頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸通過頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，卡盤旋轉(zhuǎn)軸通過卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第二臂通過第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，第三臂通過第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述頭架回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)電機(jī)、頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)均與控制器連接。整個(gè)系統(tǒng)(包括頭架回轉(zhuǎn)軸、頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、頭架卡盤、機(jī)器人手臂、機(jī)器人手臂上的翻轉(zhuǎn)臺(tái))在機(jī)器人系統(tǒng)軟件中為一個(gè)整體，機(jī)器人默認(rèn)頭架翻轉(zhuǎn)臺(tái)的初始位置(即安裝在頭架上的法蘭位置為原點(diǎn))，整個(gè)系統(tǒng)為三維系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要根據(jù)由三拉繩測(cè)量裝置和數(shù)據(jù)擬合系統(tǒng)所測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行合攏管的再現(xiàn)，數(shù)據(jù)擬合系統(tǒng)為數(shù)據(jù)擬合軟件，該軟件直接調(diào)用數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,數(shù)據(jù)擬合軟件能識(shí)別數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式，并在擬合時(shí)自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的算法進(jìn)行擬合計(jì)算。所述的擬合計(jì)算中涉及誤差修正。采用機(jī)械手臂明顯降低誤差，因?yàn)闄C(jī)械手臂在三維空間中運(yùn)動(dòng)，而合攏管不是簡(jiǎn)單的兩根管子之間的定位、焊接，復(fù)雜的合攏管需要四根，甚至更多的管子進(jìn)行定位、焊接。以往的再現(xiàn)機(jī)只能在二維空間內(nèi)使頭架、尾架翻轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)，改變位置，定位兩根同一平面內(nèi)的管子，進(jìn)行再現(xiàn)組裝，對(duì)于復(fù)雜的合攏管再現(xiàn)，必須先將同一個(gè)平面內(nèi)的合攏管定位、焊接，再將其和其他平面內(nèi)的合攏管焊接在一起，而焊接次數(shù)增加，焊接變形變大，合攏管整體變形加大，和擬合系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的合攏管產(chǎn)生較大誤差。而三維機(jī)械手臂在原理上突破二維空間，可以優(yōu)化再現(xiàn)過程，減少焊接次數(shù)，在剛性條件下完成焊接，從而減少變形，提高精確度。

在本實(shí)用新型中，設(shè)備的動(dòng)力來源是PLC控制的5部伺服電機(jī)，5部伺服電機(jī)分別是:頭架回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、頭架翻轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、伺服電機(jī)是機(jī)器人手臂行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)。上述的所有回轉(zhuǎn)軸、翻轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)軸限于所處位置和實(shí)際需要不需要繞軸360°旋轉(zhuǎn)，因此在其動(dòng)作范圍之外一定范圍內(nèi)安裝限位開關(guān)，當(dāng)各軸動(dòng)作超出動(dòng)作范圍，接觸到限位開關(guān)時(shí)，會(huì)自動(dòng)停下，保證設(shè)備運(yùn)行安全。

本實(shí)用新型的控制部分分為伺服電機(jī)的伺服控制部分和再現(xiàn)機(jī)專用軟件，PLC控制繼電器的開關(guān)以及開啟時(shí)間，從而達(dá)到開啟和關(guān)閉伺服的目的。采用一臺(tái)通用PC機(jī)作為數(shù)據(jù)輸入和再現(xiàn)軟件的運(yùn)行平臺(tái)，通過網(wǎng)線和PLC連接，作為通信通道。伺服控制部分和PC機(jī)整合為一個(gè)控制柜。再現(xiàn)機(jī)專用軟件，分為維護(hù)界面和操作界面，維護(hù)界面供設(shè)備零點(diǎn)校準(zhǔn)以及上電后首次運(yùn)行之前的設(shè)備歸零操作時(shí)使用，維護(hù)界面為每根軸都設(shè)置了正負(fù)點(diǎn)動(dòng)、歸零、數(shù)據(jù)寫入和啟動(dòng)按鈕，可以單獨(dú)控制每一根軸的點(diǎn)動(dòng)、歸零、數(shù)據(jù)寫入和啟動(dòng)，方便設(shè)備調(diào)試，其中正負(fù)點(diǎn)動(dòng)功能和手動(dòng)操作盒的功能相同，點(diǎn)動(dòng)時(shí)必須用鼠標(biāo)一直按住點(diǎn)動(dòng)按鈕，伺服電機(jī)才會(huì)動(dòng)作，一旦鼠標(biāo)離開點(diǎn)動(dòng)按鈕，伺服電機(jī)馬上停止，同時(shí)限定維護(hù)界面上的各軸點(diǎn)動(dòng)按鈕和伺服電機(jī)的伺服控制部分上的開關(guān)不可同時(shí)使用，以免發(fā)生多軸同時(shí)動(dòng)作帶來碰撞危險(xiǎn)；在設(shè)備上電后首次運(yùn)行之前要通過維護(hù)界面對(duì)每一根軸進(jìn)行歸零操作，待各軸歸零后即可切換到操作界面；在控制柜上安裝閃爍警示燈，設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)顯示為紅色，動(dòng)作停止之后顯示為綠色，在設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)，人員不可靠近。控制柜的面板上裝有急停開關(guān)，功能和手動(dòng)控制盒上的急停開關(guān)一樣，這兩個(gè)急停開關(guān)可以同時(shí)操作。

本再現(xiàn)機(jī)的底座總長(zhǎng)度為4000mm；頭架回轉(zhuǎn)軸可以±90°回轉(zhuǎn)；頭架翻轉(zhuǎn)軸的翻轉(zhuǎn)范圍實(shí)0°～90°；頭架卡盤和機(jī)器人手臂卡盤直徑1300mm，頭架卡盤旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)范圍是±45°，機(jī)器人手臂卡盤旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)范圍是±180°。其中，機(jī)器人手臂可以沿著軌道移動(dòng)，頭架翻轉(zhuǎn)軸和機(jī)器人手臂的軸心相2000mm時(shí)為尾架的零點(diǎn)位置，以向靠近頭架運(yùn)動(dòng)為正方向。所有零點(diǎn)確定之后，將各零點(diǎn)定位。上述“設(shè)備歸零”功能就是通過各軸運(yùn)動(dòng)到零點(diǎn)時(shí)，各軸動(dòng)作自動(dòng)停止實(shí)現(xiàn)的。

本實(shí)用新型的一種用于船用合攏管安裝的再現(xiàn)機(jī)：

(1)根據(jù)現(xiàn)有的測(cè)量方法以測(cè)量出兩個(gè)法蘭的相對(duì)位置，例如專利號(hào)201110309478.9中的數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)有管道的布設(shè)方法確定合攏管的數(shù)量，本實(shí)施例為四根，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在三維軟件中確定合攏管的長(zhǎng)度以及相對(duì)于法蘭的相對(duì)位置；

(2)打開電源，檢查各軸是否可以正常動(dòng)作，確定各軸均可正常動(dòng)作之后，通過控制器將各軸調(diào)至正方向位置；

(3)單擊維護(hù)界面上各軸“歸零”按鈕將各軸歸位到零點(diǎn)，在再現(xiàn)機(jī)歸零操作時(shí)，紅色閃爍警示燈亮起，待歸零之后，警示燈會(huì)變?yōu)榫G色，然后才可以進(jìn)行下一步操作；

(4)將一個(gè)法蘭吊裝于頭架上，同時(shí)連接上一根合攏管，然后在機(jī)械手臂上同時(shí)吊裝一個(gè)法蘭，按照數(shù)據(jù)擬合系統(tǒng)所給的位置，機(jī)械手臂進(jìn)行三維空間轉(zhuǎn)動(dòng)，使得頭架上的合攏管、機(jī)械手臂上的合攏管到達(dá)指定位置，然后進(jìn)行點(diǎn)焊，將兩根合攏管焊接為一體；

(5)將焊接好的合攏管從翻轉(zhuǎn)臺(tái)上的法蘭中拔出，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械手臂，將已經(jīng)合為一體的合攏管轉(zhuǎn)離，再在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上吊裝下一根合攏管，按照步驟(1)確定的位置，再次轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械手臂，重復(fù)步驟(4)的過程，直至完成所有合攏管的焊接。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。