CN104913751A - 一种弯管校管工装平台及校管方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弯管校管工装平台及校管方法，该平台包括机架、固定头架和移动尾架，固定头架与机架之间设有固定座，固定座设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一轴承，固定头架的底部有阶梯状的第一旋转轴，第一旋转轴套在第一轴承上，第一旋转轴上套有第一轴承盖，在第一轴承盖上安装有第一锁紧装置；机架上设有平行设置的第一导轨和第二导轨，移动尾架位于第一导轨上并可以沿第一导轨移动，第一导轨上设有磁栅尺，第二导轨上设有支撑弯管的移动支撑装置。本发明通过可旋转的固定头架和移动尾架，方便调整法兰的角度，使得法兰与弯管的两端贴合，通过垂直滑块和水平夹紧块，保证弯管的水平位置，以及法兰的高度位置，确保弯管校管的精度。

Description

一种弯管校管工装平台及校管方法

技术领域

本发明涉及一种弯管与法兰的焊接装置，具体涉及一种弯管校管工装平台及校管方法。

背景技术

在船舶行业领域中，船舶里到处都布满了管道，这些管件的设计、制作及在船内安装后的检查等一系列的作业被称作“管道铺设”。通常船舶是分段建设安装管道的，在分段合拢时，分段间的管线就需要合拢管来连接，但仅仅依靠管线设计图纸无法制造出各式各样的合拢管，合拢管的制作通常采取型法和现场焊接法。

取型法是将两个法兰固定到需要连接的两个管子的法兰上，然后用角铁将这两个法兰焊接成一个整体，搬运到管线加工平台上，测量两个法兰的位置关系后，工人凭借自己的经验确定大概的管子长度以及法兰的数量，待弯管加工好之后开始和两个法兰进行装配，在装配时不断地根据实际情况对管子进行切割或者更换，直到各连接处配合合适才开始正式的焊接。这样的加工过程没有正规加工图纸，制造的随意性大，可重复性差；而且工人经验技术水平严重影响加工质量，加工过程耗时长、材料浪费严重，大大增加了投资成本。因而对工人的技术水平要求非常高，另外这样制作出来的合拢管精度不高，在合拢管安装时经常会出现螺栓孔位置不正确，法兰密封面贴合不紧密，合拢管长度不合适等情况，一旦出现这些问题就会将合拢管吊出船舱重新修改，耽误船舶建设期限，同时存在极大的安全隐患。目前，合拢管短管的制造难题是合拢管加工中不可逾越的障碍，也是提高合拢管制造速度和精确的瓶颈。

现场焊接法是指事先绘制合拢管出的局部草图，然后作出较局部草图稍长的管材，在安装现场切割，然后简单粗略的点焊固定定位并进行焊接连接的方法。这种方法值适合需合拢的两个管子的法兰空间位置比较简单的情况。

这两种方法存在以下缺点：

(1)精确不高，会存在较多的不合格；

(2)作业时间长，在搬运作业时意外事故多发，存在安全隐患；

(3)需要法兰和角铁等辅助工具，造成材料浪费；

(4)管道长距离连接中，会出现严重的位置偏移安装，严重影响整个建设的安装设计；

(5)需要技术熟练、经验丰富的专业技工才能完成。

在管道制作中最为困难的是“保证成品良好的精度”。但是采用上面两种方法常会出现制造出的合拢管螺栓孔位置不正确，导致无法安装的情况。在法兰与管子连接中，无法控制管子与法兰间隙的均匀性；在自动化焊接过程中无法均匀的填充材料，导致管子与法兰的连接位置出现严重偏差。从而这些都严重影响管道长距离制造安装的偏差，影响整个工程的投资、设计、效率、质量、安全等。采用本发明的弯管校管平台可以快速精确的按照管子的直径，查表得出两端法兰中心线和管子中心线重合所需要调节的位置，保证了法兰与管子同轴，便于焊接自动化及填充材料的均匀性；同时保证合拢管的法兰螺栓孔位置与待合拢管的法兰螺栓孔位置相同，合拢管的两个法兰和制造出来的短管空间位置是唯一的，所以可以保证合拢管的制造精度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种弯管校管工装平台及校管方法，通过固定头架、移动尾架和支撑台的配合使用，快速准确的将法兰焊接在弯管上。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种弯管校管工装平台，包括机架、位于机架一端的固定头架和位于机架另一端的移动尾架，所述固定头架与机架之间设有固定座，固定座设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一轴承，固定头架的底部延伸有阶梯状的第一旋转轴，第一旋转轴套在第一轴承上，第一旋转轴上套有第一轴承盖，第一轴承盖固定在固定座上，在第一轴承盖上安装有固定第一旋转轴的第一锁紧装置，第一轴承盖的侧面刻有角刻度；所述移动尾架与机架之间设有移动座，移动座设有第二凹槽，第二凹槽内安装有第二轴承，移动尾架的底部延伸有阶梯状的第二旋转轴，第二旋转轴套在第二轴承上，第二旋转轴上套有第二轴承盖，第二轴承盖固定在移动座上，在第二轴承盖上安装有固定第二旋转轴的第二锁紧装置，第二轴承盖的侧面刻有角刻度；在固定头架和移动尾架上均设有垂直移动装置，垂直移动装置包含垂直滑块和垂直滑动轨道，所述垂直滑动轨道为燕尾槽，垂直滑块为与燕尾槽配合的燕尾块，垂直调节旋钮置于固定头架和移动尾架上，齿轮置于位于固定头架和移动头架上的驱动电机上，齿轮与垂直丝杆齿啮合，垂直丝杆齿与燕尾块连接，垂直滑块与水平夹紧装置连接；所述水平夹紧装置包括水平支撑块和一对夹紧法兰的夹紧块，所述水平支撑块固定在垂直滑块上，所述夹紧块紧贴水平支撑块的表面设有燕尾槽，夹紧块设有为燕尾槽配合的燕尾块，水平夹紧旋钮置于水平支撑块上，以垂直水平支撑块中心为中心轴，两块夹紧块以中心轴对称置于水平支撑块的燕尾槽中，水平支撑块两端分别安装有同步驱动电机，同步驱动电机安装有齿轮，齿轮与齿轮轴配合，齿轮轴与夹紧块连接，通过同步驱动电机带动齿轮转动，齿轮带动齿轮轴转动，齿轮轴与夹紧块螺纹配合，带动夹紧块移动；所述机架上设有平行设置的第一导轨和第二导轨，移动尾架位于第一导轨上并可以沿第一导轨移动，第一导轨上设有磁栅尺，第二导轨上设有支撑弯管的移动支撑装置。

作为优选，所述固定头架的水平支撑块上设有与法兰眼配对使用的螺纹孔，移动尾架的水平支撑块上安装有可以旋转的旋盘，旋盘上设有刻度和螺纹孔，法兰的法兰眼和螺纹孔中插入定位销。

作为优选，所述滑动支撑装置包括沿第二导轨滑动的下层滑块、支架和支撑台，下层滑块上安装有滑动底板，滑动底板设有滑块导轨，滑块导轨上安装有上层滑块，上层滑块上安装有支撑工作台，支撑工作台上安装有支架，支架上安装有支撑台。

作为优选，所述第一锁紧装置和第二锁紧装置均包含沿第二轴承盖圆周分布的锁紧杆，第二轴承盖的侧面设有螺纹孔，锁紧杆穿过螺纹孔通过锁紧杆的端部锁紧第一旋转轴和第二旋转轴。

一种上述的弯管校管工装平台的校管方法，包括以下步骤：

(1)将已知直径和已知弯管折弯角度的弯管放置在支撑台上，根据已经直径的法兰调整垂直滑块的高度，使得夹紧块的中间位置的高度与法兰的半径相同；

(2)将法兰的法兰眼与螺纹孔对齐，夹紧法兰，法兰的最下端与第一导轨接触，根据弯管的直径大小和弯管的高度，调整垂直滑块的高度，使得法兰的中心与弯管的中心位于同一高度；

(3)移动滑动支撑装置，松开第一锁紧装置，使得固定头架自由旋转，弯管的一端与固定头架上的法兰紧贴，记录第一旋转轴转过的角度，通过锁紧杆锁紧第一旋转轴；

(4)根据弯管的折弯角度和第一旋转轴旋转的角度，得出第二旋转轴旋转的角度，调整第二旋转轴的角度，通过锁紧杆锁紧第二旋转轴，移动滑动支撑装置，使得法兰与弯管的另一端贴合，完成弯管和法兰的点焊。

有益效果：本发明的弯管校管工装平台，通过可旋转的固定头架和移动尾架，方便调整法兰的角度，使得法兰与弯管的两端贴合，通过垂直滑块和水平夹紧块，保证弯管的水平位置，以及法兰的的高度位置，确保弯管校管的精度；通过定位销保证法兰眼位置的一致性；本发明的弯管校管工装平台的校管方法，通过首先将法兰在第一导轨上安装在夹紧块上，保证了两端法兰的中心位于同一水平面，便于调整法兰与弯管中心位于同一高度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为固定头架与固定座的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明的一种弯管校管工装平台，包括机架1、位于机架1一端的固定头架11和位于机架1另一端的移动尾架22，所述弯管包括第一直管18、第二直管20和连接第一直管18与第二直管20的弯头19，所述固定头架11与机架1之间设有固定座10，固定座10设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一轴承25，固定头架11的底部延伸有阶梯状的第一旋转轴26，第一旋转轴26套在第一轴承25上，第一旋转轴26上套有第一轴承盖27，第一轴承盖27固定在固定座10上，在第一轴承盖27上安装有固定第一旋转轴26的第一锁紧装置，第一轴承盖27的侧面刻有角刻度；所述移动尾架22与机架1之间设有移动座23，移动座23设有第二凹槽，第二凹槽内安装有第二轴承，移动尾架22的底部延伸有阶梯状的第二旋转轴，第二旋转轴套在第二轴承上，第二旋转轴上套有第二轴承盖，第二轴承盖固定在移动座23上，在第二轴承盖上安装有固定第二旋转轴的第二锁紧装置，第二轴承盖的侧面刻有角刻度；在固定头架11和移动尾架22上均设有垂直移动装置，垂直移动装置包含垂直滑块21和固定在固定头架11上的垂直滑动轨道，所述垂直滑动轨道为燕尾槽，垂直滑块21为与燕尾槽配合的燕尾块，垂直调节旋钮置于固定头架11和移动尾架22上，齿轮置于位于固定头架和移动头架上的驱动电机上，齿轮与垂直丝杆齿啮合，垂直丝杆齿与垂直滑块21的燕尾块连接，垂直滑块21与水平夹紧装置连接；所述水平夹紧装置包括水平支撑块和一对夹紧法兰16的夹紧块13，所述水平支撑块固定在垂直滑块21上，所述夹紧块13紧贴水平支撑块的表面设有燕尾槽，夹紧块13设有为燕尾槽配合的燕尾块，水平夹紧旋钮置于水平支撑块上，以垂直水平支撑块中心为中心轴，两块夹紧块13以中心轴对称置于水平支撑块的燕尾槽中，水平支撑块两端分别安装有同步驱动电机，同步驱动电机安装有齿轮，齿轮与齿轮轴配合，齿轮轴与夹紧块13连接，通过同步驱动电机带动齿轮转动，齿轮带动齿轮轴转动，齿轮轴与夹紧块13螺纹配合，带动夹紧块13移动；所述机架1上设有平行设置的第一导轨24和第二导轨3，移动尾架22位于第一导轨24上并可以沿第一导轨24移动，第一导轨24上设有磁栅尺2，第二导轨3上设有支撑弯管的移动支撑装置，第二导轨位于工作台基架9上。

在本发明中，所述固定头架11的水平支撑块上设有与法兰眼配对使用的螺纹孔17，移动尾架22的水平支撑块上安装有可以旋转的旋盘，旋盘上设有刻度和螺纹孔17，法兰16的法兰眼和螺纹孔17中插入定位销。所述滑动支撑装置包括沿第二导轨3滑动的下层滑块5、支架和支撑台，下层滑块5上安装有滑动底板7，滑动底板设有滑块导轨8，滑块导轨8上安装有沿滑块导轨8运动的上层滑块4，上层滑块4上安装有支撑工作台6，支撑工作台6上安装有支架，支架上安装有支撑台。

在本发明中，所述第一锁紧装置和第二锁紧装置均包含沿第二轴承盖圆周分布的锁紧杆28，第二轴承盖的侧面设有螺纹孔17，锁紧杆28穿过螺纹孔17通过锁紧杆28的端部锁紧第一旋转轴26和第二旋转轴。

在本发明中，机架1为钢结构型，固定头架11与机架1的上结构面连接，数显表14安装于固定头架11，移动尾架22上也安装有数显表14，显示垂直滑块21的高度和夹紧块13的位置。支架上安装下层滑块和支撑台。

在本发明中，还包括PLC程序控制的9部伺服电机，9部伺服电机分别是固定头架的回转驱动电机、固定头架的水平夹紧块驱动电机、固定头架的垂直滑块驱动电机、滑动底板7行走的驱动电机、支撑工作台6行走的驱动电机、移动尾架的回转驱动电机、移动尾架的水平夹紧块驱动电机、移动尾架的垂直滑块驱动电机、移动尾架行走驱动电机。

在本发明中，包括控制部分，控制部分为伺服电机控制部分和数显表14专用软件；伺服电机的伺服部分包括与每个伺服电机对应的控制开关按钮、急停开关及设置在移动尾架22的行走轨道上的限位开关；数显表14界面按钮控制数据采集输入和存储，总电源开关以及紧急制动开关。

在本发明中，数显表14专用软件显示界面和操作界面，显示界面供设备零点校准以及磁栅尺2的位置数据、夹紧块13和垂直滑块21的准确坐标位置；操作界面供调整控制夹紧块13和垂直滑块21的控制按钮、移动尾架22的控制按钮以及启动开关按钮，其中操作界面的控制按钮与水平调整钮和垂直调整钮的功能相同，方便设备调试。

在本发明中，零点位置定义为：规定夹紧块13中心轴为水平方向的零点；固定头架11与导轨第一导轨24的结交点及移动尾架22与第一导轨24的结交点为垂直方向零点，垂直向上为正方向；固定头架11与移动尾架22的轴心相距5000mm时为移动尾架22的零点位置，以向靠近固定头架11运动为正方向。固定头架和移动尾架与机架纵向垂直时的位置为固定头架和移动尾架的中心轴位置，根据右手定律，四指指向为回转正方向。

在本发明中，把法兰16安装在固定头架11与移动尾架22上，根据弯管的直径设定法兰16盘焊接的垂直滑块21的间距；由驱动电机驱动，固定头架11和移动尾架22的法兰16安装位置可以上下移动调节。法兰16上任意一个螺栓孔安装在定位销位置，保持法兰16水平与弯管校管平台面平行，同时法兰16紧贴垂直滑块21，并用夹紧块13夹紧；移动尾架22的定位销安装在可以旋转盘上，并且旋转盘上拥有刻度标尺，可以根据需要调整弯管两端法兰眼的相对位置。

在本发明中，在设备的数显表14面板上安装闪烁警示灯，设备运行时显示为红色，动作停止之后显示为绿色。设备上装有急停开关，在遇到紧急及操作错误时，操作紧急开关，保护设备和人员安全。

一种上述的弯管校管工装平台的校管方法，包括以下步骤：

(1)将直径D和弯管折弯角度为A的弯管放置在支撑台上，法兰16直径为N，垂直滑块21的宽度为M，将垂直滑块21升高(N/2-M/2)，使得夹紧块13的中间位置的高度与法兰16的半径相同；

(2)将法兰16的法兰眼与螺纹孔17对齐，夹紧法兰16，法兰16的最下端与第一导轨24接触，根据弯管的直径大小和弯管的高度，调整垂直滑块21的高度，使得法兰16的中心与弯管的中心位于同一高度；

(3)移动滑动支撑装置，松开第一锁紧装置，使得固定头架11自由旋转，弯管的一端与固定头架11上的法兰16紧贴，记录第一旋转轴26转过的角度B，通过锁紧杆28锁紧第一旋转轴26；

(4)根据弯管的折弯角度和第一旋转轴26旋转的角度，得出第二旋转轴旋转的角度()，调整第二旋转轴的角度，通过锁紧杆28锁紧第二旋转轴，移动滑动支撑装置，使得法兰16与弯管的另一端贴合，完成弯管和法兰16的点焊。

在步骤(2)具体的调节方法为：已知支撑台表面距离第一导轨24的距离为X，弯管的直径为D，弯管距离第一导轨24表面的距离为(X+D/2)，调整垂直滑块217移动的距离为(X+D/2-N/2)，弯管与法兰16同一高度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种弯管校管工装平台，其特征在于：包括机架、位于机架一端的固定头架和位于机架另一端的移动尾架，所述固定头架与机架之间设有固定座，固定座设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一轴承，固定头架的底部延伸有阶梯状的第一旋转轴，第一旋转轴套在第一轴承上，第一旋转轴上套有第一轴承盖，第一轴承盖固定在固定座上，在第一轴承盖上安装有固定第一旋转轴的第一锁紧装置，第一轴承盖的侧面刻有角刻度；所述移动尾架与机架之间设有移动座，移动座设有第二凹槽，第二凹槽内安装有第二轴承，移动尾架的底部延伸有阶梯状的第二旋转轴，第二旋转轴套在第二轴承上，第二旋转轴上套有第二轴承盖，第二轴承盖固定在移动座上，在第二轴承盖上安装有固定第二旋转轴的第二锁紧装置，第二轴承盖的侧面刻有角刻度；在固定头架和移动尾架上均设有垂直移动装置，垂直移动装置包含垂直滑块和垂直滑动轨道，所述垂直滑动轨道为燕尾槽，垂直滑块为与燕尾槽配合的燕尾块，垂直调节旋钮置于固定头架和移动尾架上，齿轮置于位于固定头架和移动头架上的驱动电机上，齿轮与垂直丝杆齿啮合，垂直丝杆齿与燕尾块连接，垂直滑块与水平夹紧装置连接；所述水平夹紧装置包括水平支撑块和一对夹紧法兰的夹紧块，所述水平支撑块固定在垂直滑块上，所述夹紧块紧贴水平支撑块的表面设有燕尾槽，夹紧块设有为燕尾槽配合的燕尾块，水平夹紧旋钮置于水平支撑块上，以垂直水平支撑块中心为中心轴，两块夹紧块以中心轴对称置于水平支撑块的燕尾槽中，水平支撑块两端分别安装有同步驱动电机，同步驱动电机安装有齿轮，齿轮与齿轮轴配合，齿轮轴与夹紧块连接，通过同步驱动电机带动齿轮转动，齿轮带动齿轮轴转动，齿轮轴与夹紧块螺纹配合，带动夹紧块移动；所述机架上设有平行设置的第一导轨和第二导轨，移动尾架位于第一导轨上并可以沿第一导轨移动，第一导轨上设有磁栅尺，第二导轨上设有支撑弯管的移动支撑装置。

2.根据权利要求1所述的弯管校管工装平台，其特征在于：所述固定头架的水平支撑块上设有与法兰眼配对使用的螺纹孔，移动尾架的水平支撑块上安装有可以旋转的旋盘，旋盘上设有刻度和螺纹孔，法兰的法兰眼和螺纹孔中插入定位销。

3.根据权利要求1所述的弯管校管工装平台，其特征在于：所述滑动支撑装置包括沿第二导轨滑动的下层滑块、支架和支撑台，下层滑块上安装有滑动底板，滑动底板设有滑块导轨，滑块导轨上安装有上层滑块，上层滑块上安装有支撑工作台，支撑工作台上安装有支架，支架上安装有支撑台。

4.根据权利要求1所述的弯管校管工装平台，其特征在于：所述第一锁紧装置和第二锁紧装置均包含沿第二轴承盖圆周分布的锁紧杆，第二轴承盖的侧面设有螺纹孔，锁紧杆穿过螺纹孔通过锁紧杆的端部锁紧第一旋转轴和第二旋转轴。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的弯管校管工装平台的校管方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将已知直径和已知弯管折弯角度的弯管放置在支撑台上，根据已经直径的法兰调整垂直滑块的高度，使得夹紧块的中间位置的高度与法兰的半径相同；

(2)将法兰的法兰眼与螺纹孔对齐，夹紧法兰，法兰的最下端与第一导轨接触，根据弯管的直径大小和弯管的高度，调整垂直滑块的高度，使得法兰的中心与弯管的中心位于同一高度；

(3)移动滑动支撑装置，松开第一锁紧装置，使得固定头架自由旋转，弯管的一端与固定头架上的法兰紧贴，记录第一旋转轴转过的角度，通过锁紧杆锁紧第一旋转轴；

(4)根据弯管的折弯角度和第一旋转轴旋转的角度，得出第二旋转轴旋转的角度，调整第二旋转轴的角度，通过锁紧杆锁紧第二旋转轴，移动滑动支撑装置，使得法兰与弯管的另一端贴合，完成弯管和法兰的点焊。