CN111775111A - 一种自动拧紧装置及大口径非标螺纹自动装拆设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动拧紧装置及大口径非标螺纹自动装拆设备，解决现有螺纹工装的安装存在生产效率低、需要较大的操作空间以及极易损坏工装螺纹的问题。该自动拧紧装置包括螺纹工装抓取单元、螺纹工装自动调整单元、自动拧紧单元和自动拧紧驱动单元；螺纹工装抓取单元包括工装V撑、工装夹紧缸和工装夹臂；螺纹工装自动调整单元用于实现工装V撑的三维位置调整，工装夹臂在工装夹紧缸的驱动下用于夹紧螺纹工装；自动拧紧单元包括拧紧架、第一拧紧减速器、第一拧紧伺服电机、旋转盘、拧紧手指和拧紧进给组件；第一拧紧伺服电机的输出轴通过第一拧紧减速器、拧紧进给组件与旋转盘连接，拧紧手指设置在旋转盘上，用于实现螺纹工装的夹紧。

Description

一种自动拧紧装置及大口径非标螺纹自动装拆设备

技术领域

本发明涉及螺纹装拆设备，具体涉及一种自动拧紧装置及大口径非标螺纹自动装拆设备。

背景技术

在流体输送领域，通常将流体灌装在高强度薄壁型压力管内进行运输，尤其是进行一些有毒有害、可燃性流体的运输时，高强度薄壁型压力管成为首选。为了提高运输效率、适应不同种类流体的输送，要求压力管可以随意拼接，尤其是进行有毒有害的工业废料深度掩埋时，此种类型的无缝压力管需求更为迫切。由于输送介质的差异，使得压力管的长度和直径差异较大。

高强度无缝压力管进行强度和压力试验时，采用螺纹工装封堵其端部。目前，螺纹工装的安装普遍采用人工手动模式，螺纹工装的安装过程中，通过人工加力杠杆方式旋转螺纹工装，使其安装在压力管的两端，此种方式使得工人的劳动强度极大，工作效率极低，进而导致生产效率很低。同时，由于是人工安装螺纹，需要较大的操作空间。此外，因为其输送的介质不同，其螺纹工装多采用非标螺纹，人工装拆螺纹工装时，精度和力矩无法精确实时监测控制，极易损坏工装螺纹。

发明内容

本发明的目的是解决现有螺纹工装的安装存在生产效率低、需要较大的操作空间以及极易损坏工装螺纹的问题，提供一种自动拧紧装置及大口径非标螺纹自动装拆设备。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

一种自动拧紧装置，包括螺纹工装抓取单元、螺纹工装自动调整单元、自动拧紧单元和自动拧紧驱动单元；所述螺纹工装抓取单元包括工装V撑、工装夹紧缸和工装夹臂；所述工装V撑设置在螺纹工装自动调整单元上，所述螺纹工装自动调整单元用于实现工装V撑的三维位置调整；两个工装夹紧缸分别设置在工装V撑的两侧，其旋转轴与工装夹臂连接，所述工装夹臂在工装夹紧缸的驱动下用于夹紧螺纹工装；所述自动拧紧单元包括拧紧架以及设置在拧紧架上的第一拧紧减速器、第一拧紧伺服电机、旋转盘、拧紧手指和拧紧进给组件；所述拧紧架底端设置有拧紧滑块，所述拧紧滑块与支撑装置的支撑导轨相配合，实现自动拧紧单元在支撑装置上的移动；所述第一拧紧伺服电机的输出轴通过第一拧紧减速器、拧紧进给组件与旋转盘连接，所述拧紧手指设置在旋转盘上，用于实现螺纹工装的夹紧；所述拧紧进给组件包括进给弹簧、进给轴套、进给支撑座、进给一轴和进给二轴；所述进给一轴的一端与旋转盘连接，另一端设置有进给安装孔；所述进给支撑座固定安装在拧紧架上，所述进给轴套固定设置在进给支撑座上，所述进给二轴设置在进给轴套内，其一端设置在进给安装孔内，带动进给一轴转动且进给一轴能够在进给轴套内滑动，另一端穿过进给弹簧与第一拧紧减速器的输出轴连接；所述自动拧紧驱动单元用于驱动自动拧紧单元前后移动。

进一步地，所述螺纹工装自动调整单元包括升降机垫板、一维移动组件、自动工装顶起组件和薄型气缸；所述升降机垫板的底端设置有升降滑块，所述升降滑块与支撑装置的支撑导轨相配合，实现螺纹工装自动调整单元在支撑装置上的移动；所述工装V撑设置在一维移动组件上，一维移动组件实现工装V撑的左右移动；所述一维移动组件通过自动工装顶起组件设置在升降机垫板上方，所述自动工装顶起组件包括设置在升降机垫板上的第一螺杆升降机和第一升降伺服电机；所述第一螺杆升降机的输入轴与第一升降伺服电机，输出轴与一维移动组件连接，所述第一升降伺服电机驱动第一螺杆升降机工作，从而实现工装V撑的上下移动；所述薄型气缸的本体安装在拧紧架上，其输出轴与升降机垫板连接，薄型气缸驱动升降机垫板移动，从而实现工装V撑的前后移动。

进一步地，所述一维移动组件的底端设置有升降导向柱，所述升降导向柱穿过设置在升降机垫板上的升降导向孔，实现一维移动组件的定向移动。

进一步地，所述自动拧紧驱动单元包括第二拧紧伺服电机、第二拧紧减速机、拧紧同步带、拧紧主动轮、拧紧从动轮、拧紧丝杠、拧紧惰轮和拧紧螺母；所述第二拧紧伺服电机通过第二拧紧减速机驱动拧紧主动轮转动，所述拧紧主动轮通过拧紧同步带驱动拧紧从动轮转动，所述拧紧从动轮带动与其同轴连接的拧紧丝杠转动，拧紧丝杠驱动与其配合拧紧螺母移动，从而带动与拧紧螺母连接的拧紧架移动，所述拧紧惰轮用于实现拧紧同步带的张紧。

同时，本发明还提供一种大口径非标螺纹自动装拆设备，包括支撑装置、自动夹紧装置、顶升滚转装置和上述的自动拧紧装置；所述支撑装置包括支撑框架和支撑导轨，所述支撑导轨设置在支撑框架上；所述自动拧紧装置设置在支撑装置的两侧，且能够沿支撑装置移动，用于实现螺纹工装的自动安装或拆卸；所述自动夹紧装置设置在支撑装置上，且位于两组自动拧紧装置之间，其能够在支撑装置上移动，用于实现对压力管的夹紧；所述顶升滚转装置设置在支撑装置上，且位于两组自动拧紧装置之间，用于实现对压力管的顶升和滚转。

进一步地，所述顶升滚转装置包括调节机构安装板、支架安装板、第二螺杆升降机、顶升减速机、顶升伺服电机、第一滚转支架、滚转主动调节轮、滚转同步主动轮、滚转同步从动轮、滚转同步带、滚转惰轮和滚转伺服电机；所述调节机构安装板设置在支撑装置上，所述第二螺杆升降机安装在调节机构安装板上，其输入轴通过顶升减速机与顶升伺服电机连接，输出轴穿过调节机构安装板与设置在调节机构安装板上方的支架安装板连接，顶升伺服电机驱动第二螺杆升降机工作，从而实现支架安装板的上下移动；所述第一滚转支架设置在支架安装板，其顶端设为V形结构，所述滚转主动调节轮为两组，分别设置在V形结构的两端；所述滚转伺服电机设置在支架安装板上，其输出轴通过滚转减速器与滚转同步主动轮连接，所述滚转同步主动轮通过滚转同步带驱动两组滚转同步从动轮转动，滚转同步从动轮驱动与其同轴安装的滚转主动调节轮转动，从而实现带动压力管翻转；所述滚转惰轮设置在第一滚转支架上，用于实现滚转同步带的张紧。

进一步地，第二螺杆升降机为T型丝杠升降机，所述支架安装板的底端还设置有顶升导向柱，所述顶升导向柱穿过设置在调节机构安装板上的顶升导向孔，实现支架安装板的定向移动；所述顶升滚转装置还包括第二滚转支架和滚转从动调节轮，所述第二滚转支架设置在支架安装板上，其顶端设为V形结构，所述滚转从动调节轮为两组，分别设置在V形结构的两端，且滚转从动调节轮与滚转主动调节轮的中心线同轴。

进一步地，所述自动夹紧装置包括夹紧支撑板、夹紧V撑、第二夹紧缸、夹紧臂和夹紧箍；所述夹紧支撑板的底端设置有夹紧滑块，所述夹紧滑块与支撑装置的支撑导轨相配合，实现自动夹紧装置在支撑装置上的移动；所述夹紧V撑设置在夹紧支撑板的上端，两侧分别安装有第二夹紧缸，所述第二夹紧缸的旋转轴与夹紧臂连接，所述夹紧箍设置在夹紧臂上，在第二夹紧缸的驱动下，实现对压力管的夹紧。

进一步地，所述自动夹紧装置为多组，所述支撑装置上还设置有夹紧同步组件，所述夹紧同步组件与设置在夹紧支撑板底端的同步安装板连接，用于实现多组自动夹紧装置的同步移动；所述夹紧同步组件包括夹紧同步带、以及设置在支撑装置上的夹紧同步主动轮、夹紧同步从动轮和夹紧同步伺服电机；所述夹紧同步带的两端分别套装在夹紧同步主动轮、夹紧同步从动轮上，且多组自动夹紧装置的同步安装板均与夹紧同步带连接，所述夹紧同步伺服电机驱动夹紧同步主动轮转动，夹紧同步主动轮带动夹紧同步带转动，使得多组自动夹紧装置实现相对同步移动或相背同步移动。

进一步地，所述夹紧V撑的内侧设置有垫块，用于适应不同直径的压力管，所述夹紧箍的内侧设置有毛毡垫，用于增大夹紧箍的摩擦力；所述夹紧V撑上还设置有接近开关，用于检测垫块是否更换为与压力管相匹配的垫块。

与现有技术相比，本发明技术方案具有如下优势：

1.本发明大口径非标螺纹自动装拆设备实现了压力管两端非标螺纹工装的装拆，自动拧紧端在进行螺纹工装的装拆时，全程无人参与，自动上下料，自动夹紧、自动轴向进给、自动拧紧，在进行螺纹装拆过程中，对拧紧数据实时记录、处理、上传和存储，实现了数据的可查询、可追溯。

2.本发明大口径非标螺纹自动装拆设备在压力管的装拆过程中，可兼容长度和口径不同的压力管，根据压力管的型号和长度，自动调节两个夹紧V撑支撑点的距离，可实现对不同长度压力管的夹紧，夹紧V撑上设有摩擦系数较大的仿形夹紧箍，在其夹紧面设置有增大其摩擦系数的毛毡垫，使其摩擦力产生的力矩远远大于装拆螺纹工装所需的力矩，在螺纹工装装拆过程中，压力管不会转动。

3.本发明大口径非标螺纹自动装拆设备的顶升滚转装置可实现压力管绕其水平轴线的转动，螺杆升降机在顶升伺服电机的驱动下启动，将整个顶升滚转装置连同其上的压力管一同顶起，压力管脱离夹紧V撑后停止，滚转伺服电机启动，直至压力管旋转至适宜位置后停止，从而对压力管的位置进行调整，满足测试要求。

4.本发明大口径非标螺纹自动装拆设备的螺杆升降机采用T型丝杠升降机，在断电的情况下，螺杆升降机可实现自锁，避免了压力管滚转过程中的安全隐患。同时，滚转伺服电机可精确控制压力管的滚转角度。

附图说明

图1本发明大口径非标螺纹自动装拆设备的结构示意图；

图2本发明自动拧紧装置的结构示意图；

图3本发明自动拧紧装置的局部结构示意图一；

图4为本发明自动拧紧装置中拧紧进给组件的结构示意图；

图5为自动拧紧装置的局部结构示意图二；

图6为本发明自动拧紧装置中自动拧紧驱动单元的结构示意图；

图7为本发明顶升滚转装置的结构示意图；

图8为本发明顶升滚转装置的局部结构示意图一；

图9为本发明顶升滚转装置的局部结构示意图二；

图10为本发明自动夹紧装置的结构示意图；

图11为本发明自动夹紧装置中夹紧同步组件的结构示意图；

图12为本发明支撑装置的结构示意图。

附图标记：2-自动夹紧装置，3-顶升滚转装置，4-支撑装置，5-自动拧紧装置，6-螺纹工装，7-压力管，201-同步安装板，202-夹紧臂，203-夹紧滑块，204-夹紧支撑板，205-夹紧V撑，206-第二夹紧缸，207-垫块，208-夹紧箍，209-接近开关，210-接近开关安装支架，211-夹紧同步带，212-夹紧同步主动轮，213-夹紧同步从动轮，214-夹紧同步伺服电机，301-滚转伺服电机，302-滚转减速器，303-滚转同步主动轮，304-滚转同步带，305-滚转从动调节轮，306-第二滚转支架，307-滚转惰轮，308-滚转同步从动轮，309-第一滚转支架，310-滚转主动调节轮，311-从动轮转轴，312-从动轮加强板，313-支架安装板，314-调节机构安装板，315-顶升减速机，316-顶升伺服电机，317-减速机安装板，318-顶升导向柱，319-无油衬套，320-第二螺杆升降机，321-主动轮转轴，

41-支撑框架，42-支撑导轨，43-中间挡块，44-滑块挡块，501-第一拧紧伺服电机，502-第一拧紧减速器，503-拧紧进给组件，505-工业相机，506-拧紧架，507-拧紧滑块，508-旋转盘，509-拧紧手指，510-工装V撑，511-工装夹紧缸，512-工装夹臂，513-升降机垫板，514-一维移动组件，515-薄型气缸，516-升降滑块，517-第一螺杆升降机，518-第一升降伺服电机，519-升降导向柱，520-升降导向孔，521-第二拧紧伺服电机，522-第二拧紧减速机，523-拧紧同步带，524-拧紧主动轮，525-拧紧从动轮，526-拧紧丝杠，527-拧紧螺母，528-拧紧惰轮，529-进给弹簧，530-进给轴套，531-进给一轴，532-进给二轴，533-进给支撑座。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供一种大口径非标螺纹自动装拆设备，该设备包括支撑装置4、自动夹紧装置2、顶升滚转装置3和自动拧紧装置5。支撑装置4包括支撑框架41和支撑导轨42，支撑框架41采用化学螺栓固定在厂房地坪上，支撑导轨42设置在支撑框架41上。自动拧紧装置5设置在支撑装置4的两侧，且能够沿支撑装置4移动，用于实现螺纹工装6的自动安装或拆卸；自动夹紧装置2设置在支撑装置4上，位于两组自动拧紧装置5之间，其能够在支撑装置4上移动，用于实现对压力管7的夹紧；顶升滚转装置3设置在支撑装置4上，位于两组自动拧紧装置5之间，用于实现对压力管7的顶升和滚转。

如图2至图6所示，本发明自动拧紧装置5包括螺纹工装抓取单元、螺纹工装自动调整单元、自动拧紧单元和自动拧紧驱动单元。螺纹工装抓取单元包括工装V撑510、工装夹紧缸511和工装夹臂512；工装V撑510设置在螺纹工装自动调整单元上，螺纹工装自动调整单元设置在支撑装置4上，用于实现工装V撑510的三维位置调整；两个工装夹紧缸511分别设置在工装V撑510的两侧，其旋转轴与工装夹臂512连接，工装夹臂512在工装夹紧缸511的驱动下用于夹紧螺纹工装6。

螺纹工装自动调整单元包括升降机垫板513、一维移动组件514、自动工装顶起组件和薄型气缸515；升降机垫板513的底端设置有升降滑块516，升降滑块516与支撑装置4的支撑导轨42相配合，实现螺纹工装自动调整单元和螺纹工装抓取单元在支撑装置4上的移动。工装V撑510设置在一维移动组件514上，一维移动组件514具体可采用无杆气缸，用于实现工装V撑510的左右移动。一维移动组件514通过自动工装顶起组件设置在升降机垫板513上方，自动工装顶起组件包括设置在升降机垫板513上的第一螺杆升降机517和第一升降伺服电机518；第一螺杆升降机517的输入轴与第一升降伺服电机518，输出轴与一维移动组件514连接，第一升降伺服电机518驱动第一螺杆升降机517工作，从而实现工装V撑510的上下移动。为了使工装V撑510的上下移动更为平稳，一维移动组件514的底端设置有升降导向柱519，升降导向柱519穿过设置在升降机垫板513上的升降导向孔520，升降导向孔520上设置有无油衬套，实现一维移动组件514的定向移动。薄型气缸515的本体安装在拧紧架506上，其输出轴与升降机垫板513连接，薄型气缸515驱动升降机垫板513移动，从而实现工装V撑510的前后移动。工业相机505安装一维移动组件514上，且位于工装V撑510侧面，用于对螺纹工装6的排气孔和测压孔进行位置拍照。

自动拧紧单元包括拧紧架506以及设置在拧紧架506上的第一拧紧伺服电机501、第一拧紧减速器502、旋转盘508和拧紧手指509；拧紧架506底端设置有拧紧滑块507，拧紧滑块507与支撑装置4的支撑导轨42相配合，实现自动拧紧单元在支撑装置4上的移动；第一拧紧伺服电机501的输出轴通过第一拧紧减速器502、拧紧进给组件503与旋转盘508连接，拧紧手指509设置在旋转盘508上，用于实现螺纹工装6的夹紧。

如图4所示，拧紧进给组件503包括进给弹簧529、进给轴套530、进给支撑座533、进给一轴531和进给二轴532；进给一轴531的一端与旋转盘508固定连接，另一端设置有进给安装孔；进给支撑座533固定安装在拧紧架506上，进给轴套530固定设置在进给支撑座533上，进给二轴532设置在进给轴套530内，其一端设置在进给安装孔，带动进给一轴531转动且进给一轴531能够在进给轴套530内滑动，另一端穿过进给弹簧529与第一拧紧减速器502的输出轴连接。此时，进给安装孔为台阶孔，台阶孔的小端可设置为矩形孔，进给二轴532的一端设置为与矩形孔相匹配的矩形段，矩形段间隙设置在矩形孔内，此种设置不仅使得进给一轴531可在进给轴套530内滑动，还可使进给二轴532带动进给一轴531转动。同时，其末端设置有限位凸台，限位凸台位于台阶孔的大端，用于实现进给一轴531的限位。

如图5和图6所示，自动拧紧驱动单元设置在支撑装置4上，用于驱动自动拧紧单元前后移动，其包括第二拧紧伺服电机521、第二拧紧减速机522、拧紧同步带523、拧紧主动轮524、拧紧从动轮525、拧紧丝杠526和拧紧螺母527；第二拧紧伺服电机521通过第二拧紧减速机522驱动拧紧主动轮524转动，拧紧主动轮524通过拧紧同步带523驱动拧紧从动轮525转动，拧紧从动轮525带动与其同轴连接的拧紧丝杠526转动，拧紧丝杠526驱动与其配合拧紧螺母527移动，从而带动与拧紧螺母527连接的拧紧架506移动。同时，支撑装置4上还设置有拧紧惰轮528，拧紧惰轮528用于实现拧紧同步带523的张紧。

如图7至图9所示，顶升滚转装置3包括调节机构安装板314、支架安装板313、第二螺杆升降机320、顶升减速机315、顶升伺服电机316、第一滚转支架309、滚转主动调节轮310、滚转同步主动轮303、滚转同步从动轮308、滚转同步带304、滚转伺服电机301、第二滚转支架306和滚转从动调节轮305。调节机构安装板314设置在支撑装置4上，顶升减速机315通过减速机安装板317安装在调节机构安装板314上，第二螺杆升降机320安装在调节机构安装板314上，其输入轴通过顶升减速机315与顶升伺服电机316连接，输出轴穿过调节机构安装板314与设置在调节机构安装板314上方的支架安装板313连接，顶升伺服电机316驱动第二螺杆升降机320工作，从而实现支架安装板313的上下移动。第二螺杆升降机320为T型丝杠升降机，支架安装板313的底端还设置有顶升导向柱318，顶升导向柱318穿过设置在调节机构安装板314上顶升导向孔，顶升导向孔内设置有无油衬套319，第二螺杆升降机320在无油衬套319和顶升导向柱318的作用下，将整个顶升滚转装置3顶起，从而实现压力管7的顶升。

第一滚转支架309设置在支架安装板313，其顶端设为V形结构，滚转主动调节轮310为两组，分别通过主动轮转轴321安装在在V形结构的两端；滚转伺服电机301设置在支架安装板313上，其输出轴通过滚转减速器302与滚转同步主动轮303连接，滚转同步主动轮303通过滚转同步带304驱动两组滚转同步从动轮308转动，滚转同步从动轮308驱动与其同轴安装的滚转主动调节轮310转动，从而实现压力管7翻转。为实现压力管7更加稳定的翻转，支架安装板313上还设置有第二滚转支架306，第二滚转支架306的顶端设为V形结构，底端设置有从动轮加强板312，从动轮加强板312使得第二滚转支架306的支撑更加稳固，滚转从动调节轮305为两组，分别通过从动轮转轴311安装在V形结构的两端，且滚转从动调节轮305与滚转主动调节轮310的中心线同轴，压力管7在滚转主动调节轮310和滚转从动调节轮305的作用下实现更加稳定的顶升和滚转。同时，第一滚转支架309上还设置有滚转惰轮307，滚转惰轮307用于实现滚转同步带304的张紧。

如图10所示，自动夹紧装置2包括夹紧支撑板204、夹紧V撑205、第二夹紧缸206、夹紧臂202和夹紧箍208。夹紧支撑板204的底端设置有夹紧滑块203，夹紧滑块203与支撑装置4的支撑导轨42相配合，实现自动夹紧装置2在支撑装置4上的移动；夹紧V撑205设置在夹紧支撑板204的上端，两侧分别安装有第二夹紧缸206，第二夹紧缸206的旋转轴与夹紧臂202连接，夹紧箍208设置在夹紧臂202上，在第二夹紧缸206的驱动下，夹紧臂202带动夹紧箍208实现对压力管7的夹紧。为适应不同直径的压力管7，夹紧V撑205的内侧设置有可更换的垫块207，为增大夹紧箍208的摩擦力夹，紧箍的内侧设置有毛毡垫。同时，夹紧V撑205上还设置有接近开关209，用于检测垫块(207)是否更换为与压力管(7)相匹配的垫块(207)。

如图11所示，当自动夹紧装置2为多组时，支撑装置4上还设置有夹紧同步组件，夹紧同步组件与设置在夹紧支撑板204底端的同步安装板201连接，用于实现多组自动夹紧装置2的同步移动；夹紧同步组件包括夹紧同步带211、以及设置在支撑装置4上的夹紧同步主动轮212、夹紧同步从动轮213和夹紧同步伺服电机214；夹紧同步带211的两端分别套装在夹紧同步主动轮212、夹紧同步从动轮213上，且多组自动夹紧装置2的同步安装板201均与夹紧同步带211连接，夹紧同步伺服电机214通过直角减速机驱动夹紧同步主动轮212转动，夹紧同步主动轮212带动夹紧同步带211转动，使得多组自动夹紧装置2沿支撑导轨42实现相对同步移动或相背同步移动。

如图12所示，支撑装置4包括支撑框架41、支撑导轨42、滑块挡块44和中间挡块43；支撑框架41采用膨胀螺栓固定在厂房地坪上，支撑导轨42设置在支撑框架41上，滑块挡块44设置在支撑导轨42的两端，用于对自动拧紧装置5的位置进行限定，中间挡块43设置在支撑导轨42的中部，用于对自动夹紧装置2的位置进行限定。

本发明大口径非标螺纹自动装拆设备是压力管7非标螺纹工装的装拆设备，螺纹工装的装拆过程中，可兼容长度和口径不同的压力管7。自动拧紧装置5上设有螺纹工装放置位，螺纹工装放置位为V型支撑，采用V型支撑能实现可靠定位，整个V型支撑安装在滚珠丝杠螺杆升降机上，采用伺服电机驱动，能精确的实现螺纹工装的上下运动，使螺纹工装与压力管7趋于同心，实现螺纹的自动纫扣。

本发明自动拧紧装置5采用第一拧紧伺服电机501进行螺纹工装6的装拆，可根据非标螺纹的型号在第一拧紧伺服电机501控制系统里进行拧紧极限力矩的设置，在整个拧紧过程中，全程实时对拧紧力矩和进给位移进行监测，形成力矩曲线和位移曲线，并将数据进行比对、分析、处理和上传，保存在数据库中，实现了螺纹工装装拆的自动化和信息化。对整个拧紧过程实现了可追溯，对于不同型批次的压力管7和螺纹工装，可在拧紧轴控制系统里进行力矩的设置。

本发明大口径非标螺纹自动装拆设备中，根据装拆产品压力管7的型号和长度，自动调节两个夹紧V撑205支撑点的距离，可实现对不同长度压力管7与螺纹工装装拆的兼容，其夹紧V撑205上设有摩擦系数较大的仿形夹紧箍208，在其夹紧面上设置了增大其摩擦系数的毛毡，使其摩擦力产生的力矩远远大于装拆螺纹工装所需的力矩，在螺纹工装装拆过程中，压力管7不会转动。

本发明顶升滚转装置3可实现压力钢绕其水平轴线的转动，顶升滚转装置3安装在T型丝杠的螺杆升降机上，压力管7两端的螺纹工装安装完毕后，T型丝杠螺杆升降机在伺服电机的驱动下启动，将整个顶升滚转装置3连同其上的压力管7一同顶起，压力管7脱离夹紧V撑205后停止，滚转伺服电机301启动，直至两端带螺纹工装的压力管7旋转至适宜位置后停止，采用T型螺杆，伺服电机在断电的情况下，可实现自锁，避免了压力管7滚转过程中的安全隐患，滚转伺服电机301可精确控制压力管7的滚转角度。

本发明大口径非标螺纹自动装拆设备在进行螺纹工装6安装时，根据本批次的压力管7的直径，人工更换适宜的垫块207，根据本批次压力管7的长度，控制系统自动从后台调用本批次压力管7的拧紧配方，其具体安装和拆卸过程如下：

(一)各运动部件运动至待机位

1)安装在支撑装置4上的夹紧同步伺服电机214启动，驱动夹紧同步主动轮212带动夹紧同步带211转动，从而驱动自动夹紧装置2运动至待机位，自动夹紧装置2上的第二夹紧缸206在电磁阀的作用下打开，带动夹紧臂202上的夹紧箍208打开，使夹紧箍208运动至全开位置；

2)安装在支撑装置4上的第二拧紧伺服电机521驱动拧紧主动轮524转动，拧紧主动轮524通过拧紧同步带523驱动拧紧从动轮525转动，拧紧从动轮525带动与其同轴连接的拧紧丝杠526转动，拧紧丝杠526驱动与其配合拧紧螺母527移动，从而带动自动拧紧装置5运动至待机位。安装在拧紧架506上的薄型气缸515在电磁阀的作用下运动至全开位置，薄型气缸515导杆在升降滑块516和支撑导轨42导向作用下，推动升降机垫板513及其附件运动至待机位。第一升降伺服电机518启动，驱动第一螺杆升降机517顶升一维移动组件514，带动工装V撑510和安装在工装V撑510上的工装夹紧缸511运动至待机位，安装在工装V撑510上的90°左右工装夹紧缸511在电磁阀的作用下处于全关位置；

3)安装在支撑装置4上的顶升伺服电机316启动，带动顶升减速机315驱动第二螺杆升降机320，在顶升导向柱318和无油衬套319导向作用下，顶升滚转装置3运动至待机位。

(二)大口径非标螺纹自动装拆设备上料

1)各运动部件运动至待机位后，向总控发出上料请求，总控确认无误后下达上料命令，机械手收到总控命令后，根据配方抓取相应型号的压力管7，在视觉系统的引导下，将压力管7放置在自动夹紧装置2的夹紧V撑205上，机械手放置完毕后，机械手手爪脱离压力管7。在控制系统命令下，第二夹紧缸206的电磁阀启动，第二夹紧缸206带动夹紧臂202，使夹紧箍208从全开位置向全关位置运动，夹紧箍208的夹紧面完全与压力管7贴合抱死；

2)压力管7上料完毕后，向总控发出螺纹工装6的上料请求，机械手抓取螺纹工装6，空中竖直翻转90°，将螺纹工装6放置在自动拧紧装置5的工装V撑510上，当安装在工装V撑510上的接近开关209检测到螺纹工装6放置完毕后，在电磁阀的作用下，工装夹紧缸511由全关位置运动至全开位置，并将放置完毕的螺纹工装6从法兰面压紧，压紧完成后，机械手手爪脱开移出。

(三)自动拧紧端螺纹工装6的安装

1)压力管7、螺纹工装6上料完毕后，控制系统下达螺纹工装6安装命令，第一升降伺服电机518启动，根据该型号压力管7的安装配方，驱动第一螺杆升降机517带动螺纹工装6运动至配方要求位置后停止，在电磁阀的作用下，一维移动组件514启动，将螺纹工装6运送至安装位置，在薄型气缸515电磁阀的作用下，薄型气缸515由全开位置缩回，将螺纹工装6的法兰卡槽套装在旋转盘508的拧紧手指509上，旋转盘508的盘面与螺纹工装6的法兰平面相贴合；

2)控制系统根据该型号压力管7的配方，第二拧紧伺服电机521启动，驱动第二拧紧减速机522和拧紧同步带523转动，从而使得拧紧丝杠526带动自动拧紧装置5沿支撑导轨42向支撑装置4中部运动，自动拧紧装置5运动至配方要求位置后停止，此时，螺纹工装6进入压力管7端面，进给轴套530内的进给弹簧529处于压缩状态；在电磁阀的作用下，左右90°工装夹紧缸511由全开回到全关位置，第一升降伺服电机518启动，带动第一螺杆升降机517、一维移动组件514、工装V撑510和90°旋转工装夹紧缸511回到初始待机位；

3)第一拧紧伺服电机501启动，带动第一拧紧减速器502、拧紧进给组件503和旋转盘508工作，使得螺纹工装6逆时针旋转1.5～2圈，使螺纹工装6与压力管7自动纫扣，在螺纹工装6自动旋入压力管7的过程中，进给轴套530内的进给弹簧529由压紧状态逐渐恢复原状；纫扣完成后，第一拧紧伺服电机501开始顺时针旋转，当控制系统监测到拧紧力矩突然持续增大时，且螺纹工装6全部旋入压力管7时，螺纹工装6安装完毕。第二拧紧伺服电机521启动，驱动拧紧丝杠526带动自动拧紧装置5回到初始待机位。

(四)压力管7的顶升滚转

1)当螺纹工装6安装完毕后，螺纹工装6上的测压孔和排气孔不可能完全竖直，根据测试要求，位于螺纹工装6上的测压孔和排气孔须竖直布置(测压孔在工装最底端，排气孔在工装最顶端)，因此，对螺纹工装6进行位置调整；安装在工装V撑510上的工业相机505对螺纹工装6的测压孔和排气孔进行拍照，确定出压力管7滚转的角度，上传至控制系统。

2)在第二夹紧缸206的电磁阀作用下，第二夹紧缸206带动夹紧箍208由夹紧位置运动至全开位置，此时自动夹紧装置2对压力管7未抱紧；顶升伺服电机316启动，带动顶升减速机315驱动第二螺杆升降机320工作，在无油衬套319和顶升导向柱318的作用下，第二螺杆升降机320将整个顶升滚转装置3顶起，直至压力管7脱离自动夹紧装置2 2～3mm后停止，在控制系统的命令下，滚转伺服电机301启动，带动滚转减速器302驱动滚转同步主动轮303转动，滚转同步主动轮303通过滚转同步带304驱动两组滚转同步从动轮308转动，滚转同步从动轮308驱动与其同轴安装的滚转主动调节轮310转动，从而实现压力管7沿其轴线的翻转，当滚转至工业相机505给定角度后，滚转伺服电机301停止，顶升伺服电机316启动，驱动第二螺杆升降机320下降至初始待机位后停止，压力管7落座在自动夹紧装置2的夹紧V撑205上；

3)当压力管7滚转完成后，在控制系统的命令下，桁架机械手抓取带螺纹工装的压力管7放置在试验车上，运送到试验车间进行高热、低冷、压力、气密性、腐蚀性试验，此时，自动夹紧装置2回到初始待机位。

(五)自动拧紧端螺纹工装6的拆卸

1)压力管7在试验车间试验完毕后，通过试验车运送至拆卸车间，根据本批次无缝压力管7的型号，夹紧同步伺服电机214驱动自动夹紧装置2运动至指定位置后停止，桁架机械手抓取压力管7放置在自动夹紧装置2的夹紧V撑205上，第二夹紧缸206带动夹紧臂202和夹紧箍208由全开位置向全关位置运动，夹紧箍208的夹紧面完全与压力管7贴合抱死；

2)在控制系统的命令下，第一升降伺服电机518启动，驱动第一螺杆升降机517带动一维移动组件514和工装V撑510运动至配方要求位置后停止，一维移动组件514启动，将工装V撑510运送至要求位置，薄型气缸515在电磁阀的作用下，运动至全开位置后停止；

3)第二拧紧伺服电机521启动，驱动拧紧丝杠526使自动拧紧装置5运动至要求位置，此时，旋转盘508的拧紧手指509的插入螺纹工装6的法兰卡槽内，旋转盘508的盘面与螺纹工装6法兰平面相贴合，此时，进给轴套530内的进给弹簧529处于自由状态，在控制系统的命令下，第一拧紧伺服电机501启动，使螺纹工装6顺时针旋转，在旋转过程中，螺纹工装6逐渐与压力管7脱离，进给轴套530内的进给弹簧529处于压缩状态，直至控制系统检测到拧紧力距突然减小，此时，螺纹工装6完全脱离压力管7；

4)在控制系统的命令下，薄型气缸515由全开位置向全关位置运动，工装V撑510在薄型气缸515的作用下，将螺纹工装6落座在工装V撑510上，工装夹紧缸511由全关位置运动至全开位置，将螺纹工装6完全夹紧；第二拧紧伺服电机521启动，使自动拧紧装置5运动至支撑装置4端部的初始位置后停止；

5)在控制系统的命令下，薄型气缸515由当前位置运动至全开位置，此时旋转盘508上的拧紧手指509与螺纹工装6完全脱开，桁架机械手三爪伸入螺纹工装6的卡槽，三爪将螺纹工装6完全夹住，在控制系统的命令下，左右工装夹紧缸511由全开位置运动至全关位置，桁架机械手将螺纹工装6抓走。

Claims (10)

1.一种自动拧紧装置，其特征在于：包括螺纹工装抓取单元、螺纹工装自动调整单元、自动拧紧单元和自动拧紧驱动单元；

所述螺纹工装抓取单元包括工装V撑(510)、工装夹紧缸(511)和工装夹臂(512)；所述工装V撑(510)设置在螺纹工装自动调整单元上，所述螺纹工装自动调整单元用于实现工装V撑(510)的三维位置调整；两个工装夹紧缸(511)分别设置在工装V撑(510)的两侧，其旋转轴与工装夹臂(512)连接，所述工装夹臂(512)在工装夹紧缸(511)的驱动下用于夹紧螺纹工装(6)；

所述自动拧紧单元包括拧紧架(506)以及设置在拧紧架(506)上的第一拧紧减速器(502)、第一拧紧伺服电机(501)、旋转盘(508)、拧紧手指(509)和拧紧进给组件(503)；所述拧紧架(506)底端设置有拧紧滑块(507)，所述拧紧滑块(507)与支撑装置(4)的支撑导轨(42)相配合，实现自动拧紧单元在支撑装置(4)上的移动；所述第一拧紧伺服电机(501)的输出轴通过第一拧紧减速器(502)、拧紧进给组件(503)与旋转盘(508)连接，所述拧紧手指(509)设置在旋转盘(508)上，用于实现螺纹工装(6)的夹紧；

所述拧紧进给组件(503)包括进给弹簧(529)、进给轴套(530)、进给支撑座(533)、进给一轴(531)和进给二轴(532)；所述进给一轴(531)的一端与旋转盘(508)连接，另一端设置有进给安装孔；所述进给支撑座(533)固定安装在拧紧架(506)上，所述进给轴套(530)固定设置在进给支撑座(533)上，所述进给二轴(532)设置在进给轴套(530)内，其一端设置在进给安装孔内，带动进给一轴(531)转动且进给一轴(531)能够在进给轴套(530)内滑动，另一端穿过进给弹簧(529)与第一拧紧减速器(502)的输出轴连接；

所述自动拧紧驱动单元用于驱动自动拧紧单元前后移动。

2.根据权利要求1所述的自动拧紧装置，其特征在于：所述螺纹工装自动调整单元包括升降机垫板(513)、一维移动组件(514)、自动工装顶起组件和薄型气缸(515)；所述升降机垫板(513)的底端设置有升降滑块(516)，所述升降滑块(516)与支撑装置(4)的支撑导轨(42)相配合，实现螺纹工装自动调整单元在支撑装置(4)上的移动；

所述工装V撑(510)设置在一维移动组件(514)上，一维移动组件(514)实现工装V撑(510)的左右移动；

所述一维移动组件(514)通过自动工装顶起组件设置在升降机垫板(513)上方，所述自动工装顶起组件包括设置在升降机垫板(513)上的第一螺杆升降机(517)和第一升降伺服电机(518)；所述第一螺杆升降机(517)的输入轴与第一升降伺服电机(518)，输出轴与一维移动组件(514)连接，所述第一升降伺服电机(518)驱动第一螺杆升降机(517)工作，从而实现工装V撑(510)的上下移动；

所述薄型气缸(515)的本体安装在拧紧架(506)上，其输出轴与升降机垫板(513)连接，薄型气缸(515)驱动升降机垫板(513)移动，从而实现工装V撑(510)的前后移动。

3.根据权利要求2所述的自动拧紧装置，其特征在于：所述一维移动组件(514)的底端设置有升降导向柱(519)，所述升降导向柱(519)穿过设置在升降机垫板(513)上的升降导向孔(520)，实现一维移动组件(514)的定向移动。

4.根据权利要求1或2或3所述的自动拧紧装置，其特征在于：所述自动拧紧驱动单元包括第二拧紧伺服电机(521)、第二拧紧减速机(522)、拧紧同步带(523)、拧紧主动轮(524)、拧紧从动轮(525)、拧紧丝杠(526)、拧紧惰轮(528)和拧紧螺母(527)；

所述第二拧紧伺服电机(521)通过第二拧紧减速机(522)驱动拧紧主动轮(524)转动，所述拧紧主动轮(524)通过拧紧同步带(523)驱动拧紧从动轮(525)转动，所述拧紧从动轮(525)带动与其同轴连接的拧紧丝杠(526)转动，拧紧丝杠(526)驱动与其配合拧紧螺母(527)移动，从而带动与拧紧螺母(527)连接的拧紧架(506)移动，所述拧紧惰轮(528)用于实现拧紧同步带(523)的张紧。

5.一种大口径非标螺纹自动装拆设备，其特征在于：包括支撑装置(4)、自动夹紧装置(2)、顶升滚转装置(3)和权利要求1至4任一所述的自动拧紧装置(5)；所述支撑装置(4)包括支撑框架(41)和支撑导轨(42)，所述支撑导轨(42)设置在支撑框架(41)上；所述自动拧紧装置(5)设置在支撑装置(4)的两侧，且能够沿支撑装置(4)移动，用于实现螺纹工装(6)的自动安装或拆卸；所述自动夹紧装置(2)设置在支撑装置(4)上，且位于两组自动拧紧装置(5)之间，其能够在支撑装置(4)上移动，用于实现对压力管(7)的夹紧；所述顶升滚转装置(3)设置在支撑装置(4)上，且位于两组自动拧紧装置(5)之间，用于实现对压力管(7)的顶升和滚转。

6.根据权利要求5所述的大口径非标螺纹自动装拆设备，其特征在于：所述顶升滚转装置(3)包括调节机构安装板(314)、支架安装板(313)、第二螺杆升降机(320)、顶升减速机(315)、顶升伺服电机(316)、第一滚转支架(309)、滚转主动调节轮(310)、滚转同步主动轮(303)、滚转同步从动轮(308)、滚转同步带(304)、滚转惰轮(307)和滚转伺服电机(301)；

所述调节机构安装板(314)设置在支撑装置(4)上，所述第二螺杆升降机(320)安装在调节机构安装板(314)上，其输入轴通过顶升减速机(315)与顶升伺服电机(316)连接，输出轴穿过调节机构安装板(314)与设置在调节机构安装板(314)上方的支架安装板(313)连接，顶升伺服电机(316)驱动第二螺杆升降机(320)工作，从而实现支架安装板(313)的上下移动；

所述第一滚转支架(309)设置在支架安装板(313)，其顶端设为V形结构，所述滚转主动调节轮(310)为两组，分别设置在V形结构的两端；所述滚转伺服电机(301)设置在支架安装板(313)上，其输出轴通过滚转减速器(302)与滚转同步主动轮(303)连接，所述滚转同步主动轮(303)通过滚转同步带(304)驱动两组滚转同步从动轮(308)转动，滚转同步从动轮(308)驱动与其同轴安装的滚转主动调节轮(310)转动，从而实现带动压力管(7)翻转；所述滚转惰轮(307)设置在第一滚转支架(309)上，用于实现滚转同步带(304)的张紧。

7.根据权利要求6所述的大口径非标螺纹自动装拆设备，其特征在于：第二螺杆升降机(320)为T型丝杠升降机，所述支架安装板(313)的底端还设置有顶升导向柱(318)，所述顶升导向柱(318)穿过设置在调节机构安装板(314)上的顶升导向孔，实现支架安装板(313)的定向移动；

所述顶升滚转装置(3)还包括第二滚转支架(306)和滚转从动调节轮(305)，所述第二滚转支架(306)设置在支架安装板(313)上，其顶端设为V形结构，所述滚转从动调节轮(305)为两组，分别设置在V形结构的两端，且滚转从动调节轮(305)与滚转主动调节轮(310)的中心线同轴。

8.根据权利要求5或6或7所述的大口径非标螺纹自动装拆设备，其特征在于：所述自动夹紧装置(2)包括夹紧支撑板(204)、夹紧V撑(205)、第二夹紧缸(206)、夹紧臂(202)和夹紧箍(208)；所述夹紧支撑板(204)的底端设置有夹紧滑块(203)，所述夹紧滑块(203)与支撑装置(4)的支撑导轨(42)相配合，实现自动夹紧装置(2)在支撑装置(4)上的移动；所述夹紧V撑(205)设置在夹紧支撑板(204)的上端，两侧分别安装有第二夹紧缸(206)，所述第二夹紧缸(206)的旋转轴与夹紧臂(202)连接，所述夹紧箍(208)设置在夹紧臂(202)上，在第二夹紧缸(206)的驱动下，实现对压力管(7)的夹紧。

9.根据权利要求8所述的大口径非标螺纹自动装拆设备，其特征在于：所述自动夹紧装置(2)为多组，所述支撑装置(4)上还设置有夹紧同步组件，所述夹紧同步组件与设置在夹紧支撑板(204)底端的同步安装板(201)连接，用于实现多组自动夹紧装置(2)的同步移动；所述夹紧同步组件包括夹紧同步带(211)、以及设置在支撑装置(4)上的夹紧同步主动轮(212)、夹紧同步从动轮(213)和夹紧同步伺服电机(214)；所述夹紧同步带(211)的两端分别套装在夹紧同步主动轮(212)、夹紧同步从动轮(213)上，且多组自动夹紧装置(2)的同步安装板(201)均与夹紧同步带(211)连接，所述夹紧同步伺服电机(214)驱动夹紧同步主动轮(212)转动，夹紧同步主动轮(212)带动夹紧同步带(211)转动，使得多组自动夹紧装置(2)实现相对同步移动或相背同步移动。

10.根据权利要求9所述的大口径非标螺纹自动装拆设备，其特征在于：所述夹紧V撑(205)的内侧设置有垫块(207)，用于适应不同直径的压力管(7)，所述夹紧箍(208)的内侧设置有毛毡垫，用于增大夹紧箍(208)的摩擦力；所述夹紧V撑(205)上还设置有接近开关(209)，用于检测垫块(207)是否更换为与压力管(7)相匹配的垫块(207)。

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