CN115533410B

CN115533410B - 一种变径法兰加工用定位装夹工装

Info

Publication number: CN115533410B
Application number: CN202211119004.2A
Authority: CN
Inventors: 王军; 高欣; 郑军; 李锐; 崔传宝
Original assignee: Maanshan Xinlong Special Steel Co ltd
Current assignee: Maanshan Xinlong Special Steel Co ltd
Priority date: 2022-09-13
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2042-09-13
Also published as: CN115533410A

Abstract

本发明公开了一种变径法兰加工用定位装夹工装，涉及加工领域，包括底座、左机架、右机架、左转盘、右转盘、定心装置、旋转装置、校正装置以及检测组件，左转盘与左机架转动连接，右转盘与右机架转动连接；左机架以及右机架上均设有定心装置，右转盘上设有校正装置；通过设置定心装置，可以在对两个法兰定位完成之后，自动对齐二者的圆心，校正装置可以自动校正锥形管，使得锥形管与两个法兰同心，并同步实现三者压紧装配，无需多次定位装夹，提高三者的同心度；定位销与压板定位孔对接，可以使得锥形管与两个法兰同步转动，方便焊接，在右转盘上设置检测组件，可以在工装上直接进行气密性的检测，降低了变径法兰的加工周期。

Description

一种变径法兰加工用定位装夹工装

技术领域

本发明涉及加工领域，具体涉及一种变径法兰加工用定位装夹工装。

背景技术

变径法兰是用于连接两个不同管道的一种中间连接件，通常由大法兰、小法兰以及中间的锥形管组成。

现有的变径法兰在加工时需要工人将锥形管的一端与大法兰焊接，之后再将锥形管的另一端与小法兰焊接，焊接的过程中需要用到定位夹具，现有的定位夹具大多分为独立的两套，一套是用于大法兰与锥形管焊接定位的，另一套则是用于小法兰与锥形管焊接定位。

这就导致焊接时需要分开焊接，焊接工序多，且重复定位时容易出现大法兰与小法兰不同心的情况，此外现有的定位工装大多在装夹完法兰与锥形管之后位置固定，这就使得焊接时需要工人拿着焊枪绕着法兰与锥形管的连接处旋转一周才能完全焊接，在需要机器人焊接时，由于焊枪的轨迹为圆形，这就使得机器人需要不断变化焊接的位置，对机器人的精度要求很高，容易出现焊接偏移的情况影响焊接质量。

另外，现有的定位装夹并不具备辅助气密性检测的功能，所以变径法兰在焊接完毕通常还需要到其他工位上利用气密性检测装置去检测加工完成后的变径法兰气密性是否合格，从而判断焊缝是否有气孔。这无疑增加了变径法兰的加工周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变径法兰加工用定位装夹工装，以解决上述背景技术中提到的问题。

一种变径法兰加工用定位装夹工装，包括底座、左机架、右机架、左转盘、右转盘、定心装置、旋转装置、校正装置以及检测组件，

所述左机架通过直线模组在底座上滑动平移，所述右机架与底座固定连接，所述左转盘与左机架转动连接，所述右转盘与右机架转动连接；

所述左机架以及右机架上均设有定心装置，两个所述定心装置用于将不同大小的法兰调整至同心的位置并保证法兰可以正常旋转，所述旋转装置用于驱动左转盘转动，所述右转盘上设有校正装置；

所述校正装置外侧套有锥形管，所述锥形管大口径朝向左转盘，所述校正装置在左转盘向右转盘移动时与左转盘上设置的对接组件对接并将左转盘的转动力传递给右转盘，同时自动将锥形管校正至与法兰同心的位置；

所述检测组件与右转盘连接，用于向变径法兰与左转盘以及右转盘之间形成的密闭空间充气并检测变径法兰的气密性。

优选的，所述定心装置包括装夹电机以及丝杠，所述装夹电机的输出轴固定连接有齿轮一，两个定心装置中的丝杆分别与左机架以及右机架转动连接，所述丝杠的一端固定连接有齿轮二，所述齿轮二与齿轮一啮合，所述丝杆的内部中空，两个所述丝杠同轴设置，所述丝杆上螺纹连接有铰接块，所述铰接块上对称铰接有四个连杆，所述连杆的另一端铰接有滑块，所述左机架有右机架的侧壁均设有四个滑槽，所述滑块与滑槽滑动连接，所述滑块上转动连接有滚轮，所述滚轮上设有挡板。

优选的，所述旋转装置包括旋转电机以及转轴，所述旋转电机与右机架固定连接，所述旋转电机的输出轴固定连接齿轮三，所述转轴的一端穿过左机架上的丝杆并与左转盘固定连接，且其另一端固定连接有齿轮四，所述齿轮三与齿轮四啮合。

优选的，所述校正装置包括支撑轴以及支撑座，所述支撑轴的右端与右转盘固定连接，且其左端滑动连接有铰接套一，所述支撑轴上还固定连接有铰接套二，所述铰接套一位于铰接套二的左侧，所述支撑座绕着支撑轴的周向等距设有四个，所述支撑座上通过螺钉可拆卸连接有仿形支撑块，所述支撑座的底部铰接有两个支撑杆，其中一个支撑杆与铰接套二铰接，另一个支撑杆与铰接套一铰接，所述铰接套二与铰接套一之间的支撑轴上套设有弹簧一。

优选的，所述铰接套一上设有花键，所述支撑轴上设有花键槽，所述铰接套一的左端设有压板，所述压板上开设有定位孔，所述左转盘以及右转盘上均设有密封垫。

优选的，所述检测组件包括气管，所述气管的一端与右转盘的中心处固定连接，且其另一端穿过右机架上的丝杆，并连接有旋转接头，旋转接头与气密性检测装置连接，所述右转盘上设有若干与气管连通的气口。

优选的，所述左转盘内设有两个与定位孔对应的对接组件，所述对接组件包括外壳体，所述外壳体内滑动连接有定位销，所述定位销与外壳体的内底部之间设有弹簧二，所述定位销的端部设有滚珠。

本发明的优点在于：

通过设置定心装置，可以在对两个法兰定位完成之后，自动对齐二者的圆心，在校正装置上套上锥形管，在左机架靠近右机架时，校正装置可以自动校正锥形管，使得锥形管与两个法兰同心，并同步实现三者压紧装配，无需多次定位装夹，提高三者的同心度；

左转盘上的定位销与压板定位孔对接，可以使得左转盘与右转盘同步转动，从而驱动锥形管与两个法兰同步转动，可以实现焊枪位置不变的情况下即可同时完成大法兰与锥形管以及小法兰与锥形管的焊接工作，使得焊枪不用每次都调整位置，焊接精度高；

在右转盘上设置气管，可以向变径法兰与左转盘以及右转盘之间形成的密闭空间中充入气体方便在焊接完全之后在工装上直接进行气密性的检测，无需增设额外的检测工位，大幅降低了变径法兰的加工周期。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的侧图；

图3为装夹完成后的本发明的剖视图；

图4图3中A处的局部放大图；

图5为左机架上各结构的示意图；

图6为右机架上各结构的示意图。

图7为变径法兰的结构示意图。

图中：1、底座；2、左机架；3、右机架；4、左转盘；5、右转盘；

6、定心装置；60、装夹电机；61、丝杠；62、齿轮一；63、齿轮二；64、铰接块；65、连杆；66、滑块；67、滑槽；68、滚轮；69、挡板；

7、旋转装置；71、旋转电机；72、转轴；73、齿轮三；74、齿轮四；

8、校正装置；80、支撑轴；81、支撑座；82、铰接套一；83、压板；84、定位孔；85、铰接套二；86、仿形支撑块；87、支撑杆；88、弹簧一；

9、检测组件；91、气管；92、旋转接头；

10、对接组件；101、外壳体；102、定位销；103、弹簧二；11、直线模组；12、密封垫；13、锥形管；14、大法兰；15、小法兰。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

一种变径法兰加工用定位装夹工装，包括底座1、左机架2、右机架3、左转盘4、右转盘5、定心装置6、旋转装置7、校正装置8以及检测组件9，

左机架2通过直线模组11在底座1上滑动平移，右机架3与底座1固定连接，左转盘4与左机架2转动连接，右转盘5与右机架3转动连接；

左机架2以及右机架3上均设有定心装置6，两个定心装置6用于将不同大小的法兰调整至同心的位置并保证法兰可以正常旋转，旋转装置7用于驱动左转盘4转动，右转盘5上设有校正装置8；

校正装置8外侧套有锥形管13，锥形管13大口径朝向左转盘4，校正装置8在左转盘4向右转盘5移动时与左转盘4上设置的对接组件10对接并将左转盘4的转动力传递给右转盘5，同时自动将锥形管13校正至与法兰同心的位置；

检测组件9与右转盘5连接，用于向变径法兰与左转盘4以及右转盘5之间形成的密闭空间充气并检测变径法兰的气密性。

在本实施例中，定心装置6包括装夹电机60以及丝杠61，装夹电机60的输出轴固定连接有齿轮一62，两个定心装置6中的丝杆分别与左机架2以及右机架3转动连接，丝杠61的一端固定连接有齿轮二63，齿轮二63与齿轮一62啮合，丝杆的内部中空，两个丝杠61同轴设置，丝杆上螺纹连接有铰接块64，铰接块64上对称铰接有四个连杆65，连杆65的另一端铰接有滑块66，左机架2有右机架3的侧壁均设有四个滑槽67，滑块66与滑槽67滑动连接，滑块66上转动连接有滚轮68，滚轮68可以随着法兰可以转动而转动，使得法兰可以顺利转动，滚轮68上设有挡板69。挡板69起到挡住法兰的作用，避免法兰滑落。

在本实施例中，旋转装置7包括旋转电机71以及转轴72，旋转电机71与右机架3固定连接，旋转电机71的输出轴固定连接齿轮三73，转轴72的一端穿过左机架2上的丝杆并与左转盘4固定连接，且其另一端固定连接有齿轮四74，齿轮三73与齿轮四74啮合。

在本实施例中，校正装置8包括支撑轴80以及支撑座81，支撑轴80的右端与右转盘5固定连接，且其左端滑动连接有铰接套一82，支撑轴80上还固定连接有铰接套二85，铰接套一82位于铰接套二85的左侧，支撑座81绕着支撑轴80的周向等距设有四个，支撑座81上通过螺钉可拆卸连接有仿形支撑块86，仿形锥形管13采用螺钉与支撑座81可拆卸连接，便于更换不同的仿形支撑块86来适应不同锥度的锥形管13。支撑座81的底部铰接有两个支撑杆87，其中一个支撑杆87与铰接套二85铰接，另一个支撑杆87与铰接套一82铰接，铰接套二85与铰接套一82之间的支撑轴80上套设有弹簧一88。

在本实施例中，铰接套一82上设有花键，支撑轴80上设有与花键滑动的花键槽，铰接套一82与支撑轴80通过花键以及花键槽滑动，在保持铰接套一82可以在支撑轴80上滑动的同时，压板83旋转可通过铰接套一82带动支撑轴80从而带动左转盘4同步转动。铰接套一82的左端设有压板83，压板83上开设有定位孔84，左转盘4以及右转盘5上均设有密封垫12。密封垫12可以起到大法兰14与左转盘4，小法兰15与右转盘5之间的密封。

在本实施例中，左转盘4内设有两个与定位孔84对应的对接组件10，对接组件10包括外壳体101，外壳体101内滑动连接有定位销102，定位销102与外壳体101的内底部之间设有弹簧二103，定位销102的端部设有滚珠。滚珠起到减少摩擦的作用。

在本实施例中，检测组件9包括气管91，气管91的一端与右转盘5的中心处固定连接，且其另一端穿过右机架3上的丝杆，并连接有旋转接头92，旋转接头92与气密性检测装置连接，旋转接头92是为了可以在气管91旋转时保持与气密性检测装置的连通。右转盘5上设有若干与气管91连通的气口。通过充入一定量的气体并利用气密性检测装置观察变径法兰与左转盘4以及右转盘5之间形成的密闭空间中的气压是否有变化，如果气压变小则判断气密性不合格，那么就有可能是焊缝处有漏气的情况，及时分拣出不合格的变径法兰。

工作过程及其原理：

该工装使用时，先将大法兰14放置左机架2的四个滚轮68之间，小法兰15放置在右机架3的四个滚轮68之间，四个滚轮68构成一个正方形，利用装夹电机60通过齿轮一62与齿轮二63驱动丝杠61旋转，从而带动铰接块64向着与法兰相反的方向运动，从而使得铰接块64通过连杆65拉动四个滑块66同步向中心运动，从而利用滚轮68夹住法兰，初步定下法兰的圆心，由于滚轮68与法兰只是切面接触，摩擦力不足以限制法兰的轴向移动，所以在滚轮68上设置挡板69，挡板69起到挡住法兰的作用，避免法兰滑落。

同样的方式定好两个法兰的圆心之后，再将锥形管13以小口朝向右转盘5的状态套在校正装置8的外侧，随后利用直线模组11驱动左机架2向着右机架3直线移动。

左机架2平移的同时，启动旋转电机71通过齿轮三73与齿轮四74驱动左转盘4缓慢旋转，转盘的旋转速度则为焊接时法兰以及锥形管13整体旋转的速度，当转盘与压板83接触时，定位销102抵在压板83上，弹簧二103被压缩，定位销102端部的滚珠起到减少摩擦的作用，随着转盘旋转的定位销102插入到定位孔84内，实现对接。

铰接套一82与支撑轴80通过花键以及花键槽滑动，压板83旋转可通过铰接套一82带动支撑轴80从而带动左转盘4同步转动。

与此同时随着右转盘5的不断靠近，弹簧一88被压缩，铰接套一82向右在支撑轴80上滑动，铰接套一82与铰接套二85间距变小，支撑杆87向外不断推动支撑座81扩张，等到仿形支撑块86与锥形管13接触内撑住锥形管13时，锥形管13实现与两个法兰的同心。仿形锥形管13采用螺钉与支撑座81可拆卸连接，便于更换不同的仿形支撑块86来适应不同锥度的锥形管13

此时的锥形管13的端面正好压紧在两个法兰之间，而两个法兰的另一个端面也分别与左转盘4、右转盘5贴合，密封垫12可以起到大法兰14与左转盘4，小法兰15与右转盘5之间的密封。

此时的左转盘4以及右转盘5转动时可带动锥形管13以及两个法兰同步转动，滚轮68在此过程中也会发生转动，从而使得法兰可以正常转动，焊枪即可对大法兰14与锥形管13以及小法兰15与锥形管13进行同时焊接，焊枪的位置可以不变，减少焊接位置的误差。

焊接完毕，通过气管91向变径法兰与左转盘4以及右转盘5之间形成的密闭空间中充入一定量的气体，并利用气密性检测装置观察气压是否有变化，气密性检测装置图中未画出，旋转接头92是为了可以在气管91旋转时保持与气密性检测装置的连通。

如果气压变小则出现漏气，判断气密性不合格，那么就有可能是焊缝处有漏气的情况，从而在同一工装上及时分拣出不合格的变径法兰。不必要配备单独的气密性检测工装。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.一种变径法兰加工用定位装夹工装，其特征在于，包括底座（1）、左机架（2）、右机架（3）、左转盘（4）、右转盘（5）、定心装置（6）、旋转装置（7）、校正装置（8）以及检测组件（9），

所述左机架（2）通过直线模组（11）在底座（1）上滑动平移，所述右机架（3）与底座（1）固定连接，所述左转盘（4）与左机架（2）转动连接，所述右转盘（5）与右机架（3）转动连接；

所述左机架（2）以及右机架（3）上均设有定心装置（6），两个所述定心装置（6）用于将不同大小的法兰调整至同心的位置并保证法兰可以正常旋转，所述旋转装置（7）用于驱动左转盘（4）转动，所述右转盘（5）上设有校正装置（8）；

所述校正装置（8）外侧套有锥形管（13），所述锥形管（13）大口径朝向左转盘（4），所述校正装置（8）在左转盘（4）向右转盘（5）移动时与左转盘（4）上设置的对接组件（10）对接并将左转盘（4）的转动力传递给右转盘（5），同时自动将锥形管（13）校正至与法兰同心的位置；

所述检测组件（9）与右转盘（5）连接，用于向变径法兰与左转盘（4）以及右转盘（5）之间形成的密闭空间充气并检测变径法兰的气密性；

所述校正装置（8）包括支撑轴（80）以及支撑座（81），所述支撑轴（80）的右端与右转盘（5）固定连接，且其左端滑动连接有铰接套一（82），所述支撑轴（80）上还固定连接有铰接套二（85），所述铰接套一（82）位于铰接套二（85）的左侧，所述支撑座（81）绕着支撑轴（80）的周向等距设有四个，所述支撑座（81）上通过螺钉可拆卸连接有仿形支撑块（86），所述支撑座（81）的底部铰接有两个支撑杆（87），其中一个支撑杆（87）与铰接套二（85）铰接，另一个支撑杆（87）与铰接套一（82）铰接，所述铰接套二（85）与铰接套一（82）之间的支撑轴（80）上套设有弹簧一（88）；

铰接套一（82）上设有花键，支撑轴（80）上设有与花键滑动的花键槽，所述铰接套一（82）的左端设有压板（83），所述压板（83）上开设有定位孔（84），所述左转盘（4）以及右转盘（5）上均设有密封垫（12），铰接套一（82）与支撑轴（80）通过花键以及花键槽滑动，在保持铰接套一（82）可以在支撑轴（80）上滑动的同时，压板（83）旋转可通过铰接套一（82）带动支撑轴（80）从而带动左转盘（4）同步转动；

所述左转盘（4）内设有两个与定位孔（84）对应的对接组件（10），所述对接组件（10）包括外壳体（101），所述外壳体（101）内滑动连接有定位销（102），所述定位销（102）与外壳体（101）的内底部之间设有弹簧二（103），所述定位销（102）的端部设有滚珠；

所述定心装置（6）包括装夹电机（60）以及丝杠（61），所述装夹电机（60）的输出轴固定连接有齿轮一（62），两个定心装置（6）中的丝杆分别与左机架（2）以及右机架（3）转动连接，所述丝杠（61）的一端固定连接有齿轮二（63），所述齿轮二（63）与齿轮一（62）啮合，所述丝杆的内部中空，两个所述丝杠（61）同轴设置，所述丝杆上螺纹连接有铰接块（64），所述铰接块（64）上对称铰接有四个连杆（65），所述连杆（65）的另一端铰接有滑块（66），所述左机架（2）有右机架（3）的侧壁均设有四个滑槽（67），所述滑块（66）与滑槽（67）滑动连接，所述滑块（66）上转动连接有滚轮（68），所述滚轮（68）上设有挡板（69）；

所述旋转装置（7）包括旋转电机（71）以及转轴（72），所述旋转电机（71）与右机架（3）固定连接，所述旋转电机（71）的输出轴固定连接齿轮三（73），所述转轴（72）的一端穿过左机架（2）上的丝杆并与左转盘（4）固定连接，且其另一端固定连接有齿轮四（74），所述齿轮三（73）与齿轮四（74）啮合。

2.根据权利要求1所述的一种变径法兰加工用定位装夹工装，其特征在于，所述检测组件（9）包括气管（91），所述气管（91）的一端与右转盘（5）的中心处固定连接，且其另一端穿过右机架（3）上的丝杆，并连接有旋转接头（92），旋转接头（92）与气密性检测装置连接，所述右转盘（5）上设有若干与气管（91）连通的气口。