CN111777001B - 一种压力管夹紧顶升翻转设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压力管夹紧顶升翻转设备，解决现有压力管装拆过程中压力管会产生相对转动、测试效率低以及安全性能低的问题。该压力管夹紧顶升翻转设备包括支撑装置、顶升滚转装置和自动夹紧装置；支撑装置包括支撑框架和支撑导轨，支撑导轨设置在支撑框架上；自动夹紧装置设置在支撑装置上，且能够在支撑装置上移动，用于实现对压力管的夹紧；顶升滚转装置设置在支撑装置上，实现对压力管的顶升和滚转。

Description

一种压力管夹紧顶升翻转设备

技术领域

本发明涉及压力管测试装置，具体涉及一种压力管夹紧顶升翻转设备。

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，螺纹工装安装时，压力管一般通过简单支架进行支撑，再将螺纹工装安装在其两端。但是，在螺纹工装的安装过程中，此种方式的支撑会使压力管产生相对转动，使得安装过程极其不方便，还会损坏螺纹工装的螺纹。

同时，螺纹工装上设置有排气孔和测压孔，测试时要求测压孔和排气孔完全竖直，但压力管实际测试时，测压孔和排气孔不可能完全竖直，需要对压力管的位置进行调整。由于压力管体型及吨位较重，生产车间内均通过起吊装置对压力管进行提升，再通过其他装置进行翻转，此种方式操作复杂、工人劳动强度极大、工作效率极低，导致测试效率很低，同时成本较高，安全性能低且无法满足对不同压力管的翻转。

发明内容

本发明的目的是解决现有压力管装拆过程中压力管会产生相对转动，测试效率低以及安全性能低的问题，提供一种压力管夹紧顶升翻转设备。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

一种压力管夹紧顶升翻转设备，包括支撑装置、顶升滚转装置和自动夹紧装置；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；所述自动夹紧装置设置在支撑装置上，且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，实现对压力管的顶升和滚转，包括调节机构安装板、支架安装板、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、滚转减速器和滚转伺服电机；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上，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，从而实现压力管翻转。

进一步地，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，所述螺杆升降机为T型丝杠升降机。

进一步地，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顶升导向孔，所述顶升导向孔内设置有无油衬套，从而实现支架安装板的定向移动。

进一步地，所述第一滚转支架上还设置有滚转惰轮，所述滚转惰轮用于实现滚转同步带的张紧。

进一步地，所述自动夹紧装置包括夹紧支撑板、夹紧V撑、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方，两侧分别安装有夹紧缸，所述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。

进一步地，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，用于检测与安装于夹紧V撑上的垫块是否换成与压力管相匹配的垫块。

进一步地，所述支撑装置上还设置有中间挡块，所述中间挡块设置在支撑导轨的中部，用于对自动夹紧装置的位置进行限定。

与现有技术相比，本发明技术方案具有如下优势：

1.本发明压力管夹紧顶升翻转设备能够实现压力管的自动夹紧和翻转，极大减少了工人的作业人数，降低了工人的劳动强度，提高了测试效率。同时，该设备结构简单，运行平稳，能够自动夹紧压力管，并对压力管进行翻转处理，适用性较广。

2.本发明压力管夹紧顶升翻转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.本发明压力管夹紧顶升翻转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为本发明压力管夹紧顶升翻转设备结构示意图；

图2为本发明顶升滚转装置的结构示意图；

图3为本发明顶升滚转装置的局部结构示意图；

图4为本发明螺杆升降机的安装示意图；

图5为本发明自动夹紧装置的结构示意图；

图6为本发明夹紧同步组件的结构示意图；

图7为本发明支撑装置的结构示意图。

附图标记：1-拧紧装置，2-自动夹紧装置，3-顶升滚转装置，4-支撑装置，5-螺纹工装，6-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-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-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。

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，本发明提供一种压力管夹紧顶升翻转设备，该设备包括支撑装置4、自动夹紧装置2和顶升滚转装置3。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，用于实现自动夹紧装置2的移动。自动夹紧装置2设置在支撑装置4上，其能够在支撑装置4上移动，用于实现对压力管6的夹紧，顶升滚转装置3设置在支撑装置4上，用于实现对压力管6的顶升和滚转，在螺纹工装5的安装过程中，自动夹紧装置2对压力管6实现抱紧，通过拧紧装置1将两侧的螺纹工装5安装在压力管6中。

如图2至图4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、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，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驱动螺杆升降机320工作，从而实现支架安装板313的上下移动。螺杆升降机320具体可采用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，螺杆升降机320在无油衬套319和顶升导向柱318的作用下，将支架安装板313以及其上的部件顶起，从而实现压力管6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6翻转。为实现压力管6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6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5所示，自动夹紧装置2包括夹紧支撑板204、夹紧V撑205、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，两侧分别安装有夹紧缸206，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，在夹紧缸206的驱动下，夹紧臂202带动夹紧箍208实现对压力管6的夹紧。为适应不同直径的压力管6，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，夹紧箍208的内侧设置有毛毡垫。同时，自动夹紧装置2还包括接近开关209，接近开关209通过接近开关安装支架210设置在夹紧V撑205上，用于检测垫块(207)是否更换为与压力管(6)相匹配的垫块(207)。

如图6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7所示，支撑装置4包括支撑框架41、支撑导轨42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，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。

本发明压力管夹紧顶升翻转设备是压力管6的安装设备，在进行压力管6测试时，先将螺纹工装5安装在压力管6的两端，根据压力管6的型号和长度，人工更换适宜的垫块207，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6的抱紧。夹紧V撑205上设有摩擦系数较大的仿形夹紧箍208，在其夹紧面增加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5所需的力矩，在螺纹工装5装拆过程中，压力管6不会转动。

本发明顶升滚转装置3可实现压力管6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320上，压力管6两端的螺纹工装5安装完毕后，螺杆升降机320启动，将整个顶升滚转装置3连同其上的压力管6一同顶起，压力管6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5的压力管6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6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6的滚转角度。

本发明夹紧顶升翻转设备各部件的工作过程如下：

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上的夹紧缸206在电磁阀的作用下打开，带动夹紧缸206上夹紧臂202打开，使夹紧箍208运动至全开位置；顶升伺服电机316启动，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；此时，各部件运动至待机位；

2)各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6，在视觉的引导下，将压力管6放置在自动夹紧装置2的垫块207上，放置完毕后，机械手手爪脱离压力管6，在控制系统命令下，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6贴合抱死；

3)压力管6上料完毕后，向总控发出螺纹工装5上料请求，机械手分别抓取螺纹工装5，通过拧紧装置1将螺纹工装5安装在压力管6上；

4)当螺纹工装5安装完毕后，螺纹工装5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5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)，安装在拧紧装置1上的工业相机对螺纹工装5的测压孔和排气孔进行拍照，确定出压力管6滚转的角度，上传至控制系统；

5)在控制系统的命令下，夹紧缸206带动夹紧箍208由夹紧位置运动至全开位置，顶升伺服电机316启动，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，直至压力管6脱离自动夹紧装置22～3mm后停止。此时，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6沿其轴线翻转。当滚转运动至工业相机给定角度后，滚转伺服电机301停止，顶升伺服电机316启动，使顶升滚转装置3下降至初始待机位后停止，压力管6下降至自动夹紧装置2的夹紧V撑205上。当压力管6完成滚转后，在控制系统的命令下，桁架机械手抓取带螺纹工装5的压力管6，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，同时，自动夹紧装置2回到初始待机位；

6)压力管6在试验车间试验完毕后，采用试验车运送至拆卸车间，根据本批次无缝钢钢管的型号，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6放置在自动夹紧装置2的夹紧V撑205上，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6贴合抱死，通过拧紧装置1将螺纹工装5从压力管6上拆卸下来，测试完成。

Claims (10)

1.一种压力管夹紧顶升翻转设备，其特征在于：包括支撑装置(4)、顶升滚转装置(3)和自动夹紧装置(2)；

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；

所述自动夹紧装置(2)设置在支撑装置(4)上，且能够在支撑装置(4)上移动，用于实现对压力管(6)的夹紧；

所述顶升滚转装置(3)设置在支撑装置(4)上，实现对压力管(6)的顶升和滚转，包括调节机构安装板(314)、支架安装板(313)、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)、滚转减速器(302)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)上，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，从而实现压力管(6)翻转。

2.根据权利要求1所述的压力管夹紧顶升翻转设备，其特征在于：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。

3.根据权利要求2所述的压力管夹紧顶升翻转设备，其特征在于：所述螺杆升降机(320)为T型丝杠升降机。

4.根据权利要求3所述的压力管夹紧顶升翻转设备，其特征在于：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，所述顶升导向孔内设置有无油衬套(319)，从而实现支架安装板(313)的定向移动。

5.根据权利要求4所述的压力管夹紧顶升翻转设备，其特征在于：所述第一滚转支架(309)上还设置有滚转惰轮(307)，所述滚转惰轮(307)用于实现滚转同步带(304)的张紧。

6.根据权利要求1至5任一所述的压力管夹紧顶升翻转设备，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)、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)的上方，两侧分别安装有夹紧缸(206)，所述夹紧缸(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，在夹紧缸(206)的驱动下，实现对压力管(6)的夹紧。

7.根据权利要求6所述的压力管夹紧顶升翻转设备，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。

8.根据权利要求7所述的压力管夹紧顶升翻转设备，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(6)。

9.根据权利要求8所述的压力管夹紧顶升翻转设备，其特征在于：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。

10.根据权利要求9所述的压力管夹紧顶升翻转设备，其特征在于：所述支撑装置(4)上还设置有中间挡块(43)，所述中间挡块(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。

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