CN112296589A - 法兰定位装置、定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种法兰定位装置，包括：卡盘，其设有第一限位面和第二限位面，第一限位面和第二限位面共同形成用于限制法兰移动的限位槽；第一定位机构，其包括可相对于限位槽移动的第一定位插销；第二定位机构，其包括可相对于限位槽移动的第二定位插销；第一定位插销的外径小于第二定位插销的外径；定位感应器，其设于限位槽内；及控制终端，卡盘、第一定位机构、第二定位机构和定位感应器均与控制终端电连接；本法兰定位装置能够进行多种型号的法兰的定位，实用性强，经济效益高；本发明还提出了一种法兰定位系统和一种法兰定位方法，本系统能够节约调整法兰位置的时间，提高了法兰与管子装配的效率；本方法简单易实施，定位精准。

Description

法兰定位装置、定位系统及定位方法

技术领域

本发明涉及管道安装技术领域，特别是涉及一种法兰定位装置、定位系统及其定位方法。

背景技术

在进行法兰与管子的焊接时，需先对位于管子两端的法兰进行定位，使两个法兰相对于管子端部的位置相一致，以便于后续进行法兰与管子的焊接工作。现阶段，法兰的定位是通过法兰夹具来进行，法兰夹具包括固定座，固定座上设置有定位插销孔，将法兰固定在固定座上并使法兰的螺栓孔与定位插销孔相对齐，再用定位插销依次穿入螺栓孔和定位插销孔内，以此完成法兰的定位；然而，现有的法兰夹具在固定座上仅设置一个定位插销孔，其只能用于一种型号的法兰的定位，实用性不高，而要完成多种型号的法兰的定位时需要多台法兰夹具，所花费的成本高。

发明内容

本发明的目的是：现有的法兰夹具在其固定座上仅设置一个定位插销孔，其只能用于一种型号的法兰的定位，实用性较低；而要完成多种型号的法兰的定位则需要多台法兰夹具，所花费的成本高；针对上述问题，提出一种能够进行多种型号的法兰的定位的定位装置及应用其的定位系统和定位方法。

为了实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种法兰定位装置，其包括：卡盘，其设有第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和所述第二限位面共同形成用于限制法兰移动的限位槽；第一定位机构，其包括可相对于所述限位槽移动的第一定位插销；第二定位机构，其包括可相对于所述限位槽移动的第二定位插销；所述第一定位插销的外径小于所述第二定位插销的外径；定位感应器，其设于所述限位槽内；及控制终端，所述卡盘、所述第一定位机构、所述第二定位机构和所述定位感应器均与所述控制终端电连接；其中，所述控制终端接收法兰的参数信息，并控制相应的所述第一定位插销或所述第二定位插销相对于所述限位槽移动、至预设位置，所述定位感应器检测到法兰置于所述限位槽内且法兰上的螺栓孔套于所述第一定位插销或所述第二定位插销的外周，控制终端随之控制所述卡盘以夹紧法兰。

作为优选方案，所述第一定位机构还包括第一移动杆，所述第一定位插销安装于所述第一移动杆的端部。

作为优选方案，所述第一定位机构还包括第一电机，所述第一电机与所述控制终端电连接，所述第一移动杆与所述第一电机的动力输出端连接，所述第一电机驱动所述第一移动杆移动，带动所述第一定位插销移动。

作为优选方案，所述第二定位机构还包括第二移动杆，所述第二定位插销安装于所述第二移动杆的端部。

作为优选方案，所述第二定位机构还包括第二电机，所述第二电机与所述控制终端电连接，所述第二移动杆与所述第二电机的动力输出端连接，所述第二电机驱动所述第二移动杆移动，带动所述第二定位插销移动。

作为优选方案，所述卡盘包括固定盘及多个设于所述固定盘上的卡爪，所述固定盘上设有所述第一限位面，多个所述卡爪的一侧面共同形成所述第二限位面，多个所述卡爪相对移动以使所述限位槽收缩。

作为优选方案，还包括固定座，所述卡盘穿设于所述固定座上，所述第一定位机构、所述第二定位机构及所述控制终端均设置于所述固定座上。

本发明在第二方面提供了一种法兰定位系统，包括两个如第一方面所述的法兰定位装置，两个所述法兰定位装置对应设置在管子的两端，用于管子两端的法兰的定位。

本发明在第三方面还提出了一种法兰定位方法，包括如第一方面中所述的法兰定位装置，其包括以下步骤：

所述第一定位插销或所述第二定位插销移动至预设位置；

所述定位感应器检测到法兰置于所述限位槽内、且法兰上的螺栓孔套于所述第一定位插销或所述第二定位插销的外周并使螺栓孔的中心轴线与所述第一定位插销的中心轴线或所述第二定位插销的中心轴线重合；

所述卡盘驱使所述限位槽收缩、以夹紧法兰。

作为优选方案，还包括以下步骤：

所述控制终端接收法兰的参数信息并驱动相应的所述第一定位插销或所述第二定位插销至预设位置。

本发明实施例提出了一种法兰定位装置、定位系统及定位方法，与现有技术相比，其有益效果在于：

本法兰定位装置中，卡盘上设有限制法兰移动的限位槽，第一定位插销和第二定位插销均可相对于限位槽移动；卡盘、第一定位机构、第二定位机构和定位感应器均与控制终端电连接；在进行法兰的定位时，控制终端接收法兰的参数信息，并控制相应的第一定位插销或第二定位插销移动至预设位置，定位感应器检测到法兰置于限位槽内且法兰上的螺栓孔套于第一定位插销或第二定位插销的外周，控制终端随之控制卡盘驱使限位槽收缩、以夹紧法兰，从而完成法兰的定位；在本定位装置中，第一定位插销的外径小于第二定位插销的外径，第一定位插销用于螺栓孔的孔径略微小的法兰，第二定位插销则用于螺栓孔的孔径较大些的法兰，本装置能够根据法兰的型号，驱动相应的定位插销移动至预设位置并使之与法兰上的螺栓孔配合，再配合限位槽，从而实现法兰的精准定位；本装置能够进行多种型号的法兰的定位，实用性强，经济效益高。

本法兰定位系统中，在管子的两端设置两个上述的法兰定位装置，使两个法兰分别在管子两端的定位相对应，以方便后续对法兰与管子进行焊接；本系统能够节约调整法兰位置的时间，提高了法兰与管子装配的效率。

本法兰定位方法中，将法兰上的螺栓孔对准套于第一定位插销或第二定位插销的外周，巧妙地利用法兰上的螺栓孔的中心轴线与第一定位插销的中心轴线或第二定位插销的中心轴线相重合，从而实现法兰的定位，本方法简单易实施，定位精准。

附图说明

图1是本发明实施例的一种法兰定位装置进行法兰定位的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种法兰定位装置未进行法兰定位的结构示意图；

图3是本发明实施例的一种法兰定位装置卡盘的结构示意图；

图4是本发明实施例的一种法兰定位装置的电路连接图；

图5是本发明实施例的一种法兰定位方法的流程图；

图中，1、卡盘；11、限位槽；111、第一限位面；112、第二限位面；12、固定盘；13、卡爪；2、第一定位机构；21、第一定位插销； 22、第一移动杆；23、第一电机；3、第二定位机构；31、第二定位插销；32、第二移动杆；33、第二电机；4、定位感应器；5、控制终端；6、固定座；7、法兰；71、螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1-图4所示，本发明实施例优选实施例在第一方面提供了一种法兰定位装置，其包括：卡盘1，其设有第一限位面111和第二限位面112，第一限位面111和第二限位面112共同形成用于限制法兰7移动的限位槽11；第一定位机构2，其包括可相对于限位槽11移动的第一定位插销21；第二定位机构3，其包括可相对于限位槽11移动的第二定位插销31；第一定位插销21的外径小于第二定位插销31的外径；定位感应器4、其设于限位槽11内；及控制终端5，卡盘1、第一定位机构2、第二定位机构3和定位感应器4均与控制终端5电连接；其中，控制终端5接收法兰7的参数信息，并控制相应的第一定位插销21或第二定位插销31相对于限位槽11移动、至预设位置，定位感应器4 检测到法兰7置于限位槽11内且法兰7上的螺栓孔71套于第一定位插销21或第二定位插销31的外周，控制终端5随之控制卡盘1驱使限位槽11收缩、以夹紧法兰7。

基于上述技术方案，卡盘1上设有用于限制法兰7移动的限位槽 11，第一定位插销21和第二定位插销31均可相对于限位槽11移动；卡盘1、第一定位机构2、第二定位机构3和定位感应器4均与控制终端5电连接；在进行法兰7的定位时，控制终端5接收法兰7的参数信息，并控制相应的第一定位插销21或第二定位插销31相对于限位槽11移动、至预设位置，定位感应器11检测到法兰7置于限位槽11 内且法兰7上的螺栓孔71套于第一定位插销21或第二定位插销31的外周，控制终端5随之控制卡盘1驱使限位槽11收缩、以夹紧法兰7，从而完成法兰7的定位；在本定位装置中，第一定位插销21的外径小于第二定位插销31的外径，第一定位插销21用于螺栓孔的孔径略微小的法兰的定位，第二定位插销31则用于螺栓孔的孔径较大些的法兰的定位，本装置能够根据法兰的型号，选取合适的定位插销，实现法兰的精准定位，能够进行多种型号的法兰的定位，实用性强，经济效益高。

在实际生产中，常见法兰7的螺栓孔71的孔径为11mm-18mm，优选第一定位插销21或第二定位插销31的外径为10mm-17mm(第一定位插销21的外径始终小于第二定位插销31的外径)，如当螺栓孔71 的孔径为11mm或18mm时，第一定位插销21的外径可为10mm，第二定位插销31的外径可为17mm，定位插销的外径小于螺栓孔71的孔径1mm，当螺栓孔71套于定位插销的外周时，法兰7相对于定位插销发生移动的移动范围不超过1mm，再配合限位槽11，可防止法兰7发生周向转动或径向移动，从而将法兰7可能发生的移动限制在小范围内，以此实现法兰7的定位。

本实施例中，第一定位机构2还包括第一移动杆22，第一定位插销21安装于第一移动杆22的端部；具体地，第一定位机构2还包括第一电机23，第一电机23与控制终端5电连接，第一移动杆22与第一电机23的动力输出端连接，第一电机23驱动第一移动杆22移动，带动第一定位插销21移动至预设位置。本实施例优选为第一移动杆22 的运动路径呈一条直线，可选为第一电机23的动力输出端连接齿轮齿条机构，齿轮齿条机构再连接第一移动杆22，以使得第一移动杆22 做直线运动，从而带动第一定位插销21做直线运动；第一电机23为伺服电机，伺服电机运转精度高、响应快，其能精确地控制进行直线运动时的第一定位插销21的行进速度，从而精准控制第一定位插销21 的位置，使其到达预设位置。第一电机23的动力输出端与齿轮齿条机构的连接为现有技术中常见的设置，此处便不做赘述。本实施例还可设置气缸驱动第一移动杆22做直线运动；此外，还可设置为第一移动杆22绕其一端旋转，使第一定位插销21的运动路径成一段圆弧，此设置仅需将第一移动杆22与第一电机23的动力输出端连接，便可实现第一移动杆22的旋转，但具体设置还需结合生产实际，以便实现最好的效果。

同样地，第二定位机构3还包括第二移动杆32，第二定位插销31 安装于第二移动杆32的端部；具体地，第二定位机构3还包括第二电机33，第二电机33也与控制终端5电连接，第二移动杆32与第二电机33的动力输出端连接，第二电机33驱动第二移动杆32移动，带动第二定位插销31移动至预设位置。本实施例同样优选为第二移动杆32 的移动路径呈一条直线，可选为第二电机33的动力输出端连接齿轮齿条机构，齿轮齿条机构再连接第二移动杆32，以实现第二移动杆32 做直线运动，带动第二定位插销31做直线运动；第二电机33同样选用伺服电机，其能精准地控制第二定位插销31的行进速度，精确地控制第二定位插销31在直线上的位置，最终使其准确到达预设位置。本实施例还可优选为第二移动杆32绕其一端进行旋转，使第二定位插销 31的运动路径为一段圆弧，此设置仅需将第二移动杆32直接与第二电机33的动力输出端连接，便可实现第二移动杆32的旋转。

本实施例中，卡盘1包括固定盘12及多个设于固定盘12上的卡爪13，卡爪13可相对于固定盘12移动；固定盘12上设有第一限位面 111，多个卡爪13的一侧面共同形成第二限位面112；具体地，本实施例优选卡盘1为三爪卡盘或四爪卡盘，无论是三爪卡盘还是四爪卡盘，其卡爪13均呈环状设于固定盘12上，且卡爪13均与固定盘12相垂直，从而使得众多卡爪13的一侧面共同形成的第二限位面112与固定盘12上的第一限位面111相垂直，其二者共同形成的限位槽11可牢牢地将法兰7限制于槽内，以此实现将法兰7定位在卡盘1上。本实施例优选法兰7为圆形法兰，圆形法兰的中心轴线至其螺栓孔的中心轴线距离为一固定值，当将圆形法兰夹紧于限位槽内时，其螺栓孔的中心应位于以圆形法兰的中心为圆点、以圆形法兰的中心轴线与其螺栓孔的中心轴线之间的距离为半径的圆上，而第一定位插销21和第二定位插销31的预设位置的中心便在该圆上，即将圆形法兰上的螺栓孔套于第一定位插销21或第二定位插销31的外周时，其螺栓孔的中心轴线应与第一定位插销21的中心轴线或第二定位插销31的中心轴线重合，从而实现圆形法兰的定位。优选地，本实施例的三爪卡盘或四爪卡盘均为电动卡盘，其与控制终端5电连接，当法兰7上的螺栓孔 71套于第一定位插销21或第二定位插销31的外周时，定位感应器4 检测到法兰7的位置信息，并将位置信息发送至控制终端5，控制终端 5便控制电动卡盘驱使限位槽11收缩，从而实现夹紧法兰7；本实施例还包括固定座6，卡盘1穿设于固定座6内，第一定位机构2、第二定位机构3及控制终端5均设置于固定座6上。本实施例的定位感应器4选用红外传感器，红外传感器感应灵敏，与控制终端5电连接，能快速反馈法兰7置于限位槽11内的信息，使得控制终端5控制卡盘 1以驱使卡爪13移动、使限位槽11收缩，以便及时将法兰7固定住。

本发明在第二方面提供了一种法兰定位系统，包括两个如第一方面所述的法兰定位装置，两个法兰定位装置对应设置在管子的两端，用于管子两端的法兰的定位。

在本法兰定位系统中，在管子的两端设置两个上述的法兰定位装置，使两个法兰7分别在管子两端的定位相对应，以方便后续对法兰7 与管子进行焊接；本系统的设置能够节约调整法兰7位置的时间，提高了法兰7与管子装配的效率。

如图5所示，本发明在第三方面还提出了一种法兰定位方法，包括如第一方面中所述的法兰定位装置，其包括以下步骤：

S1、第一定位插销21或第二定位插销31移动至预设位置；

S2、定位感应器4检测到法兰7置于限位槽11内且法兰7上的螺栓孔71套于第一定位插销21或第二定位插销31的外周、并使螺栓孔 71的中心轴线与第一定位插销21的中心轴线或第二定位插销31的中心轴线相重合；

S3、卡盘1驱使限位槽11收缩、以夹紧法兰7。

本定位方法还包括以下步骤：

S4、控制终端5接收法兰7的参数信息并驱动相应的第一定位插销21或第二定位插销31至预设位置。

控制终端5预先录入多种型号的法兰的参数信息；进行法兰7的定位时，控制终端5根据即将进行定位的法兰7的参数信息，控制相应的第一定位插销21或第二定位插销31移动至预设位置，将法兰7 放置于限位槽11内并使法兰7上的螺栓孔71套于第一定位插销21或第二定位插销31的外周，使法兰7上的螺栓孔71的中心轴线与第一定位插销21的中心轴线或第二定位插销31的中心轴线相重合，即法兰7的位置调整完成；定位感应器4接收法兰7的位置信息并将此信息发送至控制终端5，控制终端5随之驱使限位槽11收缩，以将法兰 7固定，从而完成法兰7的定位；本方法利用法兰7上的螺栓孔71的中心轴线与第一定位插销21的中心轴线或第二定位插销31的中心轴线相重合，实现法兰7的定位，本方法设计巧妙，利用法兰7上的螺栓孔71和定位插销的配合来实现法兰7的定位，方法简单易实施，定位精准。

本法兰定位装置的工作过程为：

控制终端5接收法兰7的参数信息，并控制相应的第一定位插销21 或第二定位插销31移动至预设位置，将法兰7放置于限位槽11内并使法兰7上的螺栓孔71套于第一定位插销21或第二定位插销31的外周，定位感应器4检测到法兰7置于限位槽11的位置信息，并将此信息发送至控制终端5，控制终端5随之控制限位槽11收缩、以夹紧法兰7，从而完成法兰7的定位；第一定位插销21的外径小于第二定位插销31的外径，第一定位插销21用于螺栓孔孔径略小的法兰的定位，第二定位插销31用于螺栓孔孔径较大些的法兰的定位；第一定位插销21和第二定位插销 31均做直线运动，优选为伺服电机所驱动，以便能够精准地控制其二者的位置，使其二者到达预设位置。

综上，本发明实施例提供了一种法兰定位装置、定位系统和定位方法，其有益效果在于：

本法兰定位装置中，卡盘上设有限制法兰移动的限位槽，第一定位插销和第二定位插销均可相对于限位槽移动；卡盘、第一定位机构、第二定位机构和定位感应器均与控制终端电连接；在进行法兰的定位时，控制终端接收法兰的参数信息，并控制相应的第一定位插销或第二定位插销移动至预设位置，定位感应器检测到法兰置于限位槽内且法兰上的螺栓孔套于第一定位插销或第二定位插销的外周，控制终端随之控制卡盘驱使限位槽收缩、以夹紧法兰，从而完成法兰的定位；在本定位装置中，第一定位插销的外径小于第二定位插销的外径，第一定位插销用于螺栓孔的孔径略微小的法兰，第二定位插销则用于螺栓孔的孔径较大些的法兰，本装置能够根据法兰的型号，驱动相应的定位插销移动至预设位置并使之与法兰上的螺栓孔配合，再配合限位槽，从而实现法兰的精准定位；本装置能够进行多种型号的法兰的定位，实用性强，经济效益高。

本法兰定位系统中，在管子的两端设置两个上述的法兰定位装置，使两个法兰分别在管子两端的定位相对应，以方便后续对法兰与管子进行焊接；本系统能够节约调整法兰位置的时间，提高了法兰与管子装配的效率。

本法兰定位方法中，将法兰上的螺栓孔对准套于第一定位插销或第二定位插销的外周，巧妙地利用法兰上的螺栓孔的中心轴线与第一定位插销的中心轴线或第二定位插销的中心轴线相重合，从而实现法兰的定位，本方法简单易实施，定位精准。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种法兰定位装置，其特征在于，包括：

卡盘，其设有第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和所述第二限位面共同形成用于限制法兰移动的限位槽；

第一定位机构，其包括可相对于所述限位槽移动的第一定位插销；

第二定位机构，其包括可相对于所述限位槽移动的第二定位插销；所述第一定位插销的外径小于所述第二定位插销的外径；

定位感应器，其设于所述限位槽内；及

控制终端，所述卡盘、所述第一定位机构、所述第二定位机构和所述定位感应器均与所述控制终端电连接；

其中，所述控制终端接收法兰的参数信息，并控制相应的所述第一定位插销或所述第二定位插销相对于所述限位槽移动、至预设位置，所述定位感应器检测到法兰置于所述限位槽内且法兰上的螺栓孔套于所述第一定位插销或所述第二定位插销的外周，控制终端随之控制所述卡盘以夹紧法兰。

2.根据权利要求1所述的法兰定位装置，其特征在于，所述第一定位机构还包括第一移动杆，所述第一定位插销安装于所述第一移动杆的端部。

3.根据权利要求2所述的法兰定位装置，其特征在于，所述第一定位机构还包括第一电机，所述第一电机与所述控制终端电连接，所述第一移动杆与所述第一电机的动力输出端连接，所述第一电机驱动所述第一移动杆移动，带动所述第一定位插销移动。

4.根据权利要求1所述的法兰定位装置，其特征在于，所述第二定位机构还包括第二移动杆，所述第二定位插销安装于所述第二移动杆的端部。

5.根据权利要求4所述的法兰定位装置，其特征在于，所述第二定位机构还包括第二电机，所述第二电机与所述控制终端电连接，所述第二移动杆与所述第二电机的动力输出端连接，所述第二电机驱动所述第二移动杆移动，带动所述第二定位插销移动。

6.根据权利要求1所述的法兰定位装置，其特征在于，所述卡盘包括固定盘及多个设于所述固定盘上的卡爪，所述固定盘上设有所述第一限位面，多个所述卡爪的一侧面共同形成所述第二限位面，多个所述卡爪相对移动以使所述限位槽收缩。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的法兰定位装置，其特征在于，还包括固定座，所述卡盘穿设于所述固定座上，所述第一定位机构、所述第二定位机构及所述控制终端均设置于所述固定座上。

8.一种法兰定位系统，包括两个如权利要求1-7中任一项所述的法兰定位装置，其特征在于，两个所述法兰定位装置对应设置在管子的两端，用于管子两端的法兰的定位。

9.一种法兰定位方法，包括如权利要求1-7中任一项所述的法兰定位装置，其特征在于，包括以下步骤：

所述第一定位插销或所述第二定位插销移动至预设位置；

所述定位感应器检测到法兰置于所述限位槽内、且法兰上的螺栓孔套于所述第一定位插销或所述第二定位插销的外周并使螺栓孔的中心轴线与所述第一定位插销的中心轴线或所述第二定位插销的中心轴线重合；

所述卡盘驱使所述限位槽收缩、以夹紧法兰。

10.根据权利要求9所述的法兰定位方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述控制终端接收法兰的参数信息并驱动相应的所述第一定位插销或所述第二定位插销至预设位置。

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