自动直管法兰装配机的制作方法

专利名称：自动直管法兰装配机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种装配机，特别涉及一种用于进行自动化装配钢管法兰的装配 机。
背景技术：
现有技术中的装配法兰，都是进行人工的装配，自动化程度低，而且效率低 下，装配怕精度很低，存大很在的很安全隐患。中国专利CN200820037771.8，公开一种法兰装配装置，它包括有控制柜，控制
柜上装设有可固定法兰的卡盘。卡盘设置有三个用以固定法兰的阶梯齿形的卡抓。卡盘 的盘平面与地面垂直。此实用新型专利公开的法兰装配方式，是一种简单的装配方式， 没有自动化的运作方式，而且固定性差，不适合点焊装置中的使用。

发明内容
本发明的主要目的是解决现有技术中存在的不足，提出一种在点焊前把钢管法 兰进行固定的自动直管法兰装配机。本发明是通过以下技术途径实现的一种自动直管法兰装配机，包括底座，底座上设有底座导轨，所述的底座上分 别设有从动装配机和主动装配机，所述的从动装配机和主动装配机相对而设，所述的从 动装配机和主动装配机分别包括移动台车机构、装配立柱机构和卡盘抓紧机构，所述的 移动台车机构包括移动台车底座和剪刀式滚轮架，所述的移动台车底座与底座导轨相匹 配，所述的剪刀式滚轮架设在移动台车底座上，移动台车机构上固定设有装配立柱机 构；所述的装配立柱机构包括立柱底座、液压油缸、立柱导轨、送丝机、立柱滑块和立 柱，所述的立柱底座中设有液压油缸，所述的立柱底座上设有立柱导轨，所述的立柱导 轨上设有立柱滑块，所述的液压油缸带动立柱滑块沿立柱导轨移动，所述的立柱滑块上 设有立柱，所述的立柱中固定有送丝机，所述的立柱中固定有卡盘抓紧机构；所述的 卡盘抓紧机构包括卡盘装置、回转盘、法兰盘、回转盘电机和卡盘电机，所述的回转盘 与回转盘电机相固定连接，所述的回转盘电机控制回转盘旋动，回转盘与卡盘装置间设 有法兰盘，所述的法兰盘与卡盘电机和卡盘装置相配合，所述的回转盘与卡盘装置相贴 合，所述的卡盘装置包括齿轮体、卡盘、丝杆和夹紧块，所述的齿轮体与卡盘电机相固 定连接，所述的齿轮体的四周至少均勻分布有三个卡盘，所述的卡盘中设有丝杆，所述 的卡杆与齿轮体相固定，所述的卡盘的端部设有夹紧块，所述的夹紧块与丝杆相固定连 接；所述的从动装配机和主动装配机的一侧设有上下送料机构，所述的上下送料机构 包括送料导轨、送料电机、托料架、送料底座和液压缸，所述的送料底座中设有送料导 轨，所述的送料导轨与送料电机相配合连接，所述的送料底座上设有托料架，所述的托 料架中设有液压缸，所述的液压缸控制托料架运动，所述的送料底座的两侧分别设有托 料架和液压缸；所述的上下送料机构与从动装配机和主动装配机相对应分布，所述的从动装配机、主动装配机和上下送料机构由控制系统相控制。法兰装配机采用自动法兰装配，通过三爪卡盘自动夹紧，自动调整两端法兰对 心，三爪卡盘电动卡紧，卡盘旋转主端采用电机齿轮驱动，从动端手动角度调整；装配 机两端铺有行走导轨，采用伺服电机加齿轮齿条定位，两端立柱能在行走底盘上前后移 动；开始工作时，向控制系统内输入钢管外径、钢管长度，事先准备好钢管和法兰，把 法兰吊挂到法兰盘上，电动卡盘快速自动将法兰卡紧；剪刀式滚轮架自动调整上升到特 定高度；上下送料机构托着钢管移动到卡盘轴线上停止，上下送料机构升起把钢管放到 剪刀式滚轮架上再复位后退；调节钢管两端与法兰轴线对齐，移动两端移动台车机构定 位，然后移动两装配机立柱调节插入法兰深度及四周间隙；接下来就可以点焊固定法 兰，需要时点动卡盘旋转；点焊完毕后用上下送料机构卸料，运往下一道工序加工位 置。整个加工过程劳动强度小，操作简单。如要进行斜法兰装配，只需输入斜法兰角 度，立柱会自动调节旋转角度，确保达到斜法兰安装角度要求。底座采用型钢拼焊而成，对整体安装地基基础要求低；多点调整结构，调整方 便，能确保整体安装后水平度；导轨和齿条安装在底座的两边，导轨座、齿条座与底 座整体焊接，焊接后作应力失效处理再加工导轨座、齿条座等其它安装面，从而保证安 装、行走与定位精度。移动台车机构中的移动台车底座位于整个设备底座上面，台车两边安装有行走 轮及限位滚轮，卡在轨道两边，平台移动时无偏移想象，能有效保证剪刀式滚轮架同轴 度精度。在台车上面安装有可供台车自由移动的电机减速机、齿轮齿条、移动导轨。通 过减速电机带动齿轮齿条啮合，使滚轮在导轨上水平横向运动。台车底座整体采用型钢 焊接而成，保证了强度与钢度，台车底座两端有四个焊接挂钩，以便于整个机构可通过 车间行吊进行吊装，方便安装；多点调整确保整体安装后水平度。装配立柱机构采用钢构件焊接的立柱，结实坚固；液压油缸带动立柱底部的滑 块沿导轨水平横移动，采用直线导轨与滑块的形式，结构稳，移动灵活。送丝机固定到 立柱上，方便法兰装好后用二保焊点焊；为了适应斜法兰的安装，立柱可以在平台中心 线绕Z轴+/+22.5度旋转，旋转角度由操作系统输入，电机自行调整，定位精度高，快速 便捷。卡盘扣紧机构中的回转盘电机带动回转盘转动，方便点焊；卡盘电机驱动带动 伞形齿轮及丝杆，来实现三爪卡盘的夹紧及松开。自动定心卡盘为三爪卡盘，同时带有 三个夹紧块，卡盘能让法兰自动定心，自动贴紧卡盘，能很好保证两端法兰的同心度和 平行度。夹紧块上带有法兰螺栓孔角度定位销，需要时，能保证钢管两端法兰螺栓孔对 齐。剪刀式滚轮架底部装有滚轮丝杠、活动丝母，可根据钢管外径升降和手动调整 剪叉角度。剪刀式滚轮架整体可以沿钢管轴向移动，钢管可在主卡盘的带动下在滚轮托 架上滚动，便于钢管调整、对接或插接。上下送料机构可完成传递至上料，焊接后下料。液压站由油箱、液压泵及相关 的控制液压阀组成，供油平稳，动作迅速。且整个液压系统功率大、油缸同步性好。 送料电机带动托料架沿导轨行至存料架管件的正下方，系统控制液压缸动作顶起小车上 面的托料架，使管件落到托料架的V型槽中后，托料架往回行走把管件运离存料架，托料架初始位置，托料架托着管件沿导轨行至两滚轮架中间位置停下，根据滚轮架高度， 液压缸顶着托料架上升到合适的高度，根据管件的长短两端移动台车动作，至合适的位 置，托料架下降把管件放到剪刀式滚轮架上，托料架托料架复位，托料架离开，等法兰 装配点焊完成后，托料架重复动作将管件放至另一端的存料架。不但上下料方便、性能 稳定，而且安全，也可满足不同管件长度的支撑送料要求。作为优选，所述的剪刀式滚轮架包括滚轮控制箱、丝母、滚轮丝杆、剪刀托架 和转动手柄，所述的滚轮控制箱中插接有滚轮丝杆，所述的滚轮丝杆上套有剪刀托架， 所述的滚轮丝杆的一端部设有转动手柄，所述的转动手柄位于滚轮控制箱的侧壁，所述 的剪刀托架由二根托杆相交叉而成，二根托杆形成滚轮槽，所述的二根托杆中均勻的分 布有滚轮；所述的齿轮体为伞形齿轮，所述的齿轮体分别与三个卡盘相固定，所述的三 个卡盘均勻的分布在齿轮体的四周，卡盘中夹紧块的两侧分别设有角度定位销，所述的 角度定位销与夹紧块相配合，所述的夹紧块与丝杆通过锁定套相固定连接，所述的卡盘 间设有定位机构，所述的定位机构与齿轮体相固定；所述的托料架中设有托料槽，所述 的送料底座的的侧壁上设有滑轮，所述的滑轮为两两对称状分布。作为优选，所述的二根托杆上分别设有三个滚轮，所述的滚轮从托杆的头部依 次均勻的分布在托杆中；所述的回转盘为圆形，卡盘电机插接在回转盘的圆心处，所述 的回转盘电机设在卡盘电机的一侧，夹紧块为“L”状，夹紧块的底面与卡盘相接触，所 述的定位机构包括定位块、滑块和定位座，所述的定位座中设有滑块，所述的滑块上卡 接有定位块；所述的托料槽为平底V形。作为优选，所述的立柱的侧壁上设有加强筋，所述的托料槽的张开角度为45度 至75度。作为优选，所述的移动台车底座的两侧分别设有挂钩，所述的挂钩为倒立状固 定在移动台车底座的侧壁上。作为优选，所述的齿轮体与卡盘之间设有紧固机构，所述的紧固机构包括小齿 轮、端板、压板、螺母和轴承，所述的齿轮体的底部设有压板，所述的卡盘的头部设有 端板，所述的丝杆穿接过端板，所述的端板与丝杆间套有轴承，所述的丝杆与小齿轮通 过螺母相紧固，所述的齿轮体与小齿轮相匹配；所述的齿轮体外还设有护罩，所述的护
罩与卡盘装置相固定。因此，本发明所提供自动直管法兰装配机，自动化程度高，提高工作效率，提 高加工精度高，操作简单，性能可靠。


图1是本发明的结构总装示意图；图2是本发明中移动台车机构的结构示意图；图3是本发明中装配立柱机构的结构示意图；图4是本发明中卡盘扣紧机构的正视结构示意图；图5是图4中C-C剖视结构示意图；图6是本发明中剪刀式滚轮架的侧视结构示意图；图7是本发明中上下送料机构的结构示意图8是本发明中上下送料机构的侧视结构示意图；图9是本发明中定位机构的A-A剖视结构示意图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，一种 自动直管法兰装配机，包括底座1，底座1上设有底座导轨2，所述的底座1上分别设有 从动装配机3和主动装配机4，所述的从动装配机3和主动装配机4相对而设，所述的从 动装配机3和主动装配机4分别包括移动台车机构、装配立柱机构和卡盘抓紧机构，所述 的移动台车机构包括移动台车底座5和剪刀式滚轮架6，所述的移动台车底座5与底座导 轨2相匹配，移动台车底座5的两侧分别设有挂钩38，所述的挂钩38为倒立状固定在移 动台车底座5的侧壁上，所述的剪刀式滚轮架6设在移动台车底座5上，剪刀式滚轮架6 包括滚轮控制箱26、丝母27、滚轮丝杆28、剪刀托架29和转动手柄30，所述的滚轮控 制箱26中插接有滚轮丝杆28，所述的滚轮丝杆28上套有剪刀托架29，所述的滚轮丝杆 28的一端部设有转动手柄30，所述的转动手柄30位于滚轮控制箱26的侧壁，所述的剪 刀托架29由二根托杆31相交叉而成，二根托杆31形成滚轮槽32，所述的二根托杆31中 均勻的分布有滚轮33，二根托杆31上分别设有三个滚轮33，所述的滚轮33从托杆31的 头部依次均勻的分布在托杆31中；所述的回转盘14为圆形，卡盘电机16插接在回转盘 14的圆心处，所述的回转盘电机15设在卡盘电机16的一侧，夹紧块20为“L”状，夹 紧块20的底面与卡盘18相接触，所述的定位机构40包括定位块42、滑块43和定位座 44，所述的定位座44中设有滑块43，所述的滑块43上卡接有定位块42，移动台车机构 上固定设有装配立柱机构；所述的装配立柱机构包括立柱底座7、液压油缸8、立柱导轨 9、送丝机10、立柱滑块11和立柱12，立柱12的侧壁上设有加强筋37，所述的立柱底 座7中设有液压油缸8，所述的立柱底座7上设有立柱导轨9，所述的立柱导轨9上设有 立柱滑块11，所述的液压油缸8带动立柱滑块11沿立柱导轨9移动，所述的立柱滑块11 上设有立柱12，所述的立柱12中固定有送丝机10，所述的立柱12中固定有卡盘抓紧机 构；所述的卡盘抓紧机构包括卡盘装置13、回转盘14、法兰盘41、回转盘电机15和卡 盘电机16，所述的回转盘14与回转盘电机15相固定连接，所述的回转盘电机15控制回 转盘14旋动，回转盘14与卡盘装置13间设有法兰盘41，所述的法兰盘41与卡盘电机16 和卡盘装置13相配合，所述的回转盘14与卡盘装置13相贴合，所述的卡盘装置13包括 齿轮体17、卡盘18、丝杆19和夹紧块20，所述的齿轮体17与卡盘电机16相固定连接， 所述的齿轮体17的四周至少均勻分布有三个卡盘18，所述的卡盘18中设有丝杆19，所 述的卡杆19与齿轮体17相固定，所述的卡盘18的端部设有夹紧块20，所述的夹紧块20 与丝杆19相固定连接，齿轮体17为伞形齿轮，所述的齿轮体17分别与三个卡盘18相固 定，所述的三个卡盘18均勻的分布在齿轮体17的四周，卡盘18中夹紧块20的两侧分别 设有角度定位销34，所述的角度定位销34与夹紧块20相配合，所述的夹紧块20与丝杆 19通过锁定套39相固定连接，所述的卡盘18间设有定位机构40，所述的定位机构40与 齿轮体17相固定，所述的齿轮体17与卡盘18之间设有紧固机构，所述的紧固机构包括 小齿轮45、端板46、压板47、螺母48和轴承49，所述的齿轮体17的底部设有压板47，所述的卡盘18的头部设有端板46，所述的丝杆19穿接过端板46，所述的端板46与丝杆 19间套有轴承49，所述的丝杆19与小齿轮45通过螺母48相紧固，所述的齿轮体17与 小齿轮45相匹配；所述的齿轮体17外还设有护罩50，所述的护罩50与卡盘装置13相 固定；所述的从动装配机3和主动装配机4的一侧设有上下送料机构，所述的上下送料机 构包括送料导轨21、送料电机22、托料架23、送料底座24和液压缸25，所述的送料底 座24中设有送料导轨21，所述的送料导轨21与送料电机22相配合连接，所述的送料底 座24上设有托料架23，所述的托料架23中设有液压缸25，所述的液压缸25控制托料架 23运动，托料架23中设有托料槽32，托料槽32为平底V形，托料槽32的张开角度为 45度至75度，所述的送料底座24的的侧壁上设有滑轮36，所述的滑轮36为两两对称状 分布，所述的送料底座24的两侧分别设有托料架23和液压缸25 ；所述的上下送料机构 与从动装配机3和主动装配机4相对应分布，所述的从动装配机3、主动装配机4和上下 送料机构由控制系统相控制。本发明的工作流程如下(1)将钢管工件吊装到托料架上，保证工件在托料架上中心对称，偏心不超过 100mm,托料架可同时存放5根钢管；(2)在触摸屏上输入钢管的外径、长度参数、法兰倾斜角度；(3)启动滚轮托架，滚轮托架根据钢管参数自动升降到特定高度，剪叉张开角度 自动调整到特定角度；(4)调整两端行走台车，系统调节两端卡盘间距与卡盘旋转角度，且卡盘在料架 中心线两侧对称分布，确认立柱是否垂直或偏移；(5)将钢管法兰吊装到法兰装配机的电动卡盘上，启动按扭，夹紧法兰；(6)如果两端法兰没有角度要求时，可直接开动三爪，三爪加紧法兰自动找心， 夹紧块自动把法兰压到卡盘上；如果两端法兰有角度要求，需先把角度定位销穿过法兰 安装孔后再开动三抓卡紧；(7)开动上下送料机构到达所要运送钢管的正下方，上下送料机构提升钢管，待 钢管低面高出存料架挡块托起钢管，启动上下送料机构行走；当上下送料机构行走到剪 刀式滚轮架中心线后，放下钢管，同时上下送料机构托板降到最低端，上下送料机构再 返回到下一送料钢管的正下方；(9)启动立柱前后移动机构，系统会自动显示平台所在的位置，采用点动的方 式，驱使两端台车向管子靠近，同时升降管子高度，确保管子顺利插入法兰，若两端法 兰到位后，系统会自动控制平台停止。若是对接法兰，法兰到位后，调节滚轮架的高 度，确保管子与法兰外径平齐。
权利要求
1.一种自动直管法兰装配机，包括底座(1)，底座(1)上设有底座导轨(2)，其特征 在于所述的底座(1)上分别设有从动装配机(3)和主动装配机(4)，所述的从动装配 机(3)和主动装配机(4)相对而设，所述的从动装配机(4)和主动装配机(4)分别包括移 动台车机构、装配立柱机构和卡盘抓紧机构，所述的移动台车机构包括移动台车底座(5) 和剪刀式滚轮架(6)，所述的移动台车底座(5)与底座导轨(2)相匹配，所述的剪刀式滚 轮架(6)设在移动台车底座(5)上，移动台车机构上固定设有装配立柱机构；所述的装配 立柱机构包括立柱底座(7)、液压油缸(8)、立柱导轨(9)、送丝机(10)、立柱滑块(11) 和立柱(12)，所述的立柱底座(7)中设有液压油缸(8)，所述的立柱底座(7)上设有立 柱导轨(9)，所述的立柱导轨(9)上设有立柱滑块(11)，所述的液压油缸(8)带动立柱滑 块(11)沿立柱导轨(9)移动，所述的立柱滑块(11)上设有立柱(12)，所述的立柱(12) 中固定有送丝机(10)，所述的立柱(12)中固定有卡盘抓紧机构；所述的卡盘抓紧机构包 括卡盘装置(13)、回转盘(14)、法兰盘(41)、回转盘电机(15)和卡盘电机(16)，所述 的回转盘(14)与回转盘电机(15)相固定连接，所述的回转盘电机(15)控制回转盘(14) 旋动，回转盘(14)与卡盘装置(13)间设有法兰盘(41)，所述的法兰盘(41)与卡盘电机 (16)和卡盘装置(13)相配合，所述的回转盘(14)与卡盘装置(13)相贴合，所述的卡盘 装置(13)包括齿轮体(17)、卡盘(18)、丝杆(19)和夹紧块(20)，所述的齿轮体(17)与 卡盘电机(16)相固定连接，所述的齿轮体(17)的四周至少均勻分布有三个卡盘(18)， 所述的卡盘(18)中设有丝杆(19)，所述的卡杆(19)与齿轮体(17)相固定，所述的卡盘(18)的端部设有夹紧块(20)，所述的夹紧块(20)与丝杆(19)相固定连接；所述的从动 装配机(3)、主动装配机(4)和上下送料机构由控制系统相控制。
2.根据权利要求1所述的自动直管法兰装配机，其特征在于所述的从动装配机(3) 和主动装配机(4)的一侧设有上下送料机构，所述的上下送料机构包括送料导轨(21)、 送料电机(22)、托料架(23)、送料底座(24)和液压缸(25)，所述的送料底座(24)中设 有送料导轨(21)，所述的送料导轨(21)与送料电机(22)相配合连接，所述的送料底座 (24)上设有托料架(23)，所述的托料架(23)中设有液压缸(25)，所述的液压缸(25)控 制托料架(23)运动，所述的送料底座(24)的两侧分别设有托料架(23)和液压缸(25)； 所述的上下送料机构与从动装配机(3)和主动装配机(4)相对应分布。
3.根据权利要求1或2所述的自动直管法兰装配机，其特征在于所述的剪刀式滚 轮架(6)包括滚轮控制箱(26)、丝母(27)、滚轮丝杆(28)、剪刀托架(29)和转动手柄 (30)，所述的滚轮控制箱(26)中插接有滚轮丝杆(28)，所述的滚轮丝杆(28)上套有剪 刀托架(29)，所述的滚轮丝杆(28)的一端部设有转动手柄(30)，所述的转动手柄(30) 位于滚轮控制箱(26)的侧壁，所述的剪刀托架(29)由二根托杆(31)相交叉而成，二根 托杆(31)形成滚轮槽(32)，所述的二根托杆(31)中均勻的分布有滚轮(33)；所述的齿 轮体(17)为伞形齿轮，所述的齿轮体(17)分别与三个卡盘(18)相固定，所述的三个卡 盘(18)均勻的分布在齿轮体(17)的四周，卡盘(18)中夹紧块(20)的两侧分别设有角度 定位销(34)，所述的角度定位销(34)与夹紧块(20)相配合，所述的夹紧块(20)与丝杆(19)通过锁定套(39)相固定连接，所述的卡盘(18)间设有定位机构(40)，所述的定位 机构(40)与齿轮体(17)相固定；所述的托料架(23)中设有托料槽(35)，所述的送料底 座(24)的的侧壁上设有滑轮(36)，所述的滑轮(36)为两两对称状分布。
4.根据权利要求3所述的自动直管法兰装配机，其特征在于所述的二根托杆(31) 上分别设有三个滚轮(33)，所述的滚轮(33)从托杆(31)的头部依次均勻的分布在托杆 (31)中；所述的回转盘(14)为圆形，卡盘电机(16)插接在回转盘(14)的圆心处，所 述的回转盘电机(16)设在卡盘电机(16)的一侧，夹紧块(20)为“L”状，夹紧块(20) 的底面与卡盘(18)相接触，所述的定位机构(40)包括定位块(42)、滑块(43)和定位座 (44)，所述的定位座(44)中设有滑块(43)，所述的滑块(43)上卡接有定位块(42)；所 述的托料槽(35)为平底V形。
5.根据权利要求3所述的自动直管法兰装配机，其特征在于所述的立柱(12)的侧 壁上设有加强筋(37)，所述的托料槽(35)的张开角度为45度至75度。
6.根据权利要求1或2所述的自动直管法兰装配机，其特征在于所述的移动台车底 座(5)的两侧分别设有挂钩(38)，所述的挂钩(38)为倒立状固定在移动台车底座(5)的 侧壁上。
7.根据权利要求1或2所述的自动直管法兰装配机，其特征在于所述的齿轮体(17)与卡盘(18)之间设有紧固机构，所述的紧固机构包括小齿轮(45)、端板(46)、压 板(47)、螺母(48)和轴承(49)，所述的齿轮体(17)的底部设有压板(47)，所述的卡盘(18)的头部设有端板(46)，所述的丝杆(19)穿接过端板(46)，所述的端板(46)与丝杆(19)间套有轴承(49)，所述的丝杆(19)与小齿轮(45)通过螺母(48)相紧固，所述的 齿轮体(17)与小齿轮(45)相匹配；所述的齿轮体(17)外还设有护罩(50)，所述的护罩 (50)与卡盘装置(13)相固定。
全文摘要
本发明涉及一种装配机，特别涉及一种用于进行自动化装配钢管法兰的装配机。包括底座，底座上设有底座导轨，所述的底座上分别设有从动装配机和主动装配机，所述的从动装配机和主动装配机相对而设，所述的从动装配机和主动装配机分别包括移动台车机构、装配立柱机构和卡盘抓紧机构。自动化程度高，提高工作效率，提高加工精度高，操作简单，性能可靠。
文档编号F16L23/00GK102011907SQ20101017986
公开日2011年4月13日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者王晓成 申请人:杭州欣诚祥机电技术有限公司