CN114101398A - 一种内撑式弯管管口矫圆机 - Google Patents

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李广伦
卢富运
张春伟
姬宣德
郑鹏
赵梅花
李明伟
叶伊
刘翠香
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Abstract

本发明涉及一种内撑式弯管管口矫圆机，包括固定机架；三向移动机构，安装于固定机架上；撑管装置，安装于三向移动机构内；撑管装置包括撑管装置架体、圆周转动机构、推杆滑块机构以及激光测距机构，圆周转动机构驱动推杆滑块机构旋转，推杆滑块机构包括推杆固定架、撑管液压油缸、中间推杆、中间连杆和移动滑块，两个移动滑块对称装配在设于推杆固定架上移动滑块导轨中，撑管液压油缸与油缸推杆连接，油缸推杆通过盖板与中间推杆转动连接，中间推杆通过中间连杆与移动滑块铰接，各移动滑块前端安装一撑管块；激光测距机构包括步进电机及激光测距仪。本发明能自动化的实现管件对心、弯管管口短径对正及液压撑管，工作可靠，矫圆精度高，效率高。

Description

一种内撑式弯管管口矫圆机
技术领域
本发明属于工业机械技术领域，特别涉及一种内撑式弯管管口矫圆机。
背景技术
弯管是工业各领域广泛应用的重要零部件，在管道运输方面必不可少。等壁厚弯管在石油、化工、航海、航空和核工业领域具有重要用途，在高温、高压和酸碱腐蚀环境中具有特殊意义。弯管在被折弯时，弯管管口容易发生变形，变成椭圆形，为保证弯管与直管的无缝连接，必须对弯管管口进行矫圆。目前市面上还没有比较成熟的弯管管口矫圆工具，工人常用方法是：人工用尺子量取弯管管口短径，多人配合使用液压油缸或千斤顶进行撑管矫圆。此方法费时费力，撑管精度低，撑管效率低，满足不了生产需求。
发明内容
为解决现有技术问题，本发明提供一种内撑式弯管管口矫圆机，能自动化的实现管件对心、弯管管口短径对正、液压撑管等功能。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种内撑式弯管管口矫圆机，包括：
固定机架；
三向移动机构，安装于固定机架上；
撑管装置，安装于三向移动机构内，并由三向移动机构驱动其沿上下、前后以及左右方向运动；所述撑管装置包括与三向移动机构固接的撑管装置架体、设于撑管装置架体内的圆周转动机构、设于圆周转动机构内的推杆滑块机构以及设于推杆滑块机构前方的激光测距机构，其中，圆周转动机构用于驱动推杆滑块机构旋转，
推杆滑块机构包括推杆固定架、撑管液压油缸、中间推杆、中间连杆和移动滑块，推杆固定架固设在圆周转动机构内，推杆固定架前端设有移动滑块导轨，两个移动滑块对称装配在移动滑块导轨上并能沿左右方向滑动，撑管液压油缸输出端与油缸推杆连接，油缸推杆通过盖板与中间推杆转动连接，中间推杆前端两侧分别铰接有一中间连杆，两个中间连杆对称设置，且每侧的中间连杆另一端与同侧的移动滑块铰接，使得推杆滑块机构整体为轴对称结构，每个移动滑块前端安装有用于伸入弯管内部以进行管口矫圆的撑管块；激光测距机构包括安装在移动滑块导轨上的步进电机以及安装在步进电机转动轴上的激光测距仪，且激光测距仪位于推杆滑块机构的对称轴上。
进一步的，圆周转动机构包括伺服电机、齿轮、圆形支撑架和支撑辊，圆形支撑架包裹推杆固定架并被支撑辊支撑，支撑辊固设于撑管装置架体上，圆形支撑架外壁套设有齿圈，伺服电机输出轴与齿轮连接，齿轮与齿圈啮合。
进一步的，三向移动机构包括上下移动机架、左右移动机架、前后移动机架、上下移动液压油缸、左右移动液压油缸及前后移动液压油缸；其中，
上下移动机架沿上下方向滑动设置在固定机架上，上下移动液压油缸安装在固定机架上方且其输出端与上下移动机架连接；左右移动机架固定设置在上下移动机架下方，左右移动液压油缸安装在左右移动机架上且其输出端与前后移动机架连接；前后移动机架沿左右方向滑动设置在左右移动机架上，前后移动液压油缸安装在前后移动机架后端，前后移动液压油缸的输出端与撑管装置架体连接，撑管装置架体沿前后方向滑动设置在前后移动机架上。
进一步的，移动滑块的前端沿左右方向开设有若干个凹槽，凹槽用于安装撑管块，以满足不同直径弯管管口矫圆的需求。
进一步的，撑管块插入对应的凹槽中并通过螺栓固定，以保证螺栓不承担撑管块径向力。
进一步的，撑管块外侧的弧面半径小于弯管半径。
进一步的，还包括一液压站，液压站输出控制所述撑管液压油缸、上下移动液压油缸、左右移动液压油缸及前后移动液压油缸。
进一步的，撑管液压油缸固定在撑管装置架体上。
进一步的，中间推杆与对应的中间连杆一端通过销轴铰接，中间连杆另一端与对应的移动滑块通过销轴铰接。
进一步的，伺服电机安装在撑管装置架体上，齿轮转动装配在撑管装置架体上。
本发明的有益效果是：
本发明弯管管口矫圆机通过三向移动机构将撑管块伸入待处理的弯管管口内，使撑管块顶紧弯管管口内壁，自动化得完成管件对心；并通过激光测距机构找到弯管管口的短径位置，然后自动收回撑管块，通过圆周转动机构将推杆滑块机构整体旋转到弯管管口的短径位置，完成弯管管口短径对正；最后通过推杆滑块机构带动撑管块进行撑管矫圆；本发明能自动化的实现管件对心、弯管管口短径对正、液压撑管等功能，具备工作可靠、矫圆精度高、矫圆效率高的优势。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1至图2是本发明一种内撑式弯管管口矫圆机的立体图。
图3至图4是本发明一种内撑式弯管管口矫圆机中的撑管装置立体图。
图5是本发明一种内撑式弯管管口矫圆机的撑管工作原理简图。
附图标记说明：
1.上下移动液压油缸；2.固定机架；3.弯管；4.弯管架；5.地面；6.上下移动机架；7.左右移动机架；8.左右移动液压油缸；9.液压站；10.前后移动机架；11.前后移动液压油缸；12.撑管液压油缸；13.撑管装置架体；14.移动滑块；141.凹槽；15.推杆固定架；16.激光测距仪；17.步进电机；18.撑管块；19.移动滑块导轨；20.中间连杆；21.支撑辊；22.齿圈；23.伺服电机；24.齿轮；25.圆形支撑架；26.中间推杆；27.撑管液压油缸推杆；28.盖板；29.销轴。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
请参阅图1至图5，一种内撑式弯管管口矫圆机，包括撑管装置、三向移动机构和固定机架，撑管装置包括与三向移动机构固接的撑管装置架体13、设于撑管装置架体内的圆周转动机构、设于圆周转动机构内的推杆滑块机构以及设于推杆滑块机构前方的激光测距机构。在整机布置方面，撑管装置位于三向移动机构的内部，三向移动机构安装于固定机架内并可带动撑管装置在三维空间内运动。
推杆滑块机构包括推杆固定架15、撑管液压油缸12、中间推杆26、中间连杆20和移动滑块14，推杆固定架15固设在圆周转动机构内，推杆固定架15前端固设有移动滑块导轨19，移动滑块导轨19沿左右方向延伸，移动滑块14设有两个，两个移动滑块19对称装配在移动滑块导轨19上并能沿左右方向滑动，撑管液压油缸12固定在撑管装置架体13上，撑管液压油缸12输出端与油缸推杆27固定连接。油缸推杆27通过盖板28与中间推杆26转动连接，目的是当前端中间推杆和移动滑块随圆周转动机构转动时，撑管液压油缸推杆27保持不动；或者油缸推杆27通过轴承与中间推杆26转动连接也能起到此技术目的。中间推杆26前端两侧分别铰接有一个中间连杆20，两个中间连杆对称设置，即每侧的中间连杆20一端通过销轴29与中间推杆铰接，每侧的中间连杆20的另一端与同侧的移动滑块14通过销轴29相铰接，每个移动滑块14前端安装有用于伸入弯管内部以进行管口矫圆的撑管块18。结合图3，推杆滑块机构整体呈对称结构，在撑管液压油缸12的驱动下，通过移动滑块导轨19限制移动滑块14的轴向(前后方向)运动，使得两个移动滑块做相互靠近或相互远离运动，最终带动两个撑管块18沿弯管3径向运动。
激光测距机构包括激光测距仪16和步进电机17，激光测距仪16安装在步进电机17的转动轴上，两者整体位于推杆滑块机构的对称轴上，通过控制步进电机17的旋转速度和激光测距仪16的取样时间，找到弯管口短径。
圆周转动机构包括伺服电机23、齿轮24、圆形支撑架25和支撑辊21，圆形支撑架25包裹着推杆固定架15并被支撑辊21支撑，圆形支撑架25外壁套设有齿圈22；本实施例中，支撑辊设有四个，两两对称固设于撑管装置架体两侧，且同侧的两个支撑辊分布于齿圈前后侧。伺服电机固定安装在撑管装置架体13上，齿轮24转动装配在撑管装置架体13上，伺服电机23输出轴与齿轮24连接，齿轮24与齿圈22啮合，从而带动圆形支撑架25旋转。
作为优选，移动滑块14的前端沿左右方向开有多个凹槽141，用于安装不同撑管块18，以满足不同直径弯管管口矫圆的需求。撑管块18插入凹槽141中并通过螺栓固定，能保证螺栓不承担撑管块18径向力，增加撑管块的可靠性；对不同直径的弯管管口矫圆，需更换不同撑管块18的安装槽位，且保证撑管块18的外侧弧面半径略小于弯管半径，以防止弯管损伤。
三向移动机构一个方向的动力由一个液压油缸提供，每个方向的移动机构都有一个移动机架。本实施例中，三向移动机构包括上下移动机架6、左右移动机架7、前后移动机架10、上下移动液压油缸1、左右移动液压油缸8及前后移动液压油缸11；其中，上下移动机架6沿上下方向滑动设置在固定机架2上，上下移动液压油缸1安装在固定机架2上方且其输出端与上下移动机架6连接；左右移动机架7固定设置在上下移动机架6下方，左右移动液压油缸8安装在左右移动机架7上且其输出端与前后移动机架10连接，前后移动机架10沿左右方向滑动设置在左右移动机架7上，左右移动液压油缸8能驱动前后移动机架在左右移动机架7上沿左右方向运动。前后移动液压油缸11安装在前后移动机架10后端，前后移动液压油缸11的输出端与撑管装置架体13连接，撑管装置架体13沿前后方向滑动设置在前后移动机架10上，在前后移动液压油缸11带动下，撑管装置架体13能前后方向运动，进而实现整个撑管装置在上下、前后以及左右方向进行运动。本实施例中，上下移动机架和固定机架采用方管嵌套的方式实现相对上下滑动，同理，前后移动机架上具有与左右移动机架相滑动嵌套的方管部以及供撑管装置架体13滑动嵌套的方管部。
本发明中，液压油缸总共使用四个，它们由同一个液压站9控制，通过液压站9实现各液压油缸的输出端行程控制。
本发明的工作原理如下所述：
本弯管管口矫圆机，其中三向移动机构和推杆滑块机构由液压站控制液压油缸为其提供动力，激光测距机构是由步进电机提供动力，圆周转动机构是由伺服电机提供动力。事先将需要矫正的弯管3放置在机器正前方的弯管架4上且使其在三向移动机构的行程内，然后启动机器开始工作。
首先通过三向移动机构将撑管块18伸入弯管管口里，启动撑管液压油缸12推动推杆滑块机构，在连杆传动作用下撑管块径向向外滑动，使撑管块18顶紧弯管内壁(因激光测距仪16安装在两个撑管块18的中点，所以当撑管块18顶紧弯管内壁时，激光测距仪16位于弯管圆心)，完成管件对心的一步。
启动激光测距仪16和步进电机17对弯管口中心到管内壁的距离进行取样，通过电子屏幕显示出弯管管口短径位置，然后控制撑管液压油缸12拉动推杆滑块机构使撑管块18远离弯管内壁，完成找到弯管口短径位置的一步。
然后启动圆周转动机构将推杆滑块机构整体旋转到弯管管口的短径位置，完成弯管管口短径对正。再次启动撑管液压油缸12推动推杆滑块机构带动撑管块18进行撑管，根据经验数据，赋予撑管块18一定的过余量，当撑管块的位移量达到目标时，立即收回，通过管件回弹使弯管3达到圆度要求，至此完成弯管管口矫圆过程。本方案能自动化的实现管件对心、弯管管口短径对正、液压撑管等功能，工作可靠，矫圆精度高，效率高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于，包括：
固定机架(2)；
三向移动机构，安装于固定机架(2)上；
撑管装置，安装于三向移动机构内，并由三向移动机构驱动其沿上下、前后以及左右方向运动；所述撑管装置包括与三向移动机构固接的撑管装置架体(13)、设于撑管装置架体内的圆周转动机构、设于圆周转动机构内的推杆滑块机构以及设于推杆滑块机构前方的激光测距机构，其中，圆周转动机构用于驱动推杆滑块机构旋转，
推杆滑块机构包括推杆固定架(15)、撑管液压油缸(12)、中间推杆(26)、中间连杆(20)和移动滑块(14)，推杆固定架(15)固设在圆周转动机构内，推杆固定架(15)前端设有移动滑块导轨(19)，两个移动滑块(19)对称装配在移动滑块导轨(19)上并能沿左右方向滑动，撑管液压油缸(12)输出端与油缸推杆(27)连接，油缸推杆(27)通过盖板(28)与中间推杆(26)转动连接，中间推杆(26)前端两侧分别铰接设置有中间连杆(20)，每侧的中间连杆(20)另一端与同侧的移动滑块(14)铰接，每个移动滑块(14)前端安装有用于伸入弯管内部以进行管口矫圆的撑管块(18)；
激光测距机构包括安装在移动滑块导轨(19)上的步进电机(17)以及安装在步进电机(17)转动轴上的激光测距仪(16)，且激光测距仪(16)位于推杆滑块机构的对称轴上。
2.根据权利要求1所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：圆周转动机构包括伺服电机(23)、齿轮(24)、圆形支撑架(25)和支撑辊(21)，圆形支撑架(25)包裹推杆固定架(15)并被支撑辊(21)支撑，支撑辊固设于撑管装置架体上，圆形支撑架(25)外壁套设有齿圈(22)，伺服电机(23)输出轴与齿轮(24)连接，齿轮(24)与齿圈(22)啮合。
3.根据权利要求1或2所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：三向移动机构包括上下移动机架(6)、左右移动机架(7)、前后移动机架(10)、上下移动液压油缸(1)、左右移动液压油缸(8)及前后移动液压油缸(11)；其中，
上下移动机架(6)沿上下方向滑动设置在固定机架(2)上，上下移动液压油缸(1)安装在固定机架(2)上方且其输出端与上下移动机架(6)连接；左右移动机架(7)固定设置在上下移动机架(6)下方，左右移动液压油缸(8)安装在左右移动机架(7)上且其输出端与前后移动机架(10)连接；前后移动机架(10)沿左右方向滑动设置在左右移动机架(7)上，前后移动液压油缸(11)安装在前后移动机架(10)后端，前后移动液压油缸(11)的输出端与撑管装置架体(13)连接，撑管装置架体(13)沿前后方向滑动设置在前后移动机架(10)上。
4.根据权利要求1所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：移动滑块(14)的前端沿左右方向开设有若干个凹槽(141)，凹槽(141)用于安装撑管块(18)，以满足不同直径弯管管口矫圆的需求。
5.根据权利要求4所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：撑管块(18)插入对应的凹槽(141)中并通过螺栓固定，以保证螺栓不承担撑管块(18)径向力。
6.根据权利要求1或4所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：撑管块(18)外侧的弧面半径小于弯管半径。
7.根据权利要求3所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：还包括一液压站(9)，液压站(9)输出控制所述撑管液压油缸、上下移动液压油缸、左右移动液压油缸及前后移动液压油缸。
8.根据权利要求1所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：撑管液压油缸(12)固定在撑管装置架体(13)上。
9.根据权利要求1所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：中间推杆(26)与对应的中间连杆(20)一端通过销轴(29)铰接，中间连杆(20)另一端与对应的移动滑块(14)通过销轴(29)铰接。
10.根据权利要求2所述的一种内撑式弯管管口矫圆机，其特征在于：伺服电机固定安装在撑管装置架体(13)上，齿轮(24)转动装配在撑管装置架体(13)上。
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