CN104942519B - 一种直管校管平台及校管方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直管校管平台及校管方法，该平台包含机架、位于机架一端的固定头架和位于机架另一端的移动尾架，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，所述水平支撑块的一面设有燕尾槽，夹紧块设有与燕尾槽配合的燕尾块。本发明的直管校管平台，可以快速精确的按照管子的直径和法兰的直径，通过垂直滑块和夹紧块的作用，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。

Description

一种直管校管平台及校管方法

技术领域

本发明涉及一种直管校管平台及校管方法，属于材料成型自动化技术领域。

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直管长度以及法兰的数量，待直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直管进行切割或者更换，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。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种直管校管平台及校管方法，可以快速准确的将法兰焊接在管子的两端，而且还可以精确调整两端螺纹孔的相对位置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种直管校管平台，包含机架、位于机架一端的固定头架和位于机架另一端的移动尾架，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，驱动垂直滑块沿着垂直滑动轨道在燕尾槽中垂直上下滑动，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，所述水平支撑块的一面设有燕尾槽，夹紧块设有与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；所述机架上设有导轨，导轨上设有若干个用于支撑管子的滑动支撑装置，移动尾架位于导轨上并可以沿导轨移动，导轨上设有磁栅尺。

作为优选，所述固定头架的水平支撑块上设有螺纹孔，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，在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导轨滑动的滑动轮、支架和滚轮，所述滑动轮安装在支架底部，支架顶部对称的安装有一对滚轮，管子放置在一对滚轮之间。

作为优选，所述导轨上安装有限制移动尾架移动的限位开关。

一种上述的直管校管平台的校管方法，包括以下步骤：

(1)将已知直径的管子放置在滑动支撑装置的滚轮上，根据已知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)将法兰的孔与螺纹孔对齐，夹紧法兰，法兰的最下端与导轨接触，根据管子的直径大小和滚轮的高度，调整垂直滑块的高度，使得法兰的中心与管子的中心位于同一高度；

(3)移动滑动支撑装置，使得管子的一端与固定头架上的法兰达到预定的尺寸，然后移动移动尾架，使得移动尾架的法兰与管子的另一端达到预定的尺寸，完成管子和法兰的点焊。

有益效果：本发明的直管校管平台，可以快速精确的按照管子的直径和法兰的直径，通过垂直滑块和夹紧块的作用，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。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

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所示，本发明的一种直管校管平台，包含机架1、位于机架1一端的固定头架2和位于机架1另一端的移动尾架11，在固定头架2和移动尾架11上均设有垂直移动装置，垂直移动装置包含垂直滑块7和垂直滑动轨道，所述垂直滑动轨道为燕尾槽，垂直滑块7为与燕尾槽配合的燕尾块，垂直滑块7上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8的夹紧块4，所述水平支撑块固定在垂直滑块7上，所述夹紧块4的紧贴水平支撑块的一面设有燕尾槽，夹紧块4设有与燕尾槽配合的燕尾块；所述机架1上设有导轨17，导轨17上设有若干个用于支撑管子9的滑动支撑装置，所述移动尾架11位于导轨17上并可以沿导轨17移动，导轨17上设有磁栅尺12。

在发明中，垂直滑块7为与燕尾槽配合的燕尾块，垂直调节旋钮置于固定头架2和移动尾架11上，齿轮置于位于固定头架2和移动头架11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7连接，驱动垂直滑块7沿着垂直滑动轨道在燕尾槽中垂直上下滑动，垂直滑块7上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8的夹紧块4，所述水平支撑块固定在垂直滑块7上，所述水平支撑块的一面设有燕尾槽，夹紧块4设有与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4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4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4螺纹配合，带动夹紧块4移动，从而夹紧和松开法兰8。

在本发明中，所述移动尾架11的水平支撑块上安装有可以旋转的旋盘10，旋盘10上设有刻度和螺纹孔18，通过转动旋盘10，调整螺纹孔18的位置，得到管子9两端法兰8法兰眼的相对角度，调整方便，精度高。所述滑动支撑装置包括沿导轨17滑动的滑动轮15、支架13和滚轮14，所述滑动轮15安装在支架13底部，支架13顶部对称的安装有一对滚轮14，管子9放置在一对滚轮14之间。所述导轨17上安装有限制移动尾架11移动的限位开关，防止移动尾架11滑出导轨17。

在本发明中，机架1为钢结构型，固定头架2与机架1的上结构面连接，数显表5安装于固定头架2，移动尾架11上也安装有数显表5，显示垂直滑块7的高度和夹紧块4的位置。支架13上安装三组滚轮14和三个支架间距调整钮16。

在本发明中，包括PLC程序控制的5个伺服电机，5个伺服电机分别是固定头架2的夹紧块4驱动电机、固定头架2的垂直滑块7的驱动电机、移动尾架11的驱动电机、移动尾架11的夹紧块4驱动电机、移动尾架11的垂直滑块7的驱动电机。

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5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11的行走轨道上的限位开关；数显表5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5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12的位置数据、夹紧块4和垂直滑块7的准确坐标位置；操作界面供调整控制夹紧块4和垂直滑块7的控制按钮、移动尾架11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3和垂直调整钮6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4中心轴为水平方向的零点；固定头架2与导轨17的结交点及移动尾架11与导轨17的结交点为垂直方向零点，垂直向上为正方向；固定头架2与移动尾架11的轴心相距1400mm时为移动尾架11的零点位置，以向靠近固定头架2运动为正方向。

在本发明中，在直管校管平台的零点位置(移动尾架11的最大位置)，把法兰8装置在固定头架2与移动尾架11上，根据管子9的直径设定法兰8盘焊接的垂直滑块7的间距；由驱动电机驱动，固定头架2和移动尾架11的法兰8安装位置可以上下移动调节。法兰8上任意一个螺栓孔安装在定位销位置，保持法兰8水平与直管校管平台面平行，同时法兰8紧贴垂直滑块7，并用夹紧块4夹紧；移动尾架11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，可以根据需要调整管子9两端法兰8眼的相对位置。

在本发明中，在设备的数显表5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。

在本发明中，根据管子9的直径，利用支架13间距调整钮16调整支架13间距，将管子9放置于支架13上；操作人员根据图纸中的管段号，调取管子9的长度、法兰8眼位等信息，根据管子9的直径，查表得出两端法兰8中心线和管子9中心线重合所需要调整的高度。在数显表5的帮助下，手动调整设备上的调节水平调整钮3和垂直调整钮6进行调整，直到达预定位置后停止；同时在数显表5的帮助下，利用按钮控制数控设备的移动尾架11向固定头架2移动，到达预定的尺寸附近，松开按钮，按微调移动尾架11按钮进行调整，直到到达预定位置后停止；技术操作人员完成管子9和法兰8的点焊，完成管子9的校管。

一种上述的直管校管平台的校管方法，包括以下步骤：

(1)将已知直径D的管子9放置在滑动支撑装置的滚轮14上，法兰8直径N，垂直滑块7的宽度为M，将垂直滑块7升高(N/2-M/2)，使得夹紧块4的中间位置的高度为N/2与法兰8的半径相同；

(2)将法兰8的孔与螺纹孔18对齐，夹紧法兰8，法兰8最下端与导轨接触，这样两边的法兰位于同一高度，根据管子9的直径大小和滚轮14的高度，调整垂直滑块7的高度，使得法兰8的中心与管子9的中心位于同一高度；

(3)移动滑动支撑装置，使得管子9的一端与固定头架2上的法兰8达到预定的尺寸，然后移动移动尾架11，使得移动尾架11的法兰8与管子9的另一端达到预定的尺寸，完成管子9和法兰8的点焊。

在步骤(2)具体的调节方法为：已知滚轮14距离导轨17表面的距离为X，两个滚轮14的间距为Y，管子9的直径为D，管子9距离导轨17表面的距离为(X+(D²-Y²)^0.5/2)，调整垂直滑块7移动的距离为(X+(D²-Y²)^0.5/2-N/2)，管子9与法兰8同轴。

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 (4)

1.一种直管校管平台，其特征在于：包含机架、位于机架一端的固定头架和位于机架另一端的移动尾架，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，所述水平支撑块的一面设有燕尾槽，夹紧块设有与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；所述机架上设有导轨，导轨上设有若干个用于支撑管子的滑动支撑装置，移动尾架位于导轨上并可以沿导轨移动，导轨上设有磁栅尺；所述固定头架的水平支撑块上设有螺纹孔，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，在法兰眼和螺纹孔中插入定位销。

2.根据权利要求1所述的直管校管平台，其特征在于：所述滑动支撑装置包括沿导轨滑动的滑动轮、支架和滚轮，所述滑动轮安装在支架底部，支架顶部对称的安装有一对滚轮，管子放置在一对滚轮之间。

3.根据权利要求1所述的直管校管平台，其特征在于：所述导轨上安装有限制移动尾架移动的限位开关。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的直管校管平台的校管方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将已知直径的管子放置在滑动支撑装置的滚轮上，根据已知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)将法兰的孔与螺纹孔对齐，夹紧法兰，法兰的最下端与导轨接触，根据管子的直径大小和滚轮的高度，调整垂直滑块的高度，使得法兰的中心与管子的中心位于同一高度；

(3)移动滑动支撑装置，使得管子的一端与固定头架上的法兰达到预定的尺寸，然后移动移动尾架，使得移动尾架的法兰与管子的另一端达到预定的尺寸，完成管子和法兰的点焊。