CN211162637U - 管段与法兰焊接用同轴胀管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，包括三爪卡盘、三爪卡盘驱动装置、变位机转盘、管段同轴膨胀装置和连接块，三爪卡盘的端板设有端板中心孔，平旋盘设有平旋盘中心孔，端板中心孔内径小于平旋盘中心孔内径，三爪卡盘下方设有变位机转盘，变位机转盘设有转盘中心孔，三爪卡盘驱动装置设在变位机转盘上，管段同轴膨胀装置包括油路入口、油路连杆、缸体，缸体经法兰与端板固定连接，缸体中心设有通油孔，缸体内圆周阵列设有活塞腔，活塞腔经连接孔与通油孔相连通，活塞腔内可滑动设有活塞，活塞外端与顶头固定连接，本实用新型提出了一种能够自动夹紧法兰盘、实现同轴焊接、满足高精度焊接要求的管段与法兰焊接用同轴胀管装置。

Description

管段与法兰焊接用同轴胀管装置

技术领域

本实用新型涉及管段与法兰焊接过程的配套装置领域，特别是涉及一种用于管段与法兰高精度焊接用同轴胀管装置。

背景技术

在计量仪表、化工、热工制造行业，各种表阀等设备的安装以及管段可拆卸的接口常采用法兰连接，法兰与管段采用焊接固定，但通常法兰的内径与管段的外径之间存在间隙，对于高精度的仪表与同轴设备，这个间隙会导致最终产品不同轴，现有的处理方法是通过划线测量修整，并在较大的间隙内预埋片材，然后进行焊接，焊接过程中，还需要人工随时调整焊枪的角度，保证不同焊口处的焊缝。这种处理方式，除了费工费力，因预埋片材相比焊接应力较弱，焊接后的成品依然会出现不同轴的情况。

发明内容

本实用新型的目的是为解决上述现有技术存在的不足，提供一种能够自动夹紧法兰盘、实现同轴焊接、满足高精度焊接要求的管段与法兰焊接用同轴胀管装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，包括三爪卡盘、三爪卡盘驱动装置和变位机转盘，所述三爪卡盘由端板、卡爪和平旋盘组成，其特征在于：还包括管段同轴膨胀装置和连接块；所述三爪卡盘的端板轴心设有端板中心孔，平旋盘轴心设有平旋盘中心孔，端板中心孔内径小于平旋盘中心孔内径，所述三爪卡盘下方设有变位机转盘，变位机转盘轴心设有转盘中心孔，端板中心孔、平旋盘中心孔、转盘中心孔的中心在同一轴心上，所述三爪卡盘驱动装置设在变位机转盘上，所述三爪卡盘驱动装置驱动平旋盘旋转，以使平旋盘驱动卡爪沿着端板端面的滑槽径向运动，对工件进行夹紧，所述连接块一端与变位机转盘固定连接，另一端与端板固定连接；

所述管段同轴膨胀装置包括油路入口、油路连杆、缸体，所述油路连杆穿过转盘中心孔，所述油路连杆上部穿过平旋盘中心孔后、一端与缸体固定连通，另一端与油路入口相连通，所述缸体上部穿过端板中心孔，缸体经连接法兰与端板固定连接，所述缸体中心设有通油孔，所述缸体内圆周阵列设有单元活塞腔，所述单元活塞腔径向设置，所述单元活塞腔经连接孔与通油孔相连通，所述单元活塞腔内可滑动设有活塞，所述活塞外端与顶头固定连接， 以利于通过高压液压油经过油路入口、油路连杆、通油孔、连接孔进入单元活塞腔，驱动活塞在单元活塞腔内径向运动，活塞带动顶头向外移动，使顶头顶起待焊接管段膨胀直至管段的外皮贴合法兰内径，同时，通过变位机转盘带动管段同轴膨胀装置旋转，使缸体外周的顶头沿着管段内壁圆周旋转，将管段外壁紧密贴合在法兰盘内孔中，实现了法兰内径与管段外径的精密焊接。

本实用新型所述的三爪卡盘驱动装置包括齿圈、导向齿条、双面齿条、驱动齿轮和驱动气缸，齿圈的一端与平旋盘固定连接，变位机转盘上设有垫板，导向齿条、驱动气缸固定设在垫板上，垫板上还设有滑道，双面齿条设在滑道内并与滑道滑动连接，驱动齿轮经轴承与齿轮轴固定连接，所述齿轮轴两端分别固定在连接架上，所述连接架一端与驱动气缸的活塞杆固定连接，驱动齿轮一侧与导向齿条相啮合，另一侧与双面齿条一侧相啮合，导向齿条和双面齿条平行，双面齿条另一侧与齿圈啮合，通过驱动气缸的活塞杆的伸缩，驱动齿轮沿着导向齿条移动，驱动齿轮推动双面齿条沿着滑道滑动来带动齿圈旋转，齿圈带动平旋盘旋转，驱动三爪卡盘的卡爪夹紧或放松法兰盘。

本实用新型所述的端板上设有定位销孔和磁块，定位销孔沿端板径向至少设置一个，以满足不同规格尺寸的法兰定位和固定。

本实用新型所述的端板上圆周均布设有三个翅片，每个翅片位于相邻的两个卡爪之间，磁块设置在翅片上，翅片上设有与端板定位销孔相连通的定位孔，通过翅片以支撑法兰盘背面，保证焊接时的平面度。

本实用新型所述的连接块至少设置有三个，连接块沿圆周均布设置，设置连接块以起到固定连接的作用。

本实用新型所述的三爪卡盘的端板中心孔中固定设有衬管，所述缸体上部经衬管固定在卡盘端板上，以达到同轴和保证快速连接的作用。

本实用新型所述的管段同轴膨胀装置油路入口与油路连杆经旋转接头连接。

本实用新型所述的活塞与顶头螺纹连接，以使顶头伸出缸体外表面的距离可调整，适用于不同规格的管段使用，所述顶头端面为弧形面，以增加顶头与管段内径的接触面积。

本实用新型的有益效果为，通过三爪卡盘实现对法兰盘的定位与固定，确保实现管段与法兰的同轴焊接；设置三爪卡盘驱动装置以使平旋盘旋转带动卡爪沿端板径向移动，夹紧或松放法兰盘，实现自动夹紧法兰盘；设置管段同轴膨胀装置，确保管段外皮与法兰盘内孔间隙均匀一致，便于焊接，满足高精度的焊接要求。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型整体结构俯视图。

图3为本实用新型卡盘正面结构示意图。

图4为本实用新型卡盘背面结构示意图。

图5为本实用新型三爪卡盘驱动装置结构示意图。

图6为本实用新型管段同轴膨胀装置剖视图。

图中符号说明：三爪卡盘-1、端板-101、卡爪-102、平旋盘-103、翅片-104、定位销孔-105、电磁铁-106、衬管-107、三爪卡盘驱动装置-2、驱动齿轮-201、驱动气缸-202、齿圈-203、导向齿条-204、双面齿条-205、滑道-206、连接架-207、管段同轴膨胀装置-3、油路入口-301、支撑轴承-302、油路连杆-303、缸体-304、活塞-305、顶头-306、旋转接头-307、通油孔-308、变位机转盘-4、垫板-401、连接块-402。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1、图2所示，一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，包括三爪卡盘、三爪卡盘驱动装置和管段同轴膨胀装置。

如图3、图4所示，三爪卡盘1设有端板101、三个卡爪102和平旋盘103，端板101轴心设有端板中心孔，平旋盘103轴心设有平旋盘中心孔，端板中心孔的内径小于平旋盘中心孔的内径，端板中心孔和平旋盘中心孔的中心在同一轴心上，端板101上设圆周均布径向设有三个滑槽，卡爪102设置在端板正面滑槽中，平旋盘103设于端板背面，平旋盘旋转带动卡爪在滑槽中沿端板径向方向滑动，关于平旋盘和端板的连接方式以及平旋盘旋转可带动卡爪沿端板径向移动为现有技术，在此不做赘述。

此实施例中卡盘的端板101上设有定位销孔105，端板上的定位销孔根据不同规格尺寸的法兰盘设置有多个，沿端板径向分布，以确保可以适用于不同规格尺寸的法兰盘定位。端板上设置有三个沿圆周均匀分布的翅片104，翅片通过螺丝固定在端板上，每个翅片设置在相邻的两个卡爪之间，设置翅片的作用是为了支撑法兰盘背面，以保证焊接时的平面度，同时当法兰盘较大时，便于从端板上将法兰盘取出。翅片上与定位销孔相对应的位置设有定位孔，法兰盘的通孔经翅片的定位孔、端板上的定位销孔和定位销定位，以实现法兰盘的初定位，此实施例中磁块使用的是电磁铁，电磁铁与电磁铁电源连接，电磁铁106设置在端板的翅片104上，电磁铁通过侧面紧定螺钉固定在翅片上，电磁铁通电可以将法兰盘吸附在卡盘端板上，以实现法兰盘的固定。此实施例中每个翅片上设有两组电磁铁，共设有6组电磁铁，6组电磁铁沿同一圆周分布，以达到最佳的固定效果。此实施例中使用定位销孔和电磁铁的配合可以实现定位固定，实现法兰盘与管段的同轴焊接。此实施例中三爪卡盘、翅片、法兰盘为磁性材质，当法兰盘为磁性材质时，电磁铁通电可以将法兰盘吸附固定在三爪卡盘上。

如图4、图5所示，本实用新型所述的三爪卡盘驱动装置2包括齿圈203、导向齿条204、双面齿条205、驱动齿轮201和驱动气缸202，齿圈203的一端与平旋盘固定连接，此实施例中齿圈和平旋盘使用螺钉连接，也可通过焊接等方式实现固定连接，变位机转盘4上经螺钉固定连接有垫板401，导向齿条204、驱动气缸202经螺钉固定设在垫板上，垫板上还设有滑道206，双面齿条205设在滑道206内并与滑道滑动连接， 驱动齿轮201经轴承与齿轮轴固定连接，齿轮轴两端分别固定在连接架207上，连接架207一端与驱动气缸202的活塞杆固定连接，驱动齿轮201一侧与导向齿条相啮合，另一侧与双面齿条一侧相啮合，导向齿条和双面齿条平行，双面齿条另一侧与齿圈203啮合，通过驱动气缸的活塞杆的伸缩，驱动齿轮沿着导向齿条移动，驱动齿轮推动双面齿条沿着滑道滑动来带动齿圈旋转，齿圈带动平旋盘旋转，驱动三爪卡盘的卡爪夹紧或放松法兰盘。当驱动气缸的活塞杆推出时，平旋盘齿圈的旋转方向使卡爪能够夹紧法兰盘的外径，实现法兰盘与卡盘的同轴，当驱动气缸的活塞杆回缩时，卡爪做反向运动，卡爪松开，以此来实现卡爪的自动夹紧和松放。

变位机转盘4上设有连接块402和转盘中心孔，转盘中心孔的中心与端板中心孔、平旋盘中心孔的中心在同一轴心上，连接块402一端和变位机转盘连接，另一端经平旋盘中心孔与端板连接，此实施例中连接块402沿同一圆周均匀分布有三个，连接块起到固定连接的作用。此实施例中，齿圈203的一端和平旋盘固定连接，另一端通过连接块和变位机转盘连接。

如图6所示，管段同轴膨胀装置3包括油路入口301、支撑轴承302、油路连杆303、缸体304，油路连杆303穿过转盘中心孔，油路连杆303上部穿过平旋盘中心孔后、一端与缸体304固定连通，另一端与油路入口301相连通，支撑轴承302套在油路连杆上，支撑轴承设在变位机转盘下方，支撑轴承的外壳固定在支架上，以增加油路入口与油路连杆的刚性，支撑轴承外壳在卡盘旋转时不动。缸体304上部穿过端板中心孔，缸体经连接法兰与端板固定连接，此实施例中卡盘端板中心孔中固定连接有衬管107，衬管经螺钉或焊接与端板连接，缸体与衬管经螺钉或连接法兰固定。

缸体304中心设有通油孔308，缸体内圆周阵列设有单元活塞腔，单元活塞腔径向设置，单元活塞腔经连接孔与通油孔308相连通，通油孔的另一端与油路连杆相连通，工作时各腔压强一致。单元活塞腔内可滑动设有活塞305，活塞上设有滑动密封圈，以增加活塞与活塞腔的密封性。活塞305外端与顶头306固定连接，此实施例中活塞腔设置有三个，以利于通过高压液压油经过油路入口、油路连杆、通油孔、连接孔进入单元活塞腔，驱动活塞在单元活塞腔内径向运动，活塞带动顶头向外移动，使顶头顶起待焊接管段膨胀直至管段的外皮贴合法兰内径，同时，通过变位机转盘带动管段同轴膨胀装置旋转，使缸体外周的顶头沿着管段内壁圆周旋转，将管段外壁紧密贴合在法兰盘内孔中，实现了法兰内径与管段外径的精密焊接。因顶头与活塞是螺纹连接，顶头旋出活塞的高度可以根据需要膨胀的管段外径进行调整，以适用于不同规格的管段使用，顶头端面为弧形面，以增加顶头与管段内径的接触面积，增大顶头对管段的顶持力。

由于三组活塞共同安装在同一个缸体内，并经过通油孔与油路连杆和单元活塞腔相连通，最终顶头输出的压力是一致的，推动管段形变，能够补充管段皮厚的不均匀。

此实施例中，管段同轴膨胀装置油路入口301和油路连杆303经旋转接头307连接，以保证焊接时，管段同轴膨胀装置虽然随变位机转盘旋转，但油路入口的油管不会随着转动。

此实施例中，通过液压油供油装置、气缸的气源和电磁铁的电源等给各个部件提供动力。

此实施例中端板中心孔、平旋盘中心孔、转盘中心孔未标号示出。

焊接时，变位机转盘转动，带动三爪卡盘和管段同轴膨胀装置随变位机转盘转动。

本实用新型使用时，将法兰盘的一个通孔和端板上的定位销孔用定位销初步限位，启动电磁铁，将法兰盘吸附在三爪卡盘上，在定位销孔和电磁铁的作用下可以实现法兰盘的定位固定，三爪卡盘驱动装置驱动平旋盘旋转，以实现卡爪的夹紧和松放，卡爪将法兰盘夹紧后即可完成管段与法兰的焊前同轴定位与装夹。管段同轴膨胀装置的缸体与卡盘端板中心孔固定连接，缸体上部穿出卡盘端板中心孔，在法兰盘中心孔内插入管段后，管段位于法兰盘中心孔和缸体之间，从管段同轴膨胀装置的油路入口内注入高压液压油，高压液压油经油路连杆、通油孔进入到缸体的单元活塞腔中，驱动活塞在单元活塞腔内径向运动，活塞带动顶头向外移动，使顶头顶起待焊接管段膨胀直至管段的外皮贴合法兰内径，可实现管段与法兰的同轴焊接且保证管段外皮与法兰盘中心孔间隙均匀一致，便于焊接。焊接时，通过变位机转盘带动管段同轴膨胀装置旋转，使缸体外周的顶头沿着管段内壁圆周旋转，将管段外壁紧密贴合在法兰盘内孔中，实现了法兰内径与管段外径的精密焊接。

本实用新型的有益效果为，通过三爪卡盘实现对法兰盘的定位与固定，确保实现管段与法兰的同轴焊接；设置三爪卡盘驱动装置以使平旋盘旋转带动卡爪沿端板径向移动，夹紧或松放法兰盘，实现自动夹紧法兰盘；设置管段同轴膨胀装置，确保管段外皮与法兰盘内孔间隙均匀一致，便于焊接，满足高精度的焊接要求。

Claims (8)

1.一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，包括三爪卡盘、三爪卡盘驱动装置和变位机转盘，所述三爪卡盘由端板、卡爪和平旋盘组成，其特征在于：还包括管段同轴膨胀装置和连接块；所述三爪卡盘的端板轴心设有端板中心孔，平旋盘轴心设有平旋盘中心孔，端板中心孔内径小于平旋盘中心孔内径，所述三爪卡盘下方设有变位机转盘，变位机转盘轴心设有转盘中心孔，端板中心孔、平旋盘中心孔、转盘中心孔的中心在同一轴心上，所述三爪卡盘驱动装置设在变位机转盘上，所述连接块一端与变位机转盘固定连接，另一端与端板固定连接；

所述管段同轴膨胀装置包括油路入口、油路连杆、缸体，所述油路连杆穿过转盘中心孔，所述油路连杆上部穿过平旋盘中心孔后、一端与缸体固定连通，另一端与油路入口相连通，所述缸体上部穿过端板中心孔，缸体经连接法兰与端板固定连接，所述缸体中心设有通油孔，所述缸体内圆周阵列设有单元活塞腔，所述单元活塞腔径向设置，所述单元活塞腔经连接孔与通油孔相连通，所述单元活塞腔内可滑动设有活塞，所述活塞外端与顶头固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，其特征在于：所述三爪卡盘驱动装置包括齿圈、导向齿条、双面齿条、驱动齿轮和驱动气缸，齿圈的一端与平旋盘固定连接，变位机转盘上设有垫板，导向齿条、驱动气缸固定设在垫板上，垫板上还设有滑道，双面齿条设在滑道内并与滑道滑动连接，驱动齿轮经轴承与齿轮轴固定连接，所述齿轮轴两端分别固定在连接架上，所述连接架一端与驱动气缸的活塞杆固定连接，驱动齿轮一侧与导向齿条相啮合，另一侧与双面齿条一侧相啮合，导向齿条和双面齿条平行，双面齿条另一侧与齿圈啮合。

3.根据权利要求1所述的一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，其特征在于：所述端板上设有定位销孔和磁块，定位销孔沿端板径向至少设置一个。

4.根据权利要求3所述的一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，其特征在于：所述端板上圆周均布设有三个翅片，每个翅片位于相邻的两个卡爪之间，磁块设置在翅片上，翅片上设有与端板定位销孔相连通的定位孔。

5.根据权利要求1所述的一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，其特征在于：所述连接块至少设置有三个，连接块沿端板圆周均布设置。

6.根据权利要求1所述的一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，其特征在于：所述三爪卡盘的端板中心孔中固定设有衬管，所述缸体上部经衬管固定在卡盘端板上。

7.根据权利要求1所述的一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，其特征在于：所述管段同轴膨胀装置油路入口与油路连杆经旋转接头连接。

8.根据权利要求1所述的一种管段与法兰焊接用同轴胀管装置，其特征在于：所述活塞与顶头螺纹连接，所述顶头端面为弧形面。

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