CN111185492A - 船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构及弯管机和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构及弯管机和方法，属于机械加工领域。该夹弯一体机构包括夹持装置和定位装置，所述定位装置包括横向移动机构和竖向移动机构；所述竖向移动机构安装在横向移动机构的移动部件上，所述竖向移动机构的移动部件上装有用于检测法兰安装孔位置的检测部件。其能够精确地定位法兰安装孔的位置，节省时间。该夹弯方法采用上述夹弯一体机构对带法兰的管件进行夹持，能够快速地定位并调节带法兰的管件的法兰安装孔的位置，提高折弯精度。该折弯机具备上述一种夹弯一体机构，能够实现对带法兰的管件的夹持和位置的调整，制备出符合使用要求的弯管。

Description

船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构及弯管机和方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，更具体地说，涉及船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构及弯管机和方法。

背景技术

机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程，其中，管件折弯就属于机械加工的一种。弯管机就是用于弯管的最常用的折弯设备，使用弯管机在对管件进行折弯操作时，需要先控制夹持装置将管件夹紧，再对管件进行折弯。加工后的管件在实际安装工作中，经常需要通过法兰安装在一些设备上，因此需要在管件上安装法兰，通常为焊接。由于管件在折弯后呈弧形结构，导致在折弯位置安装法兰极其不便，因此，若是有弯管机可以直接对已经安装法兰的管件进行折弯加工，必然会具备较高的市场价值。但是，如果在直管上安装法兰后再对管件进行折弯的话，必须保证法兰安装孔的位置与管件的折弯方向的相对位置符合实际安装要求，否则管件折弯后就无法通过法兰安装到所要安装的设备上。

例如，弯管机对安装了法兰的管件在竖直方向上进行折弯，折弯时要求法兰的其中一个安装孔处于法兰的竖直中心线上(由于法兰的安装孔是沿其中心均匀分布，因此确定一个安装孔的位置即可确定其余安装孔的位置；竖直中心线至位于竖直方向上且经过法兰中心点的直线)，此时折弯后的管件两端的法兰可以刚好安装在设备上。但是，如果法兰的安装孔没有处于法兰的竖直中心线上，如果想要将这一端的法兰安装在设备的相应位置，就需要转动法兰的角度，使法兰上安装孔位置与安装部位的安装孔的位置相对应，但因为法兰转动了角度，管件也转动了角度，且管件是弯管，因此另一端的法兰的位置必然与另一端安装部位的位置无法对应起来，从而导致弯管无法安装在设备上。

现有的弯管机尚没有针对这种带法兰管件折弯时的精确定位措施，只能通过人工进行把握调节，一方面费时费力，影响弯管机的工作效率，另一方面人工调整的误差率较高，很有可能导致成品弯管无法安装在设备上。

如中国专利申请号为：CN201710161817.0，公开日为：2017年7月14日的专利文献，公开了一种夹持机构及具有其的弯管机。夹持机构包括安装基础；夹头，可活动地设置于安装基础上；锁紧组件，与安装基础相连接；驱动部，与安装基础相邻设置，驱动部可驱动锁紧组件运动，使锁紧组件具有将夹头锁止的锁止位置，以及将夹头解锁的解锁位置。采用驱动部驱动锁紧组件就能够实现将夹头从安装基础上拆卸达到对夹头进行更换的目的。避免了采用现有技术中通过人工对夹头进行拆卸进行更换的方式，有效地缩短了对夹头进行更换的时间，提高了夹头更换的效率。

又如申请人曾申请的中国专利申请号为：CN201811427052.1，公开日为：2019年1月22日的专利文献，公开了一种数控弯管机弹性夹持装置，属于数控弯管机领域。它包括旋转杆和用于驱动旋转杆转动的旋转驱动机构；所述旋转驱动机构包括伺服电机、转角箱体和后轴承盖；所述后轴承盖安装在转角箱体的后端，旋转杆的后端从转角箱体的前端穿入，延伸至后轴承盖内；所述转角箱体内并排设置一组套装在旋转杆上的前径向轴承和前轴向轴承，后轴承盖内也并排设置一组套装在旋转杆上的后径向轴承和后轴向轴承；所述伺服电机安装在转角箱体上，并传动连接旋转杆。该发明通过优化旋转杆的旋转支撑结构，保证旋转杆与弹性夹头的轴线同轴，以及旋转的稳定性，保证弯管机长久使用的加工精度。

上述两种方案均对弯管机夹持管件的装置做出了技术上的改进，但是，二者的方案并不能解决前面提到的先在直管上安装法兰，再对直管进行折弯时法兰的安装孔的位置无法精确定位和调节的问题，且现有技术中也上没有解决该问题的折弯机。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有的折弯机在对已经安装法兰的直管进行折弯时，很难对法兰的安装孔的位置进行精确定位和调节的问题，本发明提供一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，能够在夹持带法兰的管件时，精确定位并调节法兰安装孔的位置，减少人工调节产生的误差。

本发明还提供一种夹弯方法，采用上述一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，能够快速地定位并调节带法兰的管件的法兰安装孔的位置，提高折弯精度。

本发明还提供一种弯管机，具备上述一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，能够实现对带法兰的管件的夹持和位置的调整，制备出符合使用要求的弯管。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，包括定位装置，所述定位装置包括横向移动机构和竖向移动机构；所述竖向移动机构安装在横向移动机构的移动部件上，所述竖向移动机构的移动部件上装有用于检测法兰安装孔位置的检测部件。

作为技术方案的进一步改进，所述检测部件为传感器。

作为技术方案的进一步改进，所述检测部件为水平设置的销钉。

作为技术方案的进一步改进，所述横向移动机构包括横向驱动缸和安装在横向驱动缸的活塞杆前端的横向滑块，所述竖向移动机构与横向滑块固定连接。

作为技术方案的进一步改进，所述竖向移动机构包括安装在横向滑块上的竖向驱动缸和竖向滑块；所述竖向驱动缸的活塞杆的伸缩方向垂直于横向驱动缸的活塞杆的伸缩方向，竖向驱动缸的活塞杆前端固定连接竖向滑块；所述检测部件安装在竖向滑块上。

作为技术方案的进一步改进，所述横向驱动缸上沿横向驱动缸的活塞杆的伸缩方向设有横向导轨，所述横向滑块上设有与横向导轨相配合的横向导向块。

作为技术方案的进一步改进，所述竖向驱动缸上沿竖向驱动缸的活塞杆的伸缩方向设有竖向导轨，所述竖向滑块上设有与竖向导轨相配合的竖向导向块。

作为技术方案的进一步改进，还包括夹持装置，所述夹持装置包括推套、安装在推套前端的弹性夹头、驱动机构和用于检测推套转动角度的角度检测装置；所述定位装置位于弹性夹头的上方，当其检测部件与弹性夹头的中心处于同一高度时，检测部件位于推套的轴线所在的直线上。

一种管件夹持方法，采用上述一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构对带法兰的管件进行夹持，包括以下步骤：

一、将带法兰的管件安装至夹持装置上，弹性夹头夹紧法兰；

二、设法兰安装孔在法兰上的最高位置处为a点，将检测部件移动至可以检测a点的位置，转动推套，当检测部件检测到一个法兰安装孔到达a点时，角度检测装置记录推套转动角度为x，继续沿同方向转动推套，当检测部件检测到又一个法兰安装孔到达a点时，推套停止转动，角度检测装置记录推套转动角度为y，得到两个相邻的法兰安装孔与法兰中心连线的夹角为y-x；

三、依据两个相邻的法兰安装孔与法兰中心连线的夹角转动推套，使法兰处于预定的位置。

一种弯管机，包括弯管设备和夹弯一体机构，所述夹弯一体机构为上述一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，包括安定位装置，当弯管机对已经安装过法兰的管件进行折弯操作时，该定位装置可以很好地对法兰安装孔的位置进行定位，从而使工作人员可以根据定位的安装孔位置调整法兰安装孔至预定的位置，实现带法兰管件的折弯操作，调节方便且精度较高，节省了人力物力；

(2)本发明一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，当采用传感器作为检测法兰安装孔位置的检测部件时，当法兰安装孔经过检测位置时，由于安装孔为通孔结构，因此传感器可以检测到该处法兰壁厚的变化，从而发出信号，检测精确快捷；

(3)本发明一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，当采用销钉作为检测法兰安装孔位置的检测部件时，当法兰安装孔经过检测位置时，销钉紧贴于检测位置的法兰端面上，同时横向移动机构对销钉施加一个微小的向法兰一侧的拉力，当法兰安装孔经过检测位置时，销钉会在拉力作用下插入安装孔内，从而使法兰停止转动，另外，由于管件另一端的重力作用，法兰容易倾斜，而销钉的前端面紧贴于法兰的端面，当二者的端面之间存在缝隙时，则说明法兰处于倾斜状态，因此，销钉还具备检测法兰是否处于倾斜状态的功能，确保管件折弯的精确性；

(4)本发明一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，其横向移动机构和竖向移动机构均分别设有导向部件，确保二者的移动方向的精确性，从而提高检测部件的检测精度；

(5)本发明一种管件船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，还包括夹持装置，与定位装置相配合，能够精确地定位到法兰安装孔的位置，并根据定位到的位置转动法兰，将法兰安装孔转动到预定的位置，从而制备出符合使用要求的弯管，定位精准，调节方便；

(6)本发明一种夹弯方法，采用上述一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，能够精准快捷地将法兰安装孔的位置调节到预定的位置，制备出符合使用要求的弯管，定位精准，调节方便；

(7)本发明一种弯管机，采用上述一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，能够对已经安装法兰的管件进行折弯操作，并制备出符合使用要求的弯管。

附图说明

图1为装有管件的夹弯一体机构的工作示意图；

图2为夹弯一体机构的主视图；

图3为夹弯一体机构的轴测图；

图4为定位装置的主视图；

图5为定位装置的轴测图；

图6为销钉的结构示意图；

图中：1、横向移动机构；11、横向驱动缸；12、横向滑块；2、竖向移动机构；21、检测部件；22、竖向驱动缸；23、竖向滑块；3、夹持装置；31、推套；32、弹性夹头；33、驱动机构。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，包括定位装置和夹持装置3，其中，定位装置安装在夹持装置3的上方，当弯管机对已经安装法兰的管件进行折弯操作时，该定位装置可以定位法兰安装孔的位置，防止折弯后的管件的法兰的安装孔无法与安装位置的孔位相匹配。该定位装置主要包括横向移动机构1和竖向移动机构2，下面对其具体结构和工作原理进行详细描述。需要提到的是，为了方便描述，本实施例中对定位装置的各个方向和位置的描述均是建立在将其安装在弯管机的夹持装置3上，且夹持装置3的推套31的轴线为水平的情况时，其并不对定位装置的具体结构起到限定性的解释。

如图4和图5所示，横向移动机构1包括横向驱动缸11和横向滑块12。本实施例中，横向驱动缸11的整体为长方体结构，其活塞杆在水平方向上伸缩，活塞杆前端固定连接横向滑块12。为了确保横向滑块12移动方向的精确性，并对横向滑块12起到一定的支撑作用，减小活塞杆承受的压力。本实施例将横向滑块12设置为L型结构，当活塞杆处于完全收缩的状态时，横向滑块12形成直角的两个内侧面分别与横向驱动缸11的上端面和其中一个侧面相贴合。横向驱动缸11的活塞杆前端固定连接横向滑块12的一个内侧面，横向驱动缸11的上端面沿活塞杆的伸缩方向设有横向导轨，横向滑块12的另一个内侧面上则设有与横向导轨相配合的横向导向块。

竖向移动机构2包括竖向驱动缸22、竖向滑块23和检测部件21。其中，竖向驱动缸22安装在横向滑块12上，与横向驱动缸11的结构基本一样，其活塞杆的伸缩方向垂直于横向驱动缸11的活塞杆的伸缩方向，在竖直方向上向下伸缩。在横向滑块12的安装空间不够的情况下，为了给竖向驱动缸22提供安装控件，可以在横向滑块12上装有一些安装板，如图4和图5所示。竖向滑块23的结构也为与横向滑块12基本一样的L型结构，其一个内侧面与竖向驱动缸22的活塞杆前端固定连接，另一个内侧面则与竖向驱动缸22相对于横向驱动缸11的一个侧面相贴合。该竖向驱动缸22的侧面上沿竖向驱动缸22的活塞杆的伸缩方向设有竖向导轨，竖向滑块23与之相贴合的内侧面上则设有与竖向导轨相配合的竖向导向块。横向驱动缸11和竖向驱动缸22可以采用油缸或气缸，本实施例采用气缸。

检测部件21安装在竖向滑块23上。为了使检测部件21更好地对法兰安装孔的位置进行检测，本实施例在竖向滑块23的下部装有一块安装板，安装板的下端伸出竖向滑块23的下端，检测部件21就安装在安装板伸出竖向滑块23的部分上。检测部件21可以采用传感器或销钉。

当采用传感器时，传感器的最优选择为距离传感器，传感器的检测位置为法兰安装在加持装置3上时，法兰安装孔在法兰上的最高的位置时的中心点，即该位置处于法兰的中心竖直线上。当法兰安装孔处于该检测位置时，由于检测位置的法兰壁厚发生变化，传感器会感应到并发出电信号。

当采用销钉时，销钉水平贯穿竖向滑块22上的安装板，其端面平整且轴线垂直于法兰的端面。工作时，将销钉移动至轴线正对于上述传感器的检测位置处，横向移动机构1控制销钉后移，使销钉顶住法兰端面，且横向移动机构1仍然为销钉施加一个微小的向后的拉力，从而当法兰转动，法兰安装孔经过检测位置时，销钉可以刚好插入安装孔中，实现定位效果。另外，由于管件的重量一般较重，将其安装至夹持装置3上时，另一端的管件重量很容易使得管件和法兰呈倾斜状态。而管件处于水平状态时，由于销钉的端面平整且轴线正对于法兰的端面，将销钉顶住法兰端面时，二者之间是没有缝隙存在的，如果法兰和管件倾斜，那么二者之间就会有缝隙存在，因此，销钉还具备检测法兰是否处于倾斜状态的功能，确保管件折弯的精确性。

夹持装置3包括推套31、设置在推套31前端的弹性夹头32以及驱动推套31转动和弹性夹头32开合的驱动机构33。夹持装置3采用现有技术中常见的弯管机夹持装置均可实现夹持目的，故对其具体结构和工作原理不做详细描述。如申请人此前申请的一件专利名称为：一种数控弯管机弹性夹持装置，专利申请号为：CN201811427052.1的专利文献，该文献里的夹持装置即可作为本实施例的夹持装置3使用。

定位装置安装在弹性夹头32的上方，具体的，如图1至图3所示，在推套31的上端装有一块用于安装定位装置的安装板，安装板的前端靠近弹性夹头32的位置。当推套31处于水平状态时，定位装置的横向驱动缸11安装在安装板的前端，横向驱动缸22则位于弹性夹头32的前方。需要注意的是，横向驱动缸11的活塞杆的伸缩方向平行于推套31的轴线，竖向驱动缸22的活塞杆的伸缩方向处于竖直方向上，且当检测部件21与弹性夹头32的中心处于同一高度时，检测部件21位于推套31的轴线所在的直线上，即检测部件21与弹性夹头32的端面贴合时，检测部件21的移动路线与弹性夹头32的竖直中心线重合。

角度检测装置安装在夹持装置3或者定位装置或者弯管机的其余位置均可，本实施例安装在夹持装置3上，采用编码器作为角度检测装置，其作用主要用于检测推套31的转动角度，即法兰的转动角度。

下面对该夹弯一体机构怎样夹持带法兰的管件，并调节法兰安装孔的夹持方法进行详细描述。

一、将带法兰的管件安装至夹持装置3上后，控制弹性夹头32夹紧法兰，调整角度检测装置的角度记录度数为0。

二、设法兰安装孔在法兰上的最高位置处的中心点为a点(即实施例1的传感器的检测位置)后，根据检测部件21的不同选择下面两步骤的其中一个：

(1)当检测部件21为传感器时，将传感器移动至可以检测a点的位置，转动推套31，当传感器检测到一个法兰安装孔到达a点时，角度检测装置记录推套31转动角度为x。继续沿同方向转动推套31，当检测部件21检测到第二个法兰安装孔到达a点时，推套31停止转动，角度检测装置记录推套31转动角度为y，从而得到两个相邻的法兰安装孔与法兰中心连线的夹角为y-x。传感器精确检测a点的方法可以采取如下形式，如将法兰安装孔在法兰最高位置处时，安装孔的所有位置均设为感应位置，当所有感应位置均被传感器感应到时，角度检测装置才记录转动角度。

(2)当检测部件21为销钉时，将销钉移动至a点并顶住法兰端面，同时横向移动机构1给销钉施加一个微小的向后的拉力，转动推套31，当一个法兰安装孔到达a点时，销钉在拉力的作用下插入安装孔内，法兰停止转动，角度检测装置记录推套31转动角度为x。移动销钉离开安装孔，转动法兰，并再次使销钉顶住a点的法兰端面，当第二个法兰安装孔到达a点时，销钉再一次插入安装孔内，法兰停止转动，角度检测装置记录推套31转动角度为y，从而得到两个相邻的法兰安装孔与法兰中心连线的夹角为y-x。由于法兰安装孔具备一定的孔径，可能导致销钉插入安装孔后，与安装孔之间仍存在缝隙，使得检测精度不够。因此，可以将销钉的直径设置成比安装孔直径稍小，从而尽可能提高检测精度。另外，可以将销钉与法兰接触的一端设置成如图6所示的阶梯圆台结构，销钉直径设置成比安装孔直径稍小，圆台直径小于销钉直径。当安装孔经过a点时，圆台段可以比较容易地插入安装孔内，从而防止销钉直径与安装孔直径过于接近而导致销钉没有插入安装孔的情况，提高检测精度。

三、当检测部件21检测到第二个法兰安装孔经过a点后，如果需要安装孔的位置处于a点，则无需对其进行调节。如果需要两个安装孔的中间位置处于a点所在的法兰竖直中心线上，则可以转动(y-x)/2角度的推套31。同理，需要两个安装孔的1/3、1/4等位置时，转动相应的角度即可。

综上所述，本实施例的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构和夹持方法，能够在夹持带法兰的管件时，精确定位并调节法兰安装孔的位置，减少人工调节产生的误差。

实施例2

一种弯管机，包括弯管设备和夹弯一体机构，其中，夹弯一体机构采用实施例2的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构。该弯管机能够实现对带法兰的管件的夹持和位置的调整，制备出符合使用要求的弯管。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，包括定位装置，其特征在于：所述定位装置包括横向移动机构(1)和竖向移动机构(2)；所述竖向移动机构(2)安装在横向移动机构(1)的移动部件上，所述竖向移动机构(2)的移动部件上装有用于检测法兰安装孔位置的检测部件(21)。

2.根据权利要求1所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，其特征在于：所述检测部件(21)为传感器。

3.根据权利要求1所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，其特征在于：所述检测部件(21)为水平设置的销钉。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，其特征在于：所述横向移动机构(1)包括横向驱动缸(11)和安装在横向驱动缸(11)的活塞杆前端的横向滑块(12)，所述竖向移动机构(2)与横向滑块(12)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，其特征在于：所述竖向移动机构(2)包括安装在横向滑块(12)上的竖向驱动缸(22)和竖向滑块(23)；所述竖向驱动缸(22)的活塞杆的伸缩方向垂直于横向驱动缸(11)的活塞杆的伸缩方向，竖向驱动缸(22)的活塞杆前端固定连接竖向滑块(23)；所述检测部件(21)安装在竖向滑块(23)上。

6.根据权利要求5所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，其特征在于：所述横向驱动缸(11)上沿横向驱动缸(11)的活塞杆的伸缩方向设有横向导轨，所述横向滑块(12)上设有与横向导轨相配合的横向导向块。

7.根据权利要求6所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，其特征在于：所述竖向驱动缸(22)上沿竖向驱动缸(22)的活塞杆的伸缩方向设有竖向导轨，所述竖向滑块(23)上设有与竖向导轨相配合的竖向导向块。

8.根据权利要求7所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构，其特征在于：还包括夹持装置(3)，所述夹持装置(3)包括推套(31)、安装在推套(31)前端的弹性夹头(32)、驱动机构(33)和用于检测推套(31)转动角度的角度检测装置；所述定位装置位于弹性夹头(32)的上方，当其检测部件(21)与弹性夹头(32)的中心处于同一高度时，检测部件(21)位于推套(31)的轴线所在的直线上。

9.一种夹弯方法，采用权利要求8所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构对带法兰的管件进行夹持，包括以下步骤：

一、将带法兰的管件安装至夹持装置(3)上，弹性夹头(32)夹紧法兰；

二、设法兰安装孔在法兰上的最高位置处为a点，将检测部件(21)移动至可以检测a点的位置，转动推套(31)，当检测部件(21)检测到一个法兰安装孔到达a点时，角度检测装置记录推套(31)转动角度为x，继续沿同方向转动推套(31)，当检测部件(21)检测到又一个法兰安装孔到达a点时，推套(31)停止转动，角度检测装置记录推套(31)转动角度为y，得到两个相邻的法兰安装孔与法兰中心连线的夹角为y-x；

三、依据两个相邻的法兰安装孔与法兰中心连线的夹角转动推套(31)，使法兰处于预定的位置。

10.一种弯管机，包括弯管设备和夹弯一体机构，其特征在于：所述夹弯一体机构为权利要求8所述的一种船舶用法兰管先焊后弯的夹弯一体机构。

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