CN113798646B - 一种法兰焊接定位工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工装夹具技术领域，公开了一种法兰焊接定位工装，包括主轴，主轴的后端设有握持柄，主轴内设有中心孔，中心孔内设有中心轴，主轴的外侧固定有第一连接环，所述中心轴的前端转动设有第二连接环，第一连接环、第二连接环的外侧设有三组连接臂，每组连接臂的外端之间设有管道支撑座，中心轴的后端设有用于驱动中心轴沿着中心孔移动的第一驱动机构；主轴上还固定有第三连接环，主轴的后端外侧套设有套筒，套筒的前端转动设有第四连接环，第三连接环、第四连接环的外侧设有三组支撑臂，每组支撑臂的外端之间设有法兰支撑组件，套筒的后端设有用于驱动套筒沿着主轴移动的第二驱动机构。本发明具有成本低、使用方便、通用性强的有益效果。

Description

一种法兰焊接定位工装

技术领域

本发明涉及工装夹具技术领域，尤其涉及一种法兰焊接定位工装。

背景技术

法兰是一种常见的机械连接器，通常用于管道连接，在高压管道连接领域应用尤为广泛。法兰连接具有成本低、可靠性高的优点，而且与其它机械连接器相比，法兰的力矩承载能力非常强。管道通过法兰连接之前，需要在管道的端部焊接法兰，法兰与管道端部焊接配合的方式有多种，常见的有三种情况：1、法兰的内孔与管道的外壁过渡配合后焊接；2、法兰的内孔与管道的内孔的孔径相等，法兰的端面与管道的端面同轴贴合后焊接；3、法兰的内孔小于管道的内孔孔径，法兰的端面与管道的端面同轴贴合后焊接。

针对第一种情况，法兰套入管道后，法兰的轴线与管道的轴线已经同轴定位，直接可以进行焊接，对于第二、第三种情况，需要使用自动化定位焊接设备进行定位焊接，这样才能保障法兰与管道的同轴度。但是由于自动化定位焊接设备成本较高，而且对于直径较大的法兰、管道的焊接也难以定位使用，目前普遍还是采用工装夹具定位后再通过手工电弧焊接，目前常用的定位夹具采用两个同轴设置的卡盘，将法兰、管道分别通过卡盘定位，然后移动一个卡盘使得法兰的端面与管道的端面贴合后再进行焊接。但是对于长度很长的管道用卡盘定位及其不方便，而且对于外径很大的管道也难以用卡盘定位。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的法兰与管道焊接定位存在的上述问题，提供了一种成本低、使用方便、通用性强的法兰焊接定位工装，尤其适合长管道与法兰的焊接定位使用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种法兰焊接定位工装，包括主轴，主轴的后端设有握持柄，所述主轴内设有中心孔，所述中心孔内设有中心轴，中心轴的两端均伸出中心孔外，所述主轴的外侧固定有第一连接环，所述中心轴的前端转动设有第二连接环，所述第一连接环、第二连接环的外侧设有三组连接臂，每组连接臂的外端之间设有管道支撑座，所述连接臂的外端与管道支撑座转动连接，连接臂的内端与对应的第一连接环、第二连接环转动连接，中心轴的后端设有用于驱动中心轴沿着中心孔移动的第一驱动机构；所述主轴上还固定有第三连接环，主轴的后端外侧套设有套筒，套筒的前端转动设有第四连接环，所述第三连接环、第四连接环的外侧设有三组支撑臂，每组支撑臂的外端之间设有法兰支撑组件，支撑臂的外端与法兰支撑组件转动连接，支撑臂的内端与对应的第三连接环、第四连接环转动连接，所述套筒的后端设有用于驱动套筒沿着主轴移动的第二驱动机构。

左手握住握持柄，通过第二驱动机构带动第三连接环向后移动，将法兰卡入三个法兰支撑组件的外侧，通过第二驱动机构带动第四连接环向前移动，三个法兰支撑组件同时向外扩张后张紧法兰的内圈，从而实现法兰定位，然后把工装的前端插入管道内，通过第一驱动机构带动第二连接环向后移动，三个管道支撑座向外扩张后张紧管道的内壁，从而实现法兰与管道的同轴定位，最后人工将法兰与管道的连接处进行焊接，焊接后将管道支撑座、法兰支撑组件收缩后取出。通过该种工装能快速将法兰与管道同轴定位，无需通过其他设备对法兰、管道进行单独定位，使用方便、成本低、通用性强。

作为优选，所述的第一驱动机构包括固定在中心轴后端的第一驱动轮，所述主轴内的中心孔的内部两端均固定有螺套，所述中心轴与螺套螺纹连接；当第一驱动轮带动中心轴正向旋转时，中心轴沿着中心孔向后移动，当第一驱动轮带动中心轴反向旋转时，中心轴沿着中心孔向前移动。

作为优选，所述第二驱动机构包括固定在套筒后端且位于握持柄前端的第二驱动轮，所述套筒与主轴螺纹连接；当第二驱动轮带动套筒正向旋转时，套筒沿着主轴向前移动，当第二驱动轮带动套筒反向旋转时，套筒沿着主轴向后移动。

作为优选，所述中心轴上位于第二连接环与主轴前端之间的部位套设有第一预紧弹簧，所述管道支撑座的外侧面为外凸的弧面。管道支撑座张紧管道时，通过外凸的弧面与法兰的内壁相切支撑，第一预紧弹簧起到预紧作用，防止定位后发生松动。

作为优选，所述主轴的外侧位于第三连接环与套筒前端之间的部位套设有第二预紧弹簧。第二预紧弹簧用于第三连接环、第四连接环之间的预紧，防止法兰定位后松动。

作为优选，所述的法兰支撑组件包括法兰支撑座，所述法兰支撑座的外侧面后端设有支撑凸台，所述支撑凸台的顶面为外凸的弧面，所述法兰支撑座的底面延伸形成连接条，所述连接条的两端均设有与支撑臂转动连接的连接孔。支撑凸台用于支撑法兰的内圈，法兰支撑组件张紧法兰时，支撑凸台的顶面与法兰的内圈相切。

作为优选，所述支撑凸台的后端设有滑孔，所述滑孔的上侧设有贯穿支撑凸台顶面的滑槽，所述滑孔内设有滑块，所述滑块的上侧固定有压块，所述压块穿过滑槽伸出滑孔外，所述滑孔的后端固定有端盖，所述滑孔的中心设有螺杆，所述螺杆穿过端盖与端盖转动连接，螺杆穿过滑块与滑块螺纹连接，所述螺杆的后端固定有手柄。由于不同型号的法兰厚度存在差异，使用时根据法兰的厚度调节压块与支撑凸台前端之间的距离，使得该距离小于等于法兰的厚度，防止法兰支撑座插入管道的时候与管道的内壁发生干涉；当法兰与管道都定位好之后，由于两者都是单独定位，法兰的端面与管道的端面之间可能会存在微小的间隙，该间隙会影响焊接，此时通过转动手柄，手柄带动螺杆转动，滑块向前移动，压块进一步压紧法兰，使得法兰的端面与管道的端面完全贴紧，从而提高焊接质量。

作为优选，所述手柄的外侧设有防滑纹，手柄后端中心设有内六角孔，手柄的后端外侧的横截面呈正六边形。手柄可以直接通过手指拧动，防滑纹起到防滑作用；而且还能通过内六角扳手、外六角扳手驱动手柄。

因此，本发明具有成本低、使用方便、通用性强的有益效果。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为图1的正视图。

图3为图2的左视图。

图4为本发明的爆炸图。

图5为法兰支撑组件的结构示意图。

图6为图5的爆炸图。

图7为本发明的使用状态示意图。

图8为图7的局部剖视图。

图中：主轴1、握持柄100、中心孔101、中心轴2、第一驱动机构20、第一驱动轮200、第一连接环3、第二连接环4、连接臂5、管道支撑座6、第一预紧弹簧7、第三连接环8、套筒9、第二驱动机构90、第二驱动轮900、第四连接环10、支撑臂11、法兰支撑组件12、法兰支撑座120、支撑凸台121、连接条122、连接孔123、滑孔124、滑槽125、滑块126、压块127、端盖128、螺杆129、手柄130、防滑纹131、内六角孔132、第二预紧弹簧13、法兰14、管道15。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1、图2、图3和图4所示的一种法兰焊接定位工装，包括主轴1，主轴1的后端设有握持柄100，主轴1内设有中心孔101，中心孔内设有中心轴2，中心轴2的两端均伸出中心孔外，主轴1的外侧固定有第一连接环3，中心轴2的前端转动设有第二连接环4，第一连接环3、第二连接环4的外侧设有三组连接臂5，每组连接臂5的外端之间设有管道支撑座6，管道支撑座的外侧面为外凸的弧面，连接臂5的外端与管道支撑座6转动连接，连接臂5的内端与对应的第一连接环3、第二连接环4转动连接，中心轴2上位于第二连接环4与主轴1前端之间的部位套设有第一预紧弹簧7，中心轴2的后端设有用于驱动中心轴2沿着中心孔移动的第一驱动机构20，第一驱动机构包括固定在中心轴后端的第一驱动轮200，主轴1内的中心孔的内部两端均固定有螺套，中心轴与螺套螺纹连接，当第一驱动轮带动中心轴正向旋转时，中心轴沿着中心孔向后移动，当第一驱动轮带动中心轴反向旋转时，中心轴沿着中心孔向前移动。

主轴1上还固定有第三连接环8，主轴1的后端外侧套设有套筒9，套筒9的前端转动设有第四连接环10，第三连接环8、第四连接环10的外侧设有三组支撑臂11，每组支撑臂11的外端之间设有法兰支撑组件12，支撑臂11的外端与法兰支撑组件12转动连接，支撑臂11的内端与对应的第三连接环8、第四连接环10转动连接，套筒9的后端设有用于驱动套筒沿着主轴移动的第二驱动机构90，第二驱动机构包括固定在套筒后端且位于握持柄前端的第二驱动轮900，套筒与主轴螺纹连接；当第二驱动轮带动套筒正向旋转时，套筒沿着主轴向前移动，当第二驱动轮带动套筒反向旋转时，套筒沿着主轴向后移动；主轴1的外侧位于第三连接环与套筒前端之间的部位套设有第二预紧弹簧13。

如图5和图6所示，法兰支撑组件12包括法兰支撑座120，法兰支撑座120的外侧面后端设有支撑凸台121，支撑凸台的顶面为外凸的弧面，法兰支撑座120的底面延伸形成连接条122，连接条的两端均设有与支撑臂转动连接的连接孔123；支撑凸台121的后端设有滑孔124，滑孔124的上侧设有贯穿支撑凸台顶面的滑槽125，滑孔内设有滑块126，滑块的上侧固定有压块127，压块穿过滑槽伸出滑孔外，滑孔的后端固定有端盖128，滑孔的中心设有螺杆129，螺杆穿过端盖与端盖转动连接，螺杆穿过滑块与滑块螺纹连接，螺杆的后端固定有手柄130，手柄130的外侧设有防滑纹131，手柄130后端中心设有内六角孔132，手柄的后端外侧的横截面呈正六边形。

结合附图，本发明的使用原理如下：如图5和图6所示，使用前先通过手柄130调节压块127到支撑凸台121前端的距离，使得该距离小于等于法兰的厚度；使用时，左手握住握持柄，反向转动第二驱动轮900，将法兰14卡入法兰支撑组件后，再正向转动第二驱动轮，使得法兰支撑组件12初步张紧法兰的内孔；反向转动第一驱动轮200，使得管道支撑座6收缩，然后将工装的前端插入管道15内，使得法兰的端面与管道的端面贴合，正向转动第一驱动轮200，三个管道支撑座6向外扩张后张紧管道的内壁，此时管道15、法兰14已经被同轴定位，在实际使用过程中，进行到该步骤后，法兰的端面与管道的端面之间通常仍然存在一个微小的间隙，此时通过六角扳手再次将手柄转动一个角度，使得压块压紧法兰，法兰的端面与管道的端面完全贴紧，正向再次转动第二驱动轮，使得法兰支撑组件完全撑紧法兰，实现法兰的完全定位。最后人工将法兰与管道的连接处进行焊接，焊接完全后，反向转动第一驱动轮、第二驱动轮后取出工装。通过该种工装能快速将法兰与管道同轴定位，无需通过其他设备对法兰、管道进行单独定位，使用方便、成本低、通用性强；尤其适合长管道与法兰的焊接定位使用。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种法兰焊接定位工装，其特征是，包括主轴，主轴的后端设有握持柄，所述主轴内设有中心孔，所述中心孔内设有中心轴，中心轴的两端均伸出中心孔外，所述主轴的外侧固定有第一连接环，所述中心轴的前端转动设有第二连接环，所述第一连接环、第二连接环的外侧设有三组连接臂，每组连接臂的外端之间设有管道支撑座，所述连接臂的外端与管道支撑座转动连接，连接臂的内端与对应的第一连接环、第二连接环转动连接，中心轴的后端设有用于驱动中心轴沿着中心孔移动的第一驱动机构；所述主轴上还固定有第三连接环，主轴的后端外侧套设有套筒，套筒的前端转动设有第四连接环，所述第三连接环、第四连接环的外侧设有三组支撑臂，每组支撑臂的外端之间设有法兰支撑组件，支撑臂的外端与法兰支撑组件转动连接，支撑臂的内端与对应的第三连接环、第四连接环转动连接，所述套筒的后端设有用于驱动套筒沿着主轴移动的第二驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种法兰焊接定位工装，其特征是，所述的第一驱动机构包括固定在中心轴后端的第一驱动轮，所述主轴内的中心孔的内部两端均固定有螺套，所述中心轴与螺套螺纹连接；当第一驱动轮带动中心轴正向旋转时，中心轴沿着中心孔向后移动，当第一驱动轮带动中心轴反向旋转时，中心轴沿着中心孔向前移动。

3.根据权利要求1或2所述的一种法兰焊接定位工装，其特征是，所述第二驱动机构包括固定在套筒后端且位于握持柄前端的第二驱动轮，所述套筒与主轴螺纹连接；当第二驱动轮带动套筒正向旋转时，套筒沿着主轴向前移动，当第二驱动轮带动套筒反向旋转时，套筒沿着主轴向后移动。

4.根据权利要求1或2所述的一种法兰焊接定位工装，其特征是，所述中心轴上位于第二连接环与主轴前端之间的部位套设有第一预紧弹簧，所述管道支撑座的外侧面为外凸的弧面。

5.根据权利要求1所述的一种法兰焊接定位工装，其特征是，所述主轴的外侧位于第三连接环与套筒前端之间的部位套设有第二预紧弹簧。

6.根据权利要求1所述的一种法兰焊接定位工装，其特征是，所述的法兰支撑组件包括法兰支撑座，所述法兰支撑座的外侧面后端设有支撑凸台，所述支撑凸台的顶面为外凸的弧面，所述法兰支撑座的底面延伸形成连接条，所述连接条的两端均设有与支撑臂转动连接的连接孔。

7.根据权利要求6所述的一种法兰焊接定位工装，其特征是，所述支撑凸台的后端设有滑孔，所述滑孔的上侧设有贯穿支撑凸台顶面的滑槽，所述滑孔内设有滑块，所述滑块的上侧固定有压块，所述压块穿过滑槽伸出滑孔外，所述滑孔的后端固定有端盖，所述滑孔的中心设有螺杆，所述螺杆穿过端盖与端盖转动连接，螺杆穿过滑块与滑块螺纹连接，所述螺杆的后端固定有手柄。

8.根据权利要求7所述的一种法兰焊接定位工装，其特征是，所述手柄的外侧设有防滑纹，手柄后端中心设有内六角孔，手柄的后端外侧的横截面呈正六边形。

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