CN102011907A - 自动直管法兰装配机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配机，特别涉及一种用于进行自动化装配钢管法兰的装配机。包括底座，底座上设有底座导轨，所述的底座上分别设有从动装配机和主动装配机，所述的从动装配机和主动装配机相对而设，所述的从动装配机和主动装配机分别包括移动台车机构、装配立柱机构和卡盘抓紧机构。自动化程度高，提高工作效率，提高加工精度高，操作简单，性能可靠。

Description

自动直管法兰装配机

技术领域

本发明涉及一种装配机，特别涉及一种用于进行自动化装配钢管法兰的装配机。

背景技术

现有技术中的装配法兰，都是进行人工的装配，自动化程度低，而且效率低下，装配怕精度很低，存大很在的很安全隐患。

中国专利CN200820037771.8，公开一种法兰装配装置，它包括有控制柜，控制柜上装设有可固定法兰的卡盘。卡盘设置有三个用以固定法兰的阶梯齿形的卡抓。卡盘的盘平面与地面垂直。此实用新型专利公开的法兰装配方式，是一种简单的装配方式，没有自动化的运作方式，而且固定性差，不适合点焊装置中的使用。

发明内容

本发明的主要目的是解决现有技术中存在的不足，提出一种在点焊前把钢管法兰进行固定的自动直管法兰装配机。

本发明是通过以下技术途径实现的：

一种自动直管法兰装配机，包括底座，底座上设有底座导轨，所述的底座上分别设有从动装配机和主动装配机，所述的从动装配机和主动装配机相对而设，所述的从动装配机和主动装配机分别包括移动台车机构、装配立柱机构和卡盘抓紧机构，所述的移动台车机构包括移动台车底座和剪刀式滚轮架，所述的移动台车底座与底座导轨相匹配，所述的剪刀式滚轮架设在移动台车底座上，移动台车机构上固定设有装配立柱机构；所述的装配立柱机构包括立柱底座、液压油缸、立柱导轨、送丝机、立柱滑块和立柱，所述的立柱底座中设有液压油缸，所述的立柱底座上设有立柱导轨，所述的立柱导轨上设有立柱滑块，所述的液压油缸带动立柱滑块沿立柱导轨移动，所述的立柱滑块上设有立柱，所述的立柱中固定有送丝机，所述的立柱中固定有卡盘抓紧机构；所述的卡盘抓紧机构包括卡盘装置、回转盘、法兰盘、回转盘电机和卡盘电机，所述的回转盘与回转盘电机相固定连接，所述的回转盘电机控制回转盘旋动，回转盘与卡盘装置间设有法兰盘，所述的法兰盘与卡盘电机和卡盘装置相配合，所述的回转盘与卡盘装置相贴合，所述的卡盘装置包括齿轮体、卡盘、丝杆和夹紧块，所述的齿轮体与卡盘电机相固定连接，所述的齿轮体的四周至少均匀分布有三个卡盘，所述的卡盘中设有丝杆，所述的卡杆与齿轮体相固定，所述的卡盘的端部设有夹紧块，所述的夹紧块与丝杆相固定连接；所述的从动装配机和主动装配机的一侧设有上下送料机构，所述的上下送料机构包括送料导轨、送料电机、托料架、送料底座和液压缸，所述的送料底座中设有送料导轨，所述的送料导轨与送料电机相配合连接，所述的送料底座上设有托料架，所述的托料架中设有液压缸，所述的液压缸控制托料架运动，所述的送料底座的两侧分别设有托料架和液压缸；所述的上下送料机构与从动装配机和主动装配机相对应分布，所述的从动装配机、主动装配机和上下送料机构由控制系统相控制。

法兰装配机采用自动法兰装配，通过三爪卡盘自动夹紧，自动调整两端法兰对心，三爪卡盘电动卡紧，卡盘旋转主端采用电机齿轮驱动，从动端手动角度调整；装配机两端铺有行走导轨，采用伺服电机加齿轮齿条定位，两端立柱能在行走底盘上前后移动；开始工作时，向控制系统内输入钢管外径、钢管长度，事先准备好钢管和法兰，把法兰吊挂到法兰盘上，电动卡盘快速自动将法兰卡紧；剪刀式滚轮架自动调整上升到特定高度；上下送料机构托着钢管移动到卡盘轴线上停止，上下送料机构升起把钢管放到剪刀式滚轮架上再复位后退；调节钢管两端与法兰轴线对齐，移动两端移动台车机构定位，然后移动两装配机立柱调节插入法兰深度及四周间隙；接下来就可以点焊固定法兰，需要时点动卡盘旋转；点焊完毕后用上下送料机构卸料，运往下一道工序加工位置。整个加工过程劳动强度小，操作简单。如要进行斜法兰装配，只需输入斜法兰角度，立柱会自动调节旋转角度，确保达到斜法兰安装角度要求。

底座采用型钢拼焊而成，对整体安装地基基础要求低；多点调整结构，调整方便，能确保整体安装后水平度；导轨和齿条安装在底座的两边，导轨座、齿条座与底座整体焊接，焊接后作应力失效处理再加工导轨座、齿条座等其它安装面，从而保证安装、行走与定位精度。

移动台车机构中的移动台车底座位于整个设备底座上面，台车两边安装有行走轮及限位滚轮，卡在轨道两边，平台移动时无偏移想象，能有效保证剪刀式滚轮架同轴度精度。在台车上面安装有可供台车自由移动的电机减速机、齿轮齿条、移动导轨。通过减速电机带动齿轮齿条啮合，使滚轮在导轨上水平横向运动。台车底座整体采用型钢焊接而成，保证了强度与钢度，台车底座两端有四个焊接挂钩，以便于整个机构可通过车间行吊进行吊装，方便安装；多点调整确保整体安装后水平度。

装配立柱机构采用钢构件焊接的立柱，结实坚固；液压油缸带动立柱底部的滑块沿导轨水平横移动，采用直线导轨与滑块的形式，结构稳，移动灵活。送丝机固定到立柱上，方便法兰装好后用二保焊点焊；为了适应斜法兰的安装，立柱可以在平台中心线绕Z轴+/+22.5度旋转，旋转角度由操作系统输入，电机自行调整，定位精度高，快速便捷。

卡盘扣紧机构中的回转盘电机带动回转盘转动，方便点焊；卡盘电机驱动带动伞形齿轮及丝杆，来实现三爪卡盘的夹紧及松开。自动定心卡盘为三爪卡盘，同时带有三个夹紧块，卡盘能让法兰自动定心，自动贴紧卡盘，能很好保证两端法兰的同心度和平行度。夹紧块上带有法兰螺栓孔角度定位销，需要时，能保证钢管两端法兰螺栓孔对齐。

剪刀式滚轮架底部装有滚轮丝杠、活动丝母，可根据钢管外径升降和手动调整剪叉角度。剪刀式滚轮架整体可以沿钢管轴向移动，钢管可在主卡盘的带动下在滚轮托架上滚动，便于钢管调整、对接或插接。

上下送料机构可完成传递至上料，焊接后下料。液压站由油箱、液压泵及相关的控制液压阀组成，供油平稳，动作迅速。且整个液压系统功率大、油缸同步性好。送料电机带动托料架沿导轨行至存料架管件的正下方，系统控制液压缸动作顶起小车上面的托料架，使管件落到托料架的V型槽中后，托料架往回行走把管件运离存料架，托料架初始位置，托料架托着管件沿导轨行至两滚轮架中间位置停下，根据滚轮架高度，液压缸顶着托料架上升到合适的高度，根据管件的长短两端移动台车动作，至合适的位置，托料架下降把管件放到剪刀式滚轮架上，托料架托料架复位，托料架离开，等法兰装配点焊完成后，托料架重复动作将管件放至另一端的存料架。不但上下料方便、性能稳定，而且安全，也可满足不同管件长度的支撑送料要求。

作为优选，所述的剪刀式滚轮架包括滚轮控制箱、丝母、滚轮丝杆、剪刀托架和转动手柄，所述的滚轮控制箱中插接有滚轮丝杆，所述的滚轮丝杆上套有剪刀托架，所述的滚轮丝杆的一端部设有转动手柄，所述的转动手柄位于滚轮控制箱的侧壁，所述的剪刀托架由二根托杆相交叉而成，二根托杆形成滚轮槽，所述的二根托杆中均匀的分布有滚轮；所述的齿轮体为伞形齿轮，所述的齿轮体分别与三个卡盘相固定，所述的三个卡盘均匀的分布在齿轮体的四周，卡盘中夹紧块的两侧分别设有角度定位销，所述的角度定位销与夹紧块相配合，所述的夹紧块与丝杆通过锁定套相固定连接，所述的卡盘间设有定位机构，所述的定位机构与齿轮体相固定；所述的托料架中设有托料槽，所述的送料底座的的侧壁上设有滑轮，所述的滑轮为两两对称状分布。

作为优选，所述的二根托杆上分别设有三个滚轮，所述的滚轮从托杆的头部依次均匀的分布在托杆中；所述的回转盘为圆形，卡盘电机插接在回转盘的圆心处，所述的回转盘电机设在卡盘电机的一侧，夹紧块为“L”状，夹紧块的底面与卡盘相接触，所述的定位机构包括定位块、滑块和定位座，所述的定位座中设有滑块，所述的滑块上卡接有定位块；所述的托料槽为平底V形。

作为优选，所述的立柱的侧壁上设有加强筋，所述的托料槽的张开角度为45度至75度。

作为优选，所述的移动台车底座的两侧分别设有挂钩，所述的挂钩为倒立状固定在移动台车底座的侧壁上。

作为优选，所述的齿轮体与卡盘之间设有紧固机构，所述的紧固机构包括小齿轮、端板、压板、螺母和轴承，所述的齿轮体的底部设有压板，所述的卡盘的头部设有端板，所述的丝杆穿接过端板，所述的端板与丝杆间套有轴承，所述的丝杆与小齿轮通过螺母相紧固，所述的齿轮体与小齿轮相匹配；所述的齿轮体外还设有护罩，所述的护罩与卡盘装置相固定。

因此，本发明所提供自动直管法兰装配机，自动化程度高，提高工作效率，提高加工精度高，操作简单，性能可靠。

附图说明

图1是本发明的结构总装示意图；

图2是本发明中移动台车机构的结构示意图；

图3是本发明中装配立柱机构的结构示意图；

图4是本发明中卡盘扣紧机构的正视结构示意图；

图5是图4中C-C剖视结构示意图；

图6是本发明中剪刀式滚轮架的侧视结构示意图；

图7是本发明中上下送料机构的结构示意图；

图8是本发明中上下送料机构的侧视结构示意图；

图9是本发明中定位机构的A-A剖视结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，一种自动直管法兰装配机，包括底座1，底座1上设有底座导轨2，所述的底座1上分别设有从动装配机3和主动装配机4，所述的从动装配机3和主动装配机4相对而设，所述的从动装配机3和主动装配机4分别包括移动台车机构、装配立柱机构和卡盘抓紧机构，所述的移动台车机构包括移动台车底座5和剪刀式滚轮架6，所述的移动台车底座5与底座导轨2相匹配，移动台车底座5的两侧分别设有挂钩38，所述的挂钩38为倒立状固定在移动台车底座5的侧壁上，所述的剪刀式滚轮架6设在移动台车底座5上，剪刀式滚轮架6包括滚轮控制箱26、丝母27、滚轮丝杆28、剪刀托架29和转动手柄30，所述的滚轮控制箱26中插接有滚轮丝杆28，所述的滚轮丝杆28上套有剪刀托架29，所述的滚轮丝杆28的一端部设有转动手柄30，所述的转动手柄30位于滚轮控制箱26的侧壁，所述的剪刀托架29由二根托杆31相交叉而成，二根托杆31形成滚轮槽32，所述的二根托杆31中均匀的分布有滚轮33，二根托杆31上分别设有三个滚轮33，所述的滚轮33从托杆31的头部依次均匀的分布在托杆31中；所述的回转盘14为圆形，卡盘电机16插接在回转盘14的圆心处，所述的回转盘电机15设在卡盘电机16的一侧，夹紧块20为“L”状，夹紧块20的底面与卡盘18相接触，所述的定位机构40包括定位块42、滑块43和定位座44，所述的定位座44中设有滑块43，所述的滑块43上卡接有定位块42，移动台车机构上固定设有装配立柱机构；所述的装配立柱机构包括立柱底座7、液压油缸8、立柱导轨9、送丝机10、立柱滑块11和立柱12，立柱12的侧壁上设有加强筋37，所述的立柱底座7中设有液压油缸8，所述的立柱底座7上设有立柱导轨9，所述的立柱导轨9上设有立柱滑块11，所述的液压油缸8带动立柱滑块11沿立柱导轨9移动，所述的立柱滑块11上设有立柱12，所述的立柱12中固定有送丝机10，所述的立柱12中固定有卡盘抓紧机构；所述的卡盘抓紧机构包括卡盘装置13、回转盘14、法兰盘41、回转盘电机15和卡盘电机16，所述的回转盘14与回转盘电机15相固定连接，所述的回转盘电机15控制回转盘14旋动，回转盘14与卡盘装置13间设有法兰盘41，所述的法兰盘41与卡盘电机16和卡盘装置13相配合，所述的回转盘14与卡盘装置13相贴合，所述的卡盘装置13包括齿轮体17、卡盘18、丝杆19和夹紧块20，所述的齿轮体17与卡盘电机16相固定连接，所述的齿轮体17的四周至少均匀分布有三个卡盘18，所述的卡盘18中设有丝杆19，所述的卡杆19与齿轮体17相固定，所述的卡盘18的端部设有夹紧块20，所述的夹紧块20与丝杆19相固定连接，齿轮体17为伞形齿轮，所述的齿轮体17分别与三个卡盘18相固定，所述的三个卡盘18均匀的分布在齿轮体17的四周，卡盘18中夹紧块20的两侧分别设有角度定位销34，所述的角度定位销34与夹紧块20相配合，所述的夹紧块20与丝杆19通过锁定套39相固定连接，所述的卡盘18间设有定位机构40，所述的定位机构40与齿轮体17相固定，所述的齿轮体17与卡盘18之间设有紧固机构，所述的紧固机构包括小齿轮45、端板46、压板47、螺母48和轴承49，所述的齿轮体17的底部设有压板47，所述的卡盘18的头部设有端板46，所述的丝杆19穿接过端板46，所述的端板46与丝杆19间套有轴承49，所述的丝杆19与小齿轮45通过螺母48相紧固，所述的齿轮体17与小齿轮45相匹配；所述的齿轮体17外还设有护罩50，所述的护罩50与卡盘装置13相固定；所述的从动装配机3和主动装配机4的一侧设有上下送料机构，所述的上下送料机构包括送料导轨21、送料电机22、托料架23、送料底座24和液压缸25，所述的送料底座24中设有送料导轨21，所述的送料导轨21与送料电机22相配合连接，所述的送料底座24上设有托料架23，所述的托料架23中设有液压缸25，所述的液压缸25控制托料架23运动，托料架23中设有托料槽32，托料槽32为平底V形，托料槽32的张开角度为45度至75度，所述的送料底座24的的侧壁上设有滑轮36，所述的滑轮36为两两对称状分布，所述的送料底座24的两侧分别设有托料架23和液压缸25；所述的上下送料机构与从动装配机3和主动装配机4相对应分布，所述的从动装配机3、主动装配机4和上下送料机构由控制系统相控制。

本发明的工作流程如下：

(1)将钢管工件吊装到托料架上，保证工件在托料架上中心对称，偏心不超过100mm，托料架可同时存放5根钢管；

(2)在触摸屏上输入钢管的外径、长度参数、法兰倾斜角度；

(3)启动滚轮托架，滚轮托架根据钢管参数自动升降到特定高度，剪叉张开角度自动调整到特定角度；

(4)调整两端行走台车，系统调节两端卡盘间距与卡盘旋转角度，且卡盘在料架中心线两侧对称分布，确认立柱是否垂直或偏移；

(5)将钢管法兰吊装到法兰装配机的电动卡盘上，启动按扭，夹紧法兰；

(6)如果两端法兰没有角度要求时，可直接开动三爪，三爪加紧法兰自动找心，夹紧块自动把法兰压到卡盘上；如果两端法兰有角度要求，需先把角度定位销穿过法兰安装孔后再开动三抓卡紧；

(7)开动上下送料机构到达所要运送钢管的正下方，上下送料机构提升钢管，待钢管低面高出存料架挡块托起钢管，启动上下送料机构行走；当上下送料机构行走到剪刀式滚轮架中心线后，放下钢管，同时上下送料机构托板降到最低端，上下送料机构再返回到下一送料钢管的正下方；

(9)启动立柱前后移动机构，系统会自动显示平台所在的位置，采用点动的方式，驱使两端台车向管子靠近，同时升降管子高度，确保管子顺利插入法兰，若两端法兰到位后，系统会自动控制平台停止。若是对接法兰，法兰到位后，调节滚轮架的高度，确保管子与法兰外径平齐。

Claims (7)

1.一种自动直管法兰装配机，包括底座(1)，底座(1)上设有底座导轨(2)，其特征在于：所述的底座(1)上分别设有从动装配机(3)和主动装配机(4)，所述的从动装配机(3)和主动装配机(4)相对而设，所述的从动装配机(4)和主动装配机(4)分别包括移动台车机构、装配立柱机构和卡盘抓紧机构，所述的移动台车机构包括移动台车底座(5)和剪刀式滚轮架(6)，所述的移动台车底座(5)与底座导轨(2)相匹配，所述的剪刀式滚轮架(6)设在移动台车底座(5)上，移动台车机构上固定设有装配立柱机构；所述的装配立柱机构包括立柱底座(7)、液压油缸(8)、立柱导轨(9)、送丝机(10)、立柱滑块(11)和立柱(12)，所述的立柱底座(7)中设有液压油缸(8)，所述的立柱底座(7)上设有立柱导轨(9)，所述的立柱导轨(9)上设有立柱滑块(11)，所述的液压油缸(8)带动立柱滑块(11)沿立柱导轨(9)移动，所述的立柱滑块(11)上设有立柱(12)，所述的立柱(12)中固定有送丝机(10)，所述的立柱(12)中固定有卡盘抓紧机构；所述的卡盘抓紧机构包括卡盘装置(13)、回转盘(14)、法兰盘(41)、回转盘电机(15)和卡盘电机(16)，所述的回转盘(14)与回转盘电机(15)相固定连接，所述的回转盘电机(15)控制回转盘(14)旋动，回转盘(14)与卡盘装置(13)间设有法兰盘(41)，所述的法兰盘(41)与卡盘电机(16)和卡盘装置(13)相配合，所述的回转盘(14)与卡盘装置(13)相贴合，所述的卡盘装置(13)包括齿轮体(17)、卡盘(18)、丝杆(19)和夹紧块(20)，所述的齿轮体(17)与卡盘电机(16)相固定连接，所述的齿轮体(17)的四周至少均匀分布有三个卡盘(18)，所述的卡盘(18)中设有丝杆(19)，所述的卡杆(19)与齿轮体(17)相固定，所述的卡盘(18)的端部设有夹紧块(20)，所述的夹紧块(20)与丝杆(19)相固定连接；所述的从动装配机(3)、主动装配机(4)和上下送料机构由控制系统相控制。

2.根据权利要求1所述的自动直管法兰装配机，其特征在于：所述的从动装配机(3)和主动装配机(4)的一侧设有上下送料机构，所述的上下送料机构包括送料导轨(21)、送料电机(22)、托料架(23)、送料底座(24)和液压缸(25)，所述的送料底座(24)中设有送料导轨(21)，所述的送料导轨(21)与送料电机(22)相配合连接，所述的送料底座(24)上设有托料架(23)，所述的托料架(23)中设有液压缸(25)，所述的液压缸(25)控制托料架(23)运动，所述的送料底座(24)的两侧分别设有托料架(23)和液压缸(25)；所述的上下送料机构与从动装配机(3)和主动装配机(4)相对应分布。

3.根据权利要求1或2所述的自动直管法兰装配机，其特征在于：所述的剪刀式滚轮架(6)包括滚轮控制箱(26)、丝母(27)、滚轮丝杆(28)、剪刀托架(29)和转动手柄(30)，所述的滚轮控制箱(26)中插接有滚轮丝杆(28)，所述的滚轮丝杆(28)上套有剪刀托架(29)，所述的滚轮丝杆(28)的一端部设有转动手柄(30)，所述的转动手柄(30)位于滚轮控制箱(26)的侧壁，所述的剪刀托架(29)由二根托杆(31)相交叉而成，二根托杆(31)形成滚轮槽(32)，所述的二根托杆(31)中均匀的分布有滚轮(33)；所述的齿轮体(17)为伞形齿轮，所述的齿轮体(17)分别与三个卡盘(18)相固定，所述的三个卡盘(18)均匀的分布在齿轮体(17)的四周，卡盘(18)中夹紧块(20)的两侧分别设有角度定位销(34)，所述的角度定位销(34)与夹紧块(20)相配合，所述的夹紧块(20)与丝杆(19)通过锁定套(39)相固定连接，所述的卡盘(18)间设有定位机构(40)，所述的定位机构(40)与齿轮体(17)相固定；所述的托料架(23)中设有托料槽(35)，所述的送料底座(24)的的侧壁上设有滑轮(36)，所述的滑轮(36)为两两对称状分布。

4.根据权利要求3所述的自动直管法兰装配机，其特征在于：所述的二根托杆(31)上分别设有三个滚轮(33)，所述的滚轮(33)从托杆(31)的头部依次均匀的分布在托杆(31)中；所述的回转盘(14)为圆形，卡盘电机(16)插接在回转盘(14)的圆心处，所述的回转盘电机(16)设在卡盘电机(16)的一侧，夹紧块(20)为“L”状，夹紧块(20)的底面与卡盘(18)相接触，所述的定位机构(40)包括定位块(42)、滑块(43)和定位座(44)，所述的定位座(44)中设有滑块(43)，所述的滑块(43)上卡接有定位块(42)；所述的托料槽(35)为平底V形。

5.根据权利要求3所述的自动直管法兰装配机，其特征在于：所述的立柱(12)的侧壁上设有加强筋(37)，所述的托料槽(35)的张开角度为45度至75度。

6.根据权利要求1或2所述的自动直管法兰装配机，其特征在于：所述的移动台车底座(5)的两侧分别设有挂钩(38)，所述的挂钩(38)为倒立状固定在移动台车底座(5)的侧壁上。

7.根据权利要求1或2所述的自动直管法兰装配机，其特征在于：所述的齿轮体(17)与卡盘(18)之间设有紧固机构，所述的紧固机构包括小齿轮(45)、端板(46)、压板(47)、螺母(48)和轴承(49)，所述的齿轮体(17)的底部设有压板(47)，所述的卡盘(18)的头部设有端板(46)，所述的丝杆(19)穿接过端板(46)，所述的端板(46)与丝杆(19)间套有轴承(49)，所述的丝杆(19)与小齿轮(45)通过螺母(48)相紧固，所述的齿轮体(17)与小齿轮(45)相匹配；所述的齿轮体(17)外还设有护罩(50)，所述的护罩(50)与卡盘装置(13)相固定。

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