CN108188291A - 管材连接用卡压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管材连接用卡压装置，包括机械臂和卡钳，机械臂包括臂体组件和手腕杆体，臂体组件包括支撑臂和可横向摆动设置于支撑臂末端的末端臂，手腕杆体可做俯仰运动的方式与末端臂配合设置，卡钳安装于手腕杆体末端并以可绕安装位中心线转动的方式设置；卡钳可实现俯仰运动、横向摆动和绕安装位中心线的转动运动，实现多角度调整；卡钳可根据需要设置较大的尺寸规格，无需多人操作即可一次性完成对大口径管件的卡压，在提高大口径管件卡压效率的前提下，还能保证卡压质量，填补了现有市场中缺少专门针对大口径管材使用的卡压设备的市场空白，消除现有技术中存在的不能对大口径不锈钢刚管材进行卡压连接的技术壁垒。

Description

管材连接用卡压装置

技术领域

本发明涉及金属管材连接领域，特别涉及一种可适用于大口径或超大口径管材卡压连接的卡压装置。

背景技术

随着管材行业的逐年发展，薄壁化的设计使管材间的卡压式连接成为可能。所谓管材卡压式连接，是一种通过冷挤压手段实现管材与管件连接密封的方式，它是将预先套上密封圈的管材插入管件的承口，从外部对承口的连接段周向施压，使得承口的连接段连同插入的管材一起下凹变形后抱死锁紧，从而实现管材与管件的有效密封的连接方式。该项技术于上世纪90年代引入中国，随后在国内成为主要的金属连接方式，目前我国已制定一套完善的国标(GB/T19228金属卡压式管件组件)。

但现有的管材卡压式连接方式主要适用于公称直径小于等于100mm、壁厚为0.8-2.0mm的金属管材连接工艺。虽然焊接式连接方式理论上适用于任何规格管径的钢管，但因小管径焊接不便，使得市场上逐步形成DN50以下以使用卡压连接为主，DN50以上使用焊接为主的连接方式；也就是说，在现有技术中，基于安装效率和使用效果的考虑，小口径的金属管材通常采用卡压的方式连接，而大口径的金属管材由于压接的变形及密封则相对较困难，一般采用焊接的方式实现连接。

而且，优良的卡压式连接管道不但离不开细心、规范的操作，更离不开专业的卡压设备，作为金属管材压接的前提，卡压设备的合理性显得格外重要。目前针对小口径金属管材的压接存在有电动卡压枪、手动液压钳和电动液压钳等三种卡压安装工具，这三种卡压安装工具均具有其本身的优势，但均不能直接使用在大口径管材的压接上；也就是说，现有市场上，根本不存在专门针对大口径管材压接时使用的卡压设备，要想完成对大口径的金属管材的压接，需要多人协助方能进行，且由于口径较大，不能通过类似于上述小口径管压接时所使用的卡压工具实现卡压，必须分步进行才可完成，耗时耗力，且操作步骤复杂，对操作人员的技术水平要求较高，卡压过程中如果操作人员操作不够娴熟，很有可能会影响大口径管材卡压连接的密封性，造成漏水漏气情况的发生，严重时甚至会发生安全事故。

换而言之即是，在现有的金属管材的卡压连接领域，专用的卡压工具均是针对小口径管材(一般为DN50以下，按国标为DN100以下)而设计的，由于大口径的金属管材(通常是在DN100以上)压接时容易存在承口变形情况的发生，密封性能保证相对较困难，对大口径管材的卡压存在较高的技术壁垒，属于行业难题，在现有市场上完全不存在一种可专门针对大口径管材卡压连接时使用的卡压设备。

基于此，亟需提供一种可针对大口径管材专门使用的卡压装置，其可适用于大口径或超大口径管材的卡压式连接，从而填补现有市场中缺少专门针对大口径管材使用的卡压设备的市场空白，消除现有技术中存在的不能对大口径不锈钢刚管材进行卡压连接的技术壁垒。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种管材连接用卡压装置，可适用于大口径管材的卡压式连接，并能实现卡钳位置的多角度调整，适用范围广，市场价值高，可填补现有市场中缺少专门针对大口径管材使用的卡压设备的市场空白，消除现有技术中存在的不能对大口径不锈钢刚管材进行卡压连接的技术壁垒。

本发明的管材连接用卡压装置，包括机械臂和设置在机械臂末端的卡钳，机械臂包括臂体组件和手腕杆体，臂体组件包括支撑臂和以在横向平面内往复摆动的方式设置于支撑臂末端的末端臂，手腕杆体以可在竖直平面内做俯仰运动的方式与末端臂配合设置，卡钳安装于手腕杆体末端并以可绕安装位中心线转动的方式设置；

卡钳包括U形安装架和设置在U形安装架上的钳体，钳体包括固定于安装架上设置的定钳体和以可被驱动开合的方式与定钳体配合对管材进行圆周卡压的动钳体，U形安装架的外侧设置有用于与手腕杆体的末端转动配合的安装轴。

定钳体和动钳体均包括C形固定架和设置在C形固定架内侧并用于钳体整体合拢时对管材形成圆周卡压的弧形卡压体，定钳体和动钳体的C形固定架相对设置。

进一步，动钳体的C形固定架的一端与U形固定架的开口一侧铰接形成铰接配合端，另一端形成活动开合端，且动钳体以可被驱动绕与U形固定架的铰接点中心转动的方式设置。

进一步，支撑臂包括竖直设置的第一臂体和形成支撑臂末端的第二臂体，第二臂体以可在竖直平面内做俯仰运动的方式与第一臂体配合设置。

进一步，卡压装置还包括底座，第一臂体以可绕自身中心线转动的方式与底座配合。

进一步，卡压装置还包括设置在手腕杆体与末端臂连接处的俯仰驱动机构，俯仰驱动机构包括可相对末端臂上下往复移动的齿条、与末端臂的末端转动配合并与手腕杆体的主体部固定连接的齿轮部和固定于末端臂上并用于驱动齿条上下往复移动的第一驱动装置，齿轮部与齿条常啮合设置。

进一步，底座包括底板和竖直固定设置在底板的支撑套筒，第一臂体下端与支撑套筒同轴转动配合。

进一步，卡压装置还包括臂体驱动机构，臂体驱动机构包括臂体驱动电机、与臂体驱动电机的动力输出端配合的第一主动齿轮和与第一主动齿轮啮合并圆周固定在第一臂体外侧的第一从动齿轮。

进一步，卡压装置还包括设置在卡钳与手腕杆体连接处的卡钳转动驱动机构，卡钳转动驱动机构包括第二驱动装置和在驱动装置的动力输出端与安装轴间传递动力并用于驱动卡钳的传动副。

进一步，传动副包括第二主动齿轮和与第二主动齿轮常啮合的第二从动齿轮，第二主动齿轮安装于第二驱动装置的动力输出端，第二从动齿轮圆周固定设置在安装轴的外侧。

本发明的有益效果：本发明的管材连接用卡压装置，通过机械臂对卡钳进行驱动调整角度和方位，卡钳可实现在竖直平面内的俯仰运动、在横向平面内的摆动运动和绕安装位中心线的转动运动，实现多角度调整；并由于设置机械臂对卡钳进行支撑，使得卡钳整体的承受荷载的能力大大提高，卡钳可根据需要设置较大的尺寸规格，可适用于公称直径在100以上的大口径金属管件，甚至是公称直径达到350的超大口径金属管件，无需多人操作即可一次性完成对大口径管件的卡压，提高大口径管件卡压效率的前提下，还能保证卡压质量，填补了现有技术中缺少专门针对大口径管材使用的卡压设备的市场空白，消除现有技术中存在的不能对大口径不锈钢刚管材进行卡压连接的技术壁垒，；另外，本发明管材连接用卡压装置中，无论是机械臂的运动，还是卡钳自身的开合运动，均可通过电控控制，整体装置的自动化程度大大提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明中卡钳相对机械臂做俯仰运动的状态示意图；

图3为本发明中第二臂体相对第一臂体做俯仰运动的状态示意图；

图4为本发明中卡钳的动钳体被驱动开合的状态示意图；

图5为本发明中手腕杆体与末端臂的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围内。

本发明提出一种管材连接用卡压装置。

参照图1-图5，图1为本发明整体结构示意图，图2为本实用新型中卡钳相对机械臂做俯仰运动的状态示意图，图3为本发明中第二臂体相对第一臂体做俯仰运动的状态示意图，图4为本发明中卡钳的动钳体被驱动开合的状态示意图，图5为本发明中手腕杆体与末端臂的连接结构示意图，如图所示：本实施例的管材连接用卡压装置，包括机械臂和设置在机械臂末端的卡钳，机械臂包括臂体组件和以可在竖直平面内做俯仰运动的方式设置于臂体组件末端的手腕杆体1，卡钳以可绕安装位中心线转动的方式安装于手腕杆体1末端；臂体组件包括支撑臂和形成臂体组件末端的末端臂2，末端臂2以在横向平面内往复摆动的方式设置于支撑臂末端；即手腕杆体1带动卡钳做竖直平面内的俯仰运动，末端臂2带动卡钳做横向平面内的摆动运动，在卡钳与手腕杆体1的安装位处，卡钳可绕安装位的中心线做转动运动，从而实现卡钳的多角度调整；卡钳的俯仰运动、摆动运动和转动运动均可通过电机驱动的方式实现，当然也可通过现有的其它机械机构实现，只要能实现相对应的运动即可；另外，卡钳用于对管件连接时的卡压，卡钳的具体结构可为现有任一可实现对管件卡压连接的卡钳结构，且卡钳的尺寸可根据需要进行设置，以适用于大口径或超大口径的金属管件。

本实施例中，支撑臂包括竖直设置的第一臂体3和形成支撑臂末端的第二臂体4，第二臂体4以可在竖直平面内做俯仰运动的方式与第一臂体3配合设置；支撑臂为大臂结构，支撑臂相对末端臂2和手腕杆体1体积较大，可对卡钳提供较高的支撑力，使得卡钳具有较高的荷载承载力；第二臂体4 与第一臂体3的端部转动配合，可通过伺服电机驱动，或通过伸长液压缸5 驱动；另外，第二臂体的末端设置用于驱动末端臂横向摆动的电机25。

本实施例中，还包括底座，第一臂体3以可绕自身中心线转动的方式与底座配合；第一臂体3可通过轴承与底座配合设置，然后设置臂体驱动机构驱动第一臂体3转动，臂体驱动机构包括臂体驱动电机6、与臂体驱动电机 6的动力输出端配合的第一主动齿轮7和与第一主动齿轮7啮合并圆周固定在第一臂体3外侧的第一从动齿轮8，当臂体驱动电机工作时，通过第一主动齿轮7带动第一从动齿轮8转动，从而实现第一臂体3的转动。

本实施例中，卡钳包括U形安装架9和设置在U形安装架9开口处的钳体，钳体包括固定于安装架上设置的定钳体10和以可被驱动开合的方式与定钳体10配合用于夹持管道的动钳体11，U形安装架9的外侧设置有用于与手腕杆体1的末端转动配合的安装轴12；其中，定钳体10固定设置在U 形安装架9内，动钳体11设置在U形安装架9的开口位置处。

本实施例中，定钳体10和动钳体11均包括C形固定架(图中为C形固定架13和C形固定架13a)和设置在C形固定架(图中为C形固定架13和 C形固定架13a)内侧并用于钳体合拢时对管件形成圆周卡压的弧形卡压体(图中为弧形卡压体14和弧形卡压体14a)，且定钳体10和动钳体11的C 形固定架(图中为C形固定架13和C形固定架13a)相对设置；其中，弧形卡压体(图中为弧形卡压体14和弧形卡压体14a)壳为金属材料制成，也可为具有弹性的压缩材料制成，弧形卡压体(图中为弧形卡压体14和弧形卡压体14a)上设置有用于对管道卡压的卡压槽，以与管件上的凸环相适配进行卡压，定钳体10的弧形卡压体(图中为弧形卡压体14和弧形卡压体 14a)和动钳体11上的弧形卡压体(图中为弧形卡压体14和弧形卡压体14a) 可均为分别独立设置的一体结构，也可为沿对应C形固定架(图中为C形固定架13和C形固定架13a)的内侧设置的多个卡压单体共同形成。

本实施例中，动钳体11的C形固定架13a的一端与U形固定架的开口一侧铰接形成铰接配合端，另一端形成活动开合端，且动钳体11以可被驱动绕与U形固定架的铰接点中心转动的方式设置；在动钳体11的C形固定架13a的铰接配合端的外侧设置有伸出U形固定架的连杆部15，在U形固定架的外侧设置有伸缩液压缸16以对连杆部15形成驱动带动动钳体11整体绕铰接点转动进行开合。

本实施例中，还包括设置在手腕杆体1与末端臂2连接处的俯仰驱动机构，俯仰驱动机构包括可相对末端臂2上下往复移动的齿条17、与末端臂2 的末端转动配合并与手腕杆体1的主体部固定连接的齿轮部18和固定于末端臂2上并用于驱动齿条17上下往复移动的第一驱动装置19，齿轮部18 与齿条17常啮合设置；在末端臂2的末端形成有U形连接臂，手腕杆体1 的齿轮部18位于U形连接臂的两侧壁之间并通过转轴转动配合，在U形连接臂内还设置有与齿轮部18配合的齿条17，第一驱动装置19为伸缩液压缸，其可驱动齿条17相对手腕杆体1上下移动，从而实现齿轮部18的转动，进而实现由手腕杆体1带动卡钳做俯仰运动。

本实施例中，还包括设置在卡钳与手腕杆体1连接处的卡钳转动驱动机构，卡钳转动驱动机构包括第二驱动装置20和在驱动装置的动力输出端与安装轴12间传递动力并用于驱动卡钳的传动副；第二驱动装置20为伺服电机，传动副可为齿轮传动副，也可为链传动副，本实施例中，传动副包括第二主动齿轮21和第二从动齿轮22，第二主动齿轮21安装于第二驱动装置 20的动力输出端，第二从动齿轮22圆周固定设置在安装轴12的外侧。

本实施例中，底座包括底板23和竖直固定设置在底板的支撑套筒24，第一臂体3下端与支撑套筒同轴转动配合。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种管材连接用卡压装置，其特征在于：包括机械臂和设置在机械臂末端的卡钳，所述机械臂包括臂体组件和手腕杆体，所述臂体组件包括支撑臂和以在横向平面内往复摆动的方式设置于所述支撑臂末端的末端臂，所述手腕杆体以可在竖直平面内做俯仰运动的方式与末端臂配合设置，所述卡钳安装于所述手腕杆体末端并以可绕安装位中心线转动的方式设置；

所述卡钳包括U形安装架和设置在U形安装架上的钳体，所述钳体包括固定于安装架上设置的定钳体和以可被驱动开合的方式与定钳体配合对管材进行圆周卡压的动钳体，所述U形安装架的外侧设置有用于与手腕杆体的末端转动配合的安装轴；所述定钳体和所述动钳体均包括C形固定架和设置在C形固定架内侧并用于钳体整体合拢时对管材形成圆周卡压的弧形卡压体，所述定钳体和所述动钳体的C形固定架相对设置。

2.根据权利要求1所述的管材连接用卡压装置，其特征在于：所述动钳体的C形固定架的一端与U形固定架的开口一侧铰接形成铰接配合端，另一端形成活动开合端，且所述动钳体以可被驱动绕与U形固定架的铰接点中心转动的方式设置。

3.根据权利要求1所述的管材连接用卡压装置，其特征在于：所述支撑臂包括竖直设置的第一臂体和形成支撑臂末端的第二臂体，所述第二臂体以可在竖直平面内做俯仰运动的方式与第一臂体配合设置。

4.根据权利要求1所述的管材连接用卡压装置，其特征在于：所述卡压装置还包括底座，所述第一臂体以可绕自身中心线转动的方式与所述底座配合。

5.根据权利要求1所述的管材连接用卡压装置，其特征在于：所述卡压装置还包括设置在手腕杆体与末端臂连接处的俯仰驱动机构，所述俯仰驱动机构包括可相对末端臂上下往复移动的齿条、与末端臂的末端转动配合并与手腕杆体的主体部固定连接的齿轮部和固定于末端臂上并用于驱动齿条上下往复移动的第一驱动装置，所述齿轮部与所述齿条常啮合设置。

6.根据权利要求1所述的管材连接用卡压装置，其特征在于：所述底座包括底板和竖直固定设置在底板的支撑套筒，所述第一臂体下端与所述支撑套筒同轴转动配合。

7.根据权利要求6所述的管材连接用卡压装置，其特征在于：所述卡压装置还包括臂体驱动机构，所述臂体驱动机构包括臂体驱动电机、与臂体驱动电机的动力输出端配合的第一主动齿轮和与第一主动齿轮啮合并圆周固定在第一臂体外侧的第一从动齿轮。

8.根据权利要求1所述的管材连接用卡压装置，其特征在于：所述卡压装置还包括设置在卡钳与手腕杆体连接处的卡钳转动驱动机构，所述卡钳转动驱动机构包括第二驱动装置和在驱动装置的动力输出端与所述安装轴间传递动力并用于驱动卡钳的传动副。

9.根据权利要求8所述的管材连接用卡压装置，其特征在于：所述传动副包括第二主动齿轮和与第二主动齿轮常啮合的第二从动齿轮，第二主动齿轮安装于第二驱动装置的动力输出端，第二从动齿轮圆周固定设置在安装轴的外侧。