CN114918212B - 管件夹持固定和旋转装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管件夹持固定和旋转装置及方法，管件夹持固定和旋转装置包括机架、固定式顶针座和移动式顶针座。所述机架上沿长度方向设置有滑轨和齿轨；所述固定式顶针座包括连接座、第一电机、齿轮箱和第一顶针；所述移动式顶针座包括行走小车和第二顶针、滑块、第二电机和驱动齿轮。所述管件夹持固定和旋转装置，能够通过第二电机控制行走小车水平移动，使第二顶针顶撑管件端部，使管件另一端与第一顶针顶紧，从而通过第一顶针和第二顶针实现管件端部的顶撑固定，然后通过第一电机控制第一顶针转动，带动管件旋转，第一顶针随着管件一起旋转。所述管件夹持固定和旋转装置能够自动夹持固定管件并使管件旋转。

Description

管件夹持固定和旋转装置及方法

技术领域

本发明涉及一种管件夹持固定和旋转装置及方法，属于管件加工技术领域。

背景技术

建筑工程中脚手架越来越普及，越来越多的项目开始租赁与使用脚手架。完成退场后的脚手架钢管表面往往附着有水泥、混凝土、砂浆等杂物，需要材料周转站对其进行清理和维护，方能再次租赁给项目。

现在材料周转站通常采用人工清理的模式，先由操作人员筛选报废品，然后逐根拿取、搬运、敲铲。人工清理模式效率十分低下，难以满足周转站的清理需求，因此需要建立自动化清理体系来满足日常生产需求。自动化清理的原理是，将钢管固定，并使钢管转动，然后通过铲刀进行铲削。钢管的固定和自送旋转控制尤为重要，亟待研发一种高效的钢管固定旋转装置。

发明内容

本发明提供了一种管件夹持固定和旋转装置及方法，能够用于管件的夹持固定和旋转。

本发明包括如下技术方案：

一种管件夹持固定和旋转装置，包括机架、固定式顶针座和移动式顶针座；

所述机架上沿长度方向设置有滑轨和齿轨；

所述固定式顶针座包括连接座，以及设置于连接座上的第一电机、齿轮箱和第一顶针；所述连接座固定于机架一端，所述第一电机通过齿轮箱控制第一顶针转动；

所述移动式顶针座包括行走小车和第二顶针；所述行走小车上设置有滑块，所述滑块上设置有与所述滑轨匹配的滑槽，所述滑块卡扣在滑轨上；所述行走小车上设置有第二电机和驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述第二电机的转轴固定连接，并与所述齿轨啮合，所述第二电机控制行走小车沿齿轨和滑轨行走；所述第二顶针与第一顶针的位置匹配，用于顶撑管件两端。

进一步，所述第二顶针包括一个锥体和设置于锥体一端的轴杆，轴杆上套设有轴承，所述轴承固定在行走小车上，轴承与锥体之间设置有弹簧；

行走小车上间隔设置有两个轴承座，轴杆插入轴承座中，轴杆端部设置有端板，所述端板通过螺栓与轴杆固定。

进一步，所述端板一侧的行走小车上设置有位置传感器，用于监测端板的移动位置，当位置传感器监测到端板移动距离达到预设值后，控制第二电机停止转动。

进一步，滑轨的横断面为T字形时，滑槽包括T字形槽口，所述滑槽卡扣在滑轨上使行走小车仅能沿滑轨长度方向移动。

进一步，所述机架上设置有电缆拖链，所述电缆拖链的一端通过连接板与行走小车固定，所述行走小车水平移动并带动电缆拖链水平移动。

进一步，所述管件为盘扣式钢管，盘扣式钢管包括杆身和连接盘；

所述行走小车上还设置有退料装置，所述退料装置包括水平杆、面板、翻板、复位弹簧和限位件；

所述水平杆的一端固定在行走小车上，另一端设置有面板，所述面板上铰接设置有两个翻板，所述翻板与面板之间设置有复位弹簧，所述面板上还设置有限位件用于对翻板的翻转角度进行限定。

相应地，本申请还提供了一种管件夹持固定和旋转方法，包括如下步骤：

S1.设置管件夹持固定和旋转装置，将管件水平设置且两端正对第一顶针和第二顶针；

S2.控制第二电机转动使移动式顶针座的行走小车沿齿轨行走，第二顶针插入管件一端，管件的另一端套在第一顶针上，并与第一顶针顶紧；

S3.控制第一电机使第一顶针转动，第一顶针带动管件旋转，第一顶针随着管件一起旋转，对管件进行施工。

进一步，所述第二顶针包括一个锥体和设置于锥体一端的轴杆，轴杆上套设有轴承，所述轴承固定在行走小车上，轴承与锥体之间设置有弹簧；行走小车上间隔设置有两个轴承座，轴杆插入轴承座中，轴杆端部设置有端板，所述端板与轴杆固定；

当步骤S2中第二顶与第一顶针均顶撑管件过程中，行走小车沿齿轨继续行走，第二顶针的锥体压缩弹簧，轴杆水平移动，监测轴杆的移动距离，从而得到弹簧的压缩量，从而使顶撑力满足要求。

进一步，所述端板一侧的行走小车上设置有位置传感器，用于监测端板的移动位置，当位置传感器监测到端板移动距离达到预设值后，控制第二电机停止转动。

进一步，所述管件为盘扣式钢管，盘扣式钢管包括杆身和连接盘，所述行走小车上还设置有退料装置；所述退料装置包括水平杆、面板、翻板、复位弹簧和限位件；所述水平杆的一端固定在行走小车上，另一端设置有面板，所述面板上铰接设置有两个翻板，所述翻板与面板之间设置有复位弹簧，所述面板上还设置有限位件用于对翻板的翻转角度进行限定；

当步骤S2中行走小车行走使第一顶针顶撑管件端部过程中，翻板触碰到连接盘且翻板向后翻转并越过连接盘，翻板越过连接盘后再复位弹簧的作用下恢复展开状态；

所述方法还包括步骤：

S4.管件施工完毕后，行走小车行走使第二顶针顶退回，第二顶针与盘扣式钢管分离，行走小车继续行走，翻板保持展开并拉动连接盘，使盘扣式钢管与第一顶针分离，取出钢管。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本申请中的管件夹持固定和旋转装置，能够通过第二电机控制行走小车水平移动，使第二顶针顶撑管件端部，使管件另一端与第一顶针顶紧，从而通过第一顶针和第二顶针实现管件端部的顶撑固定，然后通过第一电机控制第一顶针转动，带动管件旋转，第一顶针随着管件一起旋转。因此，所述管件夹持固定和旋转装置能够自动夹持固定管件并使管件旋转。而且，通过将第二顶针设置为由弹簧顶撑可水平移动的方式，并通过位置传感器监测第二顶针的移动距离，从而控制第二顶针与管件端部的顶撑力，从而使第一顶针与管件之间的连接满足要求，使第一顶针能够顺利带动管件转动。另外，通过设置退料装置，使管件夹持固定和旋转装置在应用于盘扣式钢管中，能够实现盘扣式钢管自动退料，提高了施工效率。

附图说明

图1为本发明中的管件夹持固定和旋转装置的结构示意图；

图2为本发明中的管件夹持固定和旋转装置的俯视图；

图3为本发明中的固定式顶针座的结构示意图；

图4为本发明中的移动式顶针座的结构示意图；

图5为本发明中的移动式顶针座的侧视图；

图6为本发明中的顶针的结构示意图；

图7为本发明中的退料装置的结构示意图。

图中标号如下：

1-管件；

10-机架；11-滑轨；12-齿轨；13-电缆拖链；

20-固定式顶针座；21-连接座；22-第一电机；23-齿轮箱；24-第一顶针；

30-移动式顶针座；31-行走小车；311-滑块；32-第二顶针；321-锥体；322-轴杆；323-轴承；324-弹簧；325-轴承座；33-第二电机；331-驱动齿轮；34-位置传感器；

40-退料装置；41-水平杆；42-面板；43-翻板；44-复位弹簧；45-限位件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的管件夹持固定和旋转装置及方法作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

结合图1和图2所示，本实施例提供的一种管件夹持固定和旋转装置用于夹持固定钢管，并使钢管旋转，当然也可以用于其它材质管件的夹持固定。所述夹持固定装置包括机架10、固定式顶针座20和移动式顶针座30，固定式顶针座20和移动式顶针座30间隔设置于机架10上，管件1设置于固定式顶针座20和移动式顶针座30之间。作为举例，管件1可水平放置于管件搁置件上，管件搁置件用于搁置管件，搁置后的管件高度与固定式顶针座20和移动式顶针座30高度相匹配。

结合图1和图2所示，所述机架10上沿长度方向设置有滑轨11和齿轨12。所述齿轨12设置于中间部位，与管件长度方向一致。作为举例，所述滑轨11设置两根，所述滑轨11平行间隔设置，分布在齿轨12的两侧，滑轨11的横断面为T字形，包括上翼缘板和设置于上翼缘板下方的肋板。

结合图1至图3所示，所述固定式顶针座20包括连接座21，以及设置于连接座21上的第一电机22、齿轮箱23和第一顶针24。所述连接座21可以为钢板，钢板通过螺栓固定在机架10的端部。所述第一电机22通过齿轮箱23控制第一顶针24转动，齿轮箱23中的齿轮组可以根据需要进行设置，比如，可设置为减速齿轮组，当第一顶针24设置为两个或更多时，齿轮组用于同时使多个第一顶针24一起旋转。所述齿轮组的齿轮的齿轮轴可通过轴承和轴承座固定在齿轮箱23中，齿轮轴与第一顶针24固定连接，从而带动第一顶针24旋转。

结合图1、图2、图4至图6所示，所述移动式顶针座30包括行走小车31和第二顶针32，所述第二顶针32设置于行走小车31的一端，第二顶针32的数量与第一顶针24数量一致。所述行走小车31上设置有滑块311，所述滑块311上设置有与所述滑轨11匹配的滑槽，所述滑块311卡扣在滑轨11上，比如当滑轨11的横断面为T字形时，滑槽为T字形槽口，所述滑块311卡扣在滑轨11上使行走小车31仅能沿滑轨11长度方向移动。所述行走小车31上设置有第二电机33和驱动齿轮331，所述驱动齿轮331与所述第二电机33的转轴固定连接，并与所述齿轨12啮合，所述第二电机33控制行走小车31沿齿轨12长度方向移动。所述第二顶针32与第一顶针24的位置匹配，用于顶撑管件1两端。

所述管件夹持固定和旋转装置的工作原理为，将管件1水平设置且两端正对第一顶针24和第二顶针32；控制第二电机33转动使移动式顶针座30的行走小车31沿齿轨12行走，第二顶针32插入管件一端，管件的另一端套在第一顶针24上，并与第一顶针24顶紧；然后控制第一电机22使第一顶针24转动，第一顶针24带动管件旋转，第一顶针24随着管件一起旋转。因此，所述管件夹持固定和旋转装置能够自动夹持固定管件并使管件旋转。

由于管件1需要顶紧才能使第一顶针24带动管件1转动，需要对顶撑力进行控制，从而控制顶撑效果。进一步，结合图4至图6所示，所述第二顶针32包括一个锥体321和设置于锥体321一端的轴杆322，轴杆322上套设有轴承323，所述轴承323固定在行走小车31上，轴承323与锥体321之间设置有弹簧324，弹簧324与轴承323顶紧，轴承323是为了使弹簧324能够与锥体321一起转动。行走小车31上间隔设置有两个轴承座325，轴杆322插入轴承座325中，轴杆322端部设置有端板，所述端板通过螺栓与轴杆322固定。当第二顶针32顶撑管件端部时，锥体321上的顶撑力使弹簧324压缩变形，轴杆322在轴承座325内滑动，使轴杆322端部的端板水平移动，通过控制端板的移动距离可以控制作用于管件端部的顶撑力。进一步，所述端板一侧的行走小车31上设置有位置传感器34，用于监测端板的移动位置，当端板移动距离达到预设值后，控制第二电机33停止转动。作为举例，所述位置传感器34可以为激光发射器和激光接收器进行监测，当激光被端板阻挡，激光接收器无法接收到激光时，判定端板移动距离达到预设值，再比如，所述位置传感器34为压力传感器，当轴杆322端部伸出并抵在压力传感器上，压力传感器受到水平压力，判定端板移动距离达到预设值。

进一步，由于行走小车31需要沿齿轨12和滑轨11来回移动，优选为，所述机架10上设置有电缆拖链13，所述电缆拖链13的一端通过连接板与行走小车31固定，所述行走小车31水平移动并带动电缆拖链13水平移动，所述电缆拖链13用于设置第二电机33的电缆、信号线，以及位置传感器的信号线。

进一步，所述管件1为盘扣式钢管，盘扣式钢管包括杆身和连接盘。当第二顶针32退回时，盘扣式钢管的一端仍套设在第一顶针24上，不利于钢管取出。优选为，所述行走小车31上还设置有退料装置40，所述退料装置40包括水平杆41、面板42、翻板43、复位弹簧44和限位件45，所述水平杆41的一端固定在行走小车31上，另一端设置有面板42，所述面板42上铰接设置有两个翻板43，所述翻板43与面板42之间设置有复位弹簧44，所述面板42上还设置有限位件45用于对翻板43的翻转角度进行限定。在复位弹簧44和限位件45的共同作用下，所述翻板43展开，翻板43在水平作用力下能够沿铰接点转动并向水平杆靠近。面板42的位置与盘扣式钢管端部第一个连接盘的位置相匹配。退料装置的工作原理是，行走小车31行走使第一顶针24顶撑管件端部时，翻板43触碰到连接盘且翻板43向后翻转并越过连接盘，翻板43越过连接盘后在复位弹簧44的作用下恢复展开状态；当行走小车31退回时，翻板43接触连接盘并在限位件45作用下保持展开状态，翻板43拉动连接盘使盘扣式钢管与第一顶针24分开，从而便于将钢管取下，提高了施工效率。

实施例二

本实施例提供了一种管件夹持固定和旋转方法，下面结合实施例一和附图1至7对所述方法作进一步描述。所述方法包括如下步骤：

S1.设置所述的管件夹持固定和旋转装置，将管件1水平设置且两端正对第一顶针24和第二顶针32；需要说明的是管件1水平放置，是搁置于管件支撑件上，管件支撑件可以是管件顶撑装置，比如使管件上料和退料的升降式顶撑装置，也可以是固定在机架10上的固定式支撑件，本实施例不涉及对顶撑装置的改进，对管件水平放置的放置不做限定；

S2.控制第二电机33转动使移动式顶针座30的行走小车31沿齿轨12行走，第二顶针32插入管件一端，管件的另一端套在第一顶针24上，并与第一顶针24顶紧；

S3.控制第一电机22使第一顶针24转动，第一顶针24带动管件旋转，第一顶针24随着管件一起旋转。

本实施例通过第二电机33控制行走小车31移动，使第二顶针32顶撑管件一端，并使管件套紧第一顶针24，完成管件的顶撑固定，然后通过第一电机22控制管件旋转，实现管件的施工作业，该施工作业可以为喷涂施工、垂直度监测或者附着物铲削等。

进一步，所述第二顶针32包括一个锥体321和设置于锥体321一端的轴杆322，轴杆322上套设有轴承，所述轴承固定在行走小车31上，轴承与锥体321之间设置有弹簧；行走小车31上间隔设置有两个轴承座，轴杆322插入轴承座中，轴杆322端部设置有端板，所述端板与轴杆322固定；

当步骤S2中第二顶与第一顶针24均顶撑管件过程中，行走小车31沿齿轨12继续行走，第二顶针32的锥体321压缩弹簧，轴杆322水平移动，监测轴杆322的移动距离，从而得到弹簧的压缩量，从而使顶撑力满足要求。

更进一步，所述端板一侧的行走小车31上设置有位置传感器34，用于监测端板的移动位置，当位置传感器34监测到端板移动距离达到预设值后，控制第二电机33停止转动。

进一步，所述管件为盘扣式钢管，盘扣式钢管包括杆身和连接盘，所述行走小车31上还设置有退料装置40；所述退料装置40包括水平杆41、面板42、翻板43、复位弹簧44和限位件45；所述水平杆41的一端固定在行走小车31上，另一端设置有面板42，所述面板42上铰接设置有两个翻板43，所述翻板43与面板42之间设置有复位弹簧44，所述面板42上还设置有限位件45用于对翻板43的翻转角度进行限定；

当步骤S2中行走小车31行走使第一顶针24顶撑管件端部过程中，翻板43触碰到连接盘且翻板43向后翻转并越过连接盘，翻板43越过连接盘后再复位弹簧44的作用下恢复展开状态；

所述方法还包括步骤：

S4.管件施工完毕后，行走小车31行走使第二顶针32顶退回，第二顶针32与盘扣式钢管分离，行走小车31继续行走，翻板43保持展开并拉动连接盘，使盘扣式钢管与第一顶针24分离，取出钢管。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种管件夹持固定和旋转装置，其特征在于，

包括机架、固定式顶针座和移动式顶针座；

所述机架上沿长度方向设置有滑轨和齿轨；

所述固定式顶针座包括连接座，以及设置于连接座上的第一电机、齿轮箱和第一顶针；所述连接座固定于机架一端，所述第一电机通过齿轮箱控制第一顶针转动；

所述移动式顶针座包括行走小车和第二顶针；所述行走小车上设置有滑块，所述滑块上设置有与所述滑轨匹配的滑槽，所述滑块卡扣在滑轨上；所述行走小车上设置有第二电机和驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述第二电机的转轴固定连接，并与所述齿轨啮合，所述第二电机控制行走小车沿齿轨和滑轨行走；所述第二顶针与第一顶针的位置匹配，用于顶撑管件两端；

所述管件为盘扣式钢管，盘扣式钢管包括杆身和连接盘；

所述行走小车上还设置有退料装置，所述退料装置包括水平杆、面板、翻板、复位弹簧和限位件；所述水平杆的一端固定在行走小车上，另一端设置有面板，所述面板上铰接设置有两个翻板，所述翻板与面板之间设置有复位弹簧，所述面板上还设置有限位件用于对翻板的翻转角度进行限定。

2.如权利要求1所述的管件夹持固定和旋转装置，其特征在于，

所述第二顶针包括一个锥体和设置于锥体一端的轴杆，轴杆上套设有轴承，所述轴承固定在行走小车上，轴承与锥体之间设置有弹簧；

行走小车上间隔设置有两个轴承座，轴杆插入轴承座中，轴杆端部设置有端板，所述端板通过螺栓与轴杆固定。

3.如权利要求2所述的管件夹持固定和旋转装置，其特征在于，

所述端板一侧的行走小车上设置有位置传感器，用于监测端板的移动位置，当位置传感器监测到端板移动距离达到预设值后，控制第二电机停止转动。

4.如权利要求1所述的管件夹持固定和旋转装置，其特征在于，

滑轨的横断面为T字形时，滑槽包括T字形槽口，所述滑槽卡扣在滑轨上使行走小车仅能沿滑轨长度方向移动。

5.如权利要求1所述的管件夹持固定和旋转装置，其特征在于，

所述机架上设置有电缆拖链，所述电缆拖链的一端通过连接板与行走小车固定，所述行走小车水平移动并带动电缆拖链水平移动。

6.一种管件夹持固定和旋转方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.设置如权利要求1所述的管件夹持固定和旋转装置，将管件水平设置且两端正对第一顶针和第二顶针；

S2.控制第二电机转动使移动式顶针座的行走小车沿齿轨行走，第二顶针插入管件一端，管件的另一端套在第一顶针上，并与第一顶针顶紧；

S3.控制第一电机使第一顶针转动，第一顶针带动管件旋转，第一顶针随着管件一起旋转，对管件进行施工。

7.如权利要求6所述的管件夹持固定和旋转方法，其特征在于，

所述第二顶针包括一个锥体和设置于锥体一端的轴杆，轴杆上套设有轴承，所述轴承固定在行走小车上，轴承与锥体之间设置有弹簧；行走小车上间隔设置有两个轴承座，轴杆插入轴承座中，轴杆端部设置有端板，所述端板与轴杆固定；

当步骤S2中第二顶针与第一顶针均顶撑管件过程中，行走小车沿齿轨继续行走，第二顶针的锥体压缩弹簧，轴杆水平移动，监测轴杆的移动距离，从而得到弹簧的压缩量，从而使顶撑力满足要求。

8.如权利要求7所述的管件夹持固定和旋转方法，其特征在于，

所述端板一侧的行走小车上设置有位置传感器，用于监测端板的移动位置，当位置传感器监测到端板移动距离达到预设值后，控制第二电机停止转动。

9.如权利要求6所述的管件夹持固定和旋转方法，其特征在于，

当步骤S2中行走小车行走使第一顶针顶撑管件端部过程中，翻板触碰到连接盘且翻板向后翻转并越过连接盘，翻板越过连接盘后再复位弹簧的作用下恢复展开状态；

所述方法还包括步骤：

S4.管件施工完毕后，行走小车行走使第二顶针退回，第二顶针与盘扣式钢管分离，行走小车继续行走，翻板保持展开并拉动连接盘，使盘扣式钢管与第一顶针分离，取出钢管。