多维调节法兰支撑头架的制作方法

本发明涉及管件装配领域，尤其涉及一种多维调节法兰支撑头架。

背景技术

在管件模块化预制的过程中，法兰与直管之间在焊接固定前需要进行定位组对，精准的定位组对会有效提高管件模块成品的质量。然现有技术中，由于管件组对设备的机动性不高，在具体应用过程中难以满足法兰与直管之间的更高精度定位组对的需求；而且现有技术的管件组对设备一般是结合特定型号法兰、直管的具体尺寸进行设计的，适应性差。

有鉴于此，有必要提供一种多维调节法兰支撑头架以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述发明目的，本发明提供了一种多维调节法兰支撑头架，其具体设计方式如下。

一种多维调节法兰支撑头架，所述支撑头架包括头架基座、设置于所述头架基座顶部的头架本体、以及设置于所述头架本体前侧用于固定法兰的卡盘组件，所述支撑头架还包括驱使所述头架本体相对所述头架基座左右移动的平移调节机构、驱使所述卡盘组件沿一前后朝向的转轴线转动的回转调节机构、以及驱使所述卡盘组件相对所述头架本体上下移动的升降调节机构。

进一步，所述支撑头架还具有设置于所述头架基座下方且前后朝向的第一导轨以及驱使所述头架基座沿所述第一导轨前后移动的进退调节机构。

进一步，所述卡盘组件包括绕所述转轴线转动的卡盘座、以所述转轴线为中心均匀分布于所述卡盘座上的若干卡爪、以及同步调节若干所述卡爪相对所述转轴线距离以夹持所述法兰外壁或顶紧所述法兰内壁的卡爪调节机构。

进一步，所述卡爪调节机构包括与每一所述卡爪固定连接的螺母、与所述螺母配合且在转动时驱动所述卡爪远离或靠近所述转轴线的丝杆、与所述丝杆靠近所述转轴线一端固定连接的第一锥齿轮、绕所述转轴线转动且与全部所述第一锥齿轮同时啮合以同步驱动全部所述丝杆转动的第二锥齿轮、以及驱动所述第二锥齿轮转动的第一电机。

进一步，于所述卡爪指向所述转轴线的方向上，所述卡爪的前侧表面呈逐渐抬升的台阶状。

进一步，所述卡盘座上还设置有在所述卡爪夹持或顶紧所述法兰前对所述法兰进行预定位的定位机构，所述定位机构包括固定于所述卡盘座上且长度方向延伸线经过所述转轴线的滑道以及沿所述滑道长度方向移动且可固定于所述滑道上的滑块，所述滑块前表面向前突伸形成有可插入所述法兰边孔内以支撑所述法兰的支撑杆。

进一步，所述头架本体具有位于所述卡盘座后侧的卡盘座安装板，所述回转调节机构包括固定于所述卡盘座靠近所述卡盘座安装板一侧以所述转轴线为旋转中心的第一齿轮、设置于所述卡盘座安装板上与所述第一齿轮啮合以驱动所述第一齿轮转动的第二齿轮、以及驱动所述第二齿轮转动的第二电机。

进一步，所述头架本体具有位于所述卡盘座后侧的卡盘座安装板，所述升降调节机构包括上下移动设置于所述头架本体内部的配重块、设置于所述头架本体顶部的齿轮组、驱动所述齿轮组运行的第三电机、以及两端分别连接至所述卡盘座安装板与所述配重块的链条，所述链条与所述齿轮组配合以在所述齿轮组运行时提升或降低所述卡盘组件的水平高度。

进一步，所述头架基座顶部左右朝向设置有供所述头架本体左右移动的第二导轨，所述平移调节机构包括固定于所述头架基座顶部与所述第二导轨平行的第一齿条以及固定于所述头架本体底部与所述第一齿条啮合以在转动时驱动所述头架本体沿所述第二导轨移动的第三齿轮。

进一步，所述进退调节机构包括固定于所述第一导轨上与所述第一导轨延伸方向一致的第二齿条以及设置于头架基座上与所述第二齿条啮合以在转动时驱动所述头架基座沿所述第一导轨移动的第四齿轮。

本发明的有益效果是：基于本发明所涉及支撑头架的结构，在法兰与直管的组对应用场景中，可以从多个角度调节法兰与直管之间的位置关系，从而有效确保法兰与直管之间的组对精度。

附图说明

图1所示为本发明所涉及管件组对设备一种整体结构示意图；

图2所示为管件组对设备的一种具体组对应用示意图；

图3所示为支撑头架固定法兰的状态示意图；

图4所示为卡盘组件的一种实施结构示意图；

图5所示为图4中b部分的放大示意图；

图6所示为卡盘组件与回转调节机构的配合示意图；

图7所示为图6中c部分的放大示意图；

图8所示为支撑头架去除部分零件后的第一角度示意图；

图9所示为图8中d部分的放大示意图；

图10所示为支撑头架去除部分零件后的第二角度示意图；

图11所示为图10中e部分的放大示意图；

图12所示为平移调节机构的一种结构示意图；

图13所示为支撑头架的第三角度示意图；

图14所示为图13中f部分的放大示意图；

图15所示为图1中a部分的放大示意图；

图16所示为承载台的一种结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施结构对本发明进行详细描述，请参照图1至图16所示，为本发明的一些较佳实施结构。

参考图3所示，本发明所涉及支撑头架31包括头架基座311、设置于头架基座311顶部的头架本体312、以及设置于头架本体312前侧用于固定法兰30的卡盘组件313。

支撑头架31用于支撑法兰30，并可以从多维角度对法兰30的位置进行调节。具体地，支撑头架31具有调整法兰30位置的位置调整组件，该位置调整组件包括驱使头架本体312相对头架基座311左右移动的平移调节机构、驱使卡盘组件313沿一前后朝向的转轴线l转动的回转调节机构、以及驱使卡盘组件313相对头架本体312上下移动的升降调节机构。

进一步，支撑头架31还具有设置于头架基座311下方且前后朝向的第一导轨310，位置调整组件还包括驱使头架基座311沿所述第一导轨310前后移动的进退调节机构。

为更好的理解本发明所涉及支撑头架31的具体结构，以下结合将结合包含有该支撑头架31的管件组对设备300进行详细描述。

结合图1、图2所示，本发明中所涉及的管件组对设备300包括支撑头架31、移动托架32。其中，第一导轨310自头架基座311于底部向前延伸，移动托架32设置于支撑头架31前方用于承载直管10，移动托架32移动设置于第一导轨310上可带动直管10于前后方向上靠近或远离法兰30。

本发明中所涉及的位置调整组件可以使得法兰30与直管10之间在焊接固定前具有较为精准的组对关系，在具体应用时，该位置调整组件可以调整法兰30位置以使法兰30轴心线与直管10轴心线重合。

基于本发明所涉及管件组对设备300与支撑头架31的结构，在法兰30与直管10的组对过程中，可以从多个角度调节法兰30与直管10之间的位置关系，从而有效确保法兰30与直管10之间的组对精度。如此在实际应用过程中可保障后续焊接固定环节的焊接质量。

参考图4所示，本具体实施例中所涉及的卡盘组件313包括绕转轴线l转动的卡盘座3131、以转轴线l为中心均匀分布于卡盘座3131上的若干卡爪3132、以及同步调节若干卡爪3132相对转轴线l距离以夹持法兰30外壁或顶紧法兰30内壁的卡爪调节机构。

本发明中，若干卡爪3132可以同时由外向内抵接法兰30外周壁以对法兰30形成夹持固定，也可以是同时由内向外抵接法兰30内周壁以对法兰30形成顶紧固定。作为本发明的一种优选实施方式，本发明中卡盘组件313包括三个卡爪3132。

参考图4、图5所示，本实施例中的卡爪调节机构包括与每一卡爪3132固定连接的螺母3133、与螺母3133配合且在转动时驱动卡爪3132远离或靠近转轴线l的丝杆3134、与丝杆3134靠近转轴线l一端固定连接的第一锥齿轮3135、绕转轴线l转动且与全部第一锥齿轮3135同时啮合以同步驱动全部丝杆3134转动的第二锥齿轮3136。其中，螺母3133的前端固定连接有一卡爪安装板31320，卡爪3132即固定于该卡爪安装板31320上随螺母3133沿丝杆3134长度方向移动。

结合图6、图7所示，本实施例中的卡爪调节机构还包括驱动第二锥齿轮3136转动的第一电机3137。具体地，第一电机3137的动力输出端通过一转轴(图中未示出)连接至第二锥齿轮3136以驱使第二锥齿轮3136绕转轴线l转动。

在本实施例的具体实施过程中，卡盘座3131还形成若干有与丝杆3134延伸方向一致且将螺母3133、丝杆3134收容于内部的收容槽3130，该收容槽3130可以对卡爪安装板31320形成导向，使得固定于卡爪安装板31320上的卡爪3132平稳运行。

参考图4、图6所示，本具体实施例中，于卡爪3132指向转轴线l的方向上，卡爪3132的前侧表面呈逐渐抬升的台阶状。如此，在卡爪3132由内向外抵接法兰30内周壁以对法兰形成顶紧固定时，位于同一位置的卡爪3123可以适应不同内径尺寸法兰30的顶紧固定。

为使得法兰30在被卡爪3132固定前能够大致定位于卡盘组件313相应位置处，本实施例中的卡盘座3131上还设置有在卡爪3132夹持或顶紧法兰30前对法兰30进行预定位的定位机构。参考图4、图6所示，定位机构包括固定于卡盘座3131上的滑道3138以及沿滑道3138长度方向移动且可固定于滑道3138上的滑块3139，滑道3138的长度方向延伸线经过转轴线l；滑块3139前表面向前突伸形成有可插入法兰30边孔301内以支撑法兰30的支撑杆31390。

基于此，在对法兰30进行预定位时，转动卡盘座3131以使滑道3138竖直向上朝向(参考图3、图4中所示方位)，根据法兰30的具体尺寸设计，沿滑道3138的长度方向调节滑块3139使得其固定于合适的位置，法兰30通过一个边孔301挂在支撑杆31390上即可形成预定位。可以理解的是，本发明中，法兰30处于预定位的位置时，其轴心线靠近转轴线l或位于转轴线l上。

结合图6、图7、图8所示，头架本体312具有位于卡盘座313后侧的卡盘座安装板3121，本实施例中所涉及的回转调节机构包括固定于卡盘座3131靠近卡盘座安装板3121一侧以转轴线l为旋转中心的第一齿轮3141、设置于卡盘座安装板3121上与第一齿轮3141啮合以驱动第一齿轮3141转动的第二齿轮3142、以及驱动第二齿轮3142转动的第二电机3143。

具体实施过程中，第二电机3143固定于卡盘座安装板3121后侧，其通过一变速箱3144驱动第二齿轮3142转动。此外，本实施例中以上所涉及的第一电机3137也可固定于卡盘座安装板3121后侧。

参考图8、图9所示，本实施例中的升降调节机构包括上下移动设置于头架本体312内部的配重块3151、设置于头架本体312顶部的齿轮组、驱动该齿轮组运行的第三电机3155、以及两端分别连接至卡盘座安装板3121与配重块3151的链条3154。具体而言，齿轮组包括由第三电机3155直接驱动的主动齿轮3153以及随链条3154转动的从动齿轮3152构成，主动齿轮3153、从动齿轮3152的上侧同时与链条3154下侧配合并对链条3154形成向上的支撑；链条3154的两端分别自主动齿轮3153、从动齿轮3152背离的两侧边缘垂直向下延伸，并分别与卡盘座安装板3121、配重块3151形成固定连接。

作为一种些选实施方式，参考图8所示，本发明中以上所涉及的配重块3151、齿轮组、链条3154均成对设置并左右相对的分布于支撑头架31上，第三电机3155位于两个主动齿轮3153且具有两个同步驱动主动齿轮3153的输出端。本实施例中的头架本体312内还设置有供限定配重块3151上下移动的滑轨(图中未标示)。

第三电机3155启动时，直接驱动主动齿轮3153转动，在从动齿轮3152的配合下，链条3154两端的卡盘座安装板3121、配重块3151于竖直方向上方向移动，从而实现卡盘组件水平高度的提升或降低。

参考图10、图11、图12所示，本实施例中的头架基座311顶部左右朝向设置有供头架本体312左右移动的第二导轨3111，平移调节机构包括固定于头架基座311顶部与第二导轨3111平行的第一齿条3161以及固定于头架本体312底部与第一齿条3161啮合以在转动时驱动头架本体312沿第二导轨3111移动的第三齿轮3162。

更为具体地，参考图11所示，头架本体312底部具有底板3122，底板3122上设置有在第二导轨3111上滑动的滑块以及驱动第三齿轮3162转动的第五电机3163。在本发明的其它实施例中，第一齿条3161与第三齿轮3162设置位置可以对调，即将第一齿条3161固定于底板3122上，而将第三齿轮3162固定于头架基座311顶部。

参考图13、图14所示，本实施例中的进退调节机构包括固定于第一导轨310上与第一导轨310延伸方向一致的第二齿条3171以及设置于头架基座311上与第二齿条3171啮合以在转动时驱动头架基座311沿第一导轨310移动的第四齿轮3172。具体地，第四齿轮3172由固定于头架基座311上的第六电机3173驱动。

本发明中支撑头架31运行中，可以实现卡爪3132移动、卡盘座3131旋转、卡盘座3131升降、头架本体312平移以及头架基座311进退五个维度上的动作，能够满足法兰30、直管10焊接固定前各个方向上的精准对位，从而实现高精度组对。

结合图2、图15所示，本发明中所涉及的移动托架32包括移动设置于第一导轨310上的移动座321以及设置于移动座321上用于支撑直管10并限定直管10长度方向与第一导轨310延伸方向一致的支撑部322。

本具体实施例中，支撑部322包括左右相对设置用于配合滚动直管10的一对滚动轮，一对滚动轮包括第一滚动轮3221与第二滚动轮3222。第一滚动轮3221与第二滚动轮3222的转轴方向均与第一导轨310延伸方向一致，第一滚动轮3221与第二滚动轮3222抵接至直管10的外周壁。当第一滚动轮3221与第二滚动轮3222转动时，直管10可绕一平行于第一导轨310延伸方向的转轴转动。

本具体实施例中，为了使直管10稳定的承载于移动托架32上，本发明中第一导轨310上间隔的设置有至少两个移动托架32。本具体实施例中，参考图1、图2所示，第一导轨310上间隔的设置有两个移动托架32。

作为本发明一优选实施方式，至少一个移动托架32上的滚动轮连接有驱使其转动的第四电机323。此外，在一些实施例中，两个移动托架32第一滚动轮3221与第二滚动轮3222之间的距离可调，从而适应管径尺寸直管10的承载。

参考图1、图2所示，本发明所涉及的管件组对设备300还包括设置于移动托架32前方用于承载弯头10a或三通(图中未展示)的承载台33。结合图16所示，承载台33具有绕竖直轴l＇转动以使弯头10a或三通一端口对接至直管10端口的转盘332。具体地，承载台33还具有位于转盘332下方供转盘332转动的承载基座331，转盘332可采用电机驱动(图中未展示)。

作为本发明一种优选实施方式，管件组对设备300还具有垂直于第一导轨310设置的第三导轨330，承载台33即移动的设置于该第三导轨330上。如此较为容易实现直管10与弯头10a(或三通)于左右方向上的对位。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。