CN112677106A - 浮动拧接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浮动拧接装置，包括浮动机构及其下端设置的传动机构和抓取机构，主轴上端固定套接至法兰的中部，主轴下端固定套接至滑座的上端，滑座下端固定连接至第一底板的上端，第一底板周向设置若干弹性组件，每个弹性组件的***均套接至第一底板上，弹性组件的下端卡接至第二底板上端，传动机构的一端固定套接至第二底板的两侧壁，抓取机构***套接至传动机构内部。本发明所述的浮动拧接装置，可在保护环拧接或接箍预拧时实现全方位浮动调节，避免因保护环或接箍与被拧接管材轴线位置不一致导致的拧接失败，使得保护环自动拧紧到位、接箍自动预拧到位，解决人工拧接效率低、品质不稳定的问题，减轻劳动强度，提高生产效率。

Description

浮动拧接装置

技术领域

本发明属于钢管加工领域，尤其是涉及一种浮动拧接装置。

背景技术

现有石油管材加工行业中，石油管材通过端部的内外螺纹相互利用接箍连接，为避免运输时管材的内螺纹受到损坏，一般会在管材端部通过拧接螺纹保护环。现有的保护环由人工手动拧紧，人工拧保护环时扭矩不稳定，员工劳动强度较大，自动化程度较低，其次现有接箍预拧工位，通常都是有人工完成预拧，也有一些通过简易设备进行预拧。虽完成了单一的预拧动作，但是自动化程度不高，预拧效果不好。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种浮动拧接装置，以解决人工拧保护环时扭矩不稳定，员工劳动强度较大，自动化程度底的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种浮动拧接装置，包括浮动机构及其下端设置的传动机构和抓取机构，所述浮动机构包括法兰、主轴、滑座、第一底板、弹性组件、第二底板、第一限位组件、第二限位组件和第三限位组件，主轴上端固定套接至法兰的中部，主轴下端固定套接至滑座的上端，且滑座上端设置第二限位组件，第二限位组件的一端固定连接至法兰的下端，滑座下端固定连接至第一底板的上端，第一底板上端安装第三限位组件，第三限位组件位于滑座***，第一底板周向设置若干弹性组件，每个弹性组件的***均套接至第一底板上，弹性组件的下端卡接至第二底板上端，第二底板的横截面是U形结构，传动机构的一端固定套接至第二底板的两侧壁，且第二底板的两侧壁分别设置第一限位组件，抓取机构***套接至传动机构内部。

进一步的，所述滑座包括第三底板、第一气缸、第一滑轨、滑块和第二滑轨，主轴下端套接至第三底板中部，第一气缸***固定连接至第三底板的一侧，第一气缸的活动杆固定连接至第一底板的一侧，第三底板下端设置两个相互平行的第一滑轨，第一底板上端设置两个相互平行的第二滑轨，第一滑轨与第二滑轨相互平行设置，每个滑块上端滑动连接至第一滑轨***，每个滑块下端滑动连接至第二滑轨***，第三限位组件包括相互对称设置的第二气缸和第三气缸，第二气缸和第三气缸的***分别固定连接至第三底板的上端，第二气缸和第三气缸的活动杆分别接触连接至第三底板的两侧。

进一步的，所述弹性组件包括第一支板、栓杆和弹簧，第一支板的两端分别套接一个栓杆，所述连个栓杆的下端均穿过第一底板后固定连接至第二底板顶端，每个栓杆***均设置一个弹簧，所述弹簧位于第一支板与第一底板之间。

进一步的，所述第一限位组件包括第四气缸、第五气缸、第二支板和第六气缸，第四气缸***和第五气缸***均通过第二支板固定连接至传动机构的***，第四气缸和第五气缸的活动杆均接触连接至第二底板的底部，第六气缸的***固定连接至第二底板底部，第六气缸的活动杆穿过第二底板底部后固定连接至第一底板的上端。

进一步的，所述第二限位组件包括第七气缸和第八气缸，法兰的横截面为L形结构，第七气缸和第八气缸***均固定连接至第三底板的上端，第七气缸的活动杆和第八气缸的活动杆均接触连接至法兰的一侧。

进一步的，所述抓取机构包括开合油缸、配重块、第一管套、第二管套、车床卡盘和卡爪，第一管套一端固定连接至传动机构的一侧，第一管套另一端安装开合油缸，第一管套***套接配重块，第二管套的***套接至传动机构的另一侧，第二管套的一端位于传动机构内部，第二管套的另一端固定连接至车床卡盘的一端，车床卡盘的另一端设置若干卡爪，开合油缸的伸缩杆依次穿过第一管套内部、传动机构内部和第二管套内部后固定连接至车床卡盘内部。

进一步的，所述传动机构包括电机和齿轮箱齿轮箱***固定连接至第二底板的两侧壁，电机***固定连接至齿轮箱***，且电机的传动齿轮与齿轮箱内部齿轮啮合，第二管套的一端与齿轮箱内部齿轮啮合。

进一步的，所述卡爪包括卡指、销杆和导向块，导向块上均布若干固定孔，导向块***滑动连接至车床卡盘的一端，卡指的一端通过销杆固定连接至所述一个固定孔内。

相对于现有技术，本发明所述的浮动拧接装置具有以下优势：

(1)本发明所述的浮动拧接装置，可在保护环拧接或接箍预拧时实现全方位浮动调节，避免因保护环或接箍与被拧接管材轴线位置不一致导致的拧接失败，使得保护环自动拧紧到位、接箍自动预拧到位，解决人工拧接效率低、品质不稳定的问题，减轻劳动强度，提高生产效率。

(2)本发明所述的浮动拧接装置，能够安装在机械手臂上，自动抓取保护环、接箍，并在机械手臂的带动下伸入管材内，从而将保护环、接箍与钢管拧接，这种结构能够实现各向弹性浮动及锁紧，从而实现保护环、接箍拧接时全方位自动调节，避免因保护环、接箍与管材不同轴引发的拧接歪斜，使得保护环、接箍能够自动拧接，避免人工拧接时扭矩不稳定，能够提高自动化程度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的浮动拧接装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的浮动机构的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的浮动机构的侧视图；

图4为本发明实施例所述的滑座、第一底板、第一限位组件和第三限位组件装配的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的第一底板、弹性组件、第二底板和第一限位组件装配的结构示意图；

图6为本发明实施例所述的法兰和第二限位组件装配的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的传动机构和抓取机构装配的结构示意图；

图8为本发明实施例所述的卡爪的结构示意图。

附图标记说明：

1-法兰；2-传动机构；201-电机；202-齿轮箱；3-抓取机构；301-开合油缸；302-配重块；303-第一管套；304-第二管套；305-车床卡盘；306-卡爪；3061-导向块；3062-卡指；3063-销杆；4-主轴；5-滑座；501-第三底板；502-第一气缸；503-第一滑轨；504-滑块；505-第二滑轨；6-第一底板；7-弹性组件；701-第一支板；702-栓杆；703-弹簧；8-第二底板；9-第一限位组件；901-第四气缸；902-第五气缸；903-第二支板；904-第六气缸；10-第二限位组件；1001-第七气缸；1002-第八气缸；11-第三限位组件；1101-第二气缸；1102-第三气缸；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-8所示，浮动拧接装置，包括浮动机构及其下端设置的传动机构2和抓取机构3，所述浮动机构包括法兰1、主轴4、滑座5、第一底板6、弹性组件7、第二底板8、第一限位组件9、第二限位组件10和第三限位组件11，主轴4上端固定套接至法兰1的中部，主轴4下端固定套接至滑座5的上端，且滑座5上端设置第二限位组件10，第二限位组件10的一端固定连接至法兰1的下端，滑座5下端固定连接至第一底板6的上端，第一底板6上端安装第三限位组件11，第三限位组件11位于滑座5***，第一底板6周向设置若干弹性组件7，每个弹性组件7的***均套接至第一底板6上，弹性组件7的下端卡接至第二底板8上端，第二底板8的横截面是U形结构，传动机构2的一端固定套接至第二底板8的两侧壁，且第二底板8的两侧壁分别设置第一限位组件9，抓取机构3***套接至传动机构2内部，能够安装在机械手臂上，自动抓取保护环、接箍，并在机械手臂的带动下伸入管材内，从而将保护环、接箍与钢管拧接，这种结构能够实现各向弹性浮动及锁紧，从而实现保护环、接箍拧接时全方位自动调节，避免因保护环、接箍与管材不同轴引发的拧接歪斜，使得保护环、接箍能够自动拧接，避免人工拧接时扭矩不稳定，能够提高自动化程度。

滑座5包括第三底板501、第一气缸502、第一滑轨503、滑块504和第二滑轨505，主轴4下端套接至第三底板501中部，第一气缸502***固定连接至第三底板501的一侧，第一气缸502的活动杆固定连接至第一底板6的一侧，第一气缸502缸杆伸出推动滑块504及下部第一底板6、第二底板8、传动机构2和抓取机构3，第三底板501下端设置两个相互平行的第一滑轨503，第一底板6上端设置两个相互平行的第二滑轨505，第一滑轨503与第二滑轨505相互平行设置，每个滑块504上端滑动连接至第一滑轨503***，每个滑块504下端滑动连接至第二滑轨505***，第三限位组件11包括相互对称设置的第二气缸1101和第三气缸1102，第二气缸1101和第三气缸1102的***分别固定连接至第三底板501的上端，第二气缸1101和第三气缸1102的活动杆分别接触连接至第三底板501的两侧，第二气缸1101、第三气缸1102与第一底板6固定连接，需要锁紧时，第二气缸1101、第三气缸1102的活动杆伸出，杆头顶紧第三底板501的一侧，沿X轴自由度锁紧，需要放松时第二气缸1101、第三气缸1102缸杆缩回，杆头离开第三底板501的一侧，沿X轴自由度放松，以此确保保护环、接箍套入定位准确，同时在拧接时能够自由浮动。

弹性组件7包括第一支板701、栓杆702和弹簧703，第一支板701的两端分别套接一个栓杆702，所述连个栓杆702的下端均穿过第一底板6后固定连接至第二底板8顶端，每个栓杆702***均设置一个弹簧703，所述弹簧703位于第一支板701与第一底板6之间，第二底板8及下部机构受重力沿Z轴下降直至与弹簧703弹力平衡，栓杆702起导向作用，沿Z轴自由度放松。

第一限位组件9包括第四气缸901、第五气缸902、第二支板903和第六气缸904，第四气缸901***和第五气缸902***均通过第二支板903固定连接至传动机构2的***，第四气缸901和第五气缸902的活动杆均接触连接至第二底板8的底部，第六气缸904的***固定连接至第二底板8底部，第六气缸904的活动杆穿过第二底板8底部后固定连接至第一底板6的上端，第四气缸901、第五气缸902与第二支板903固定连接，第二支板903与齿轮箱202外壳固定连接，需要锁紧时第四气缸901、第五气缸902的缸杆伸出，杆头顶紧第二底板8，绕X轴自由度锁紧，需要放松时第四气缸901、第五气缸902的缸杆缩回，杆头离开第二底板8，绕X轴自由度放松。

第二限位组件10包括第七气缸1001和第八气缸1002，法兰1的横截面为L形结构，第七气缸1001和第八气缸1002***均固定连接至第三底板501的上端，第七气缸1001的活动杆和第八气缸1002的活动杆均接触连接至法兰1的一侧，第七气缸1001和第八气缸1002均与第三底板501固定连接，需要锁紧时气缸的活动杆伸出，活动杆杆头顶紧法兰1一侧，绕Z轴自由度锁紧，需要放松时第七气缸1001和第八气缸1002缸杆缩回，杆头离开法兰1一侧，绕Z轴自由度放松。

第一气缸502、第二气缸1101、第三气缸1102、第四气缸901、第五气缸902、第六气缸904、第七气缸1001和第八气缸1002均为ACQ超薄系列气缸，且第一气缸502、第二气缸1101、第三气缸1102、第四气缸901、第五气缸902、第六气缸904、第七气缸1001和第八气缸1002各通过一个电磁阀连接至气泵。

抓取机构3包括开合油缸301、配重块302、第一管套303、第二管套304、车床卡盘305和卡爪306，第一管套303一端固定连接至传动机构2的一侧，第一管套303另一端安装开合油缸301，开合油缸301的型号是RH-100，第一管套303***套接配重块302，第二管套304的***套接至传动机构2的另一侧，第二管套304的一端位于传动机构2内部，第二管套304的另一端固定连接至车床卡盘305的一端，车床卡盘305的型号是KD08-3，车床卡盘305的另一端设置若干卡爪306，开合油缸301的伸缩杆依次穿过第一管套303内部、传动机构2内部和第二管套304内部后固定连接至车床卡盘305内部，传动机构2包括电机201和齿轮箱202齿轮箱202***固定连接至第二底板8的两侧壁，电机201的型号是ECMA-EX1315ES，电机201***固定连接至齿轮箱202***，且电机201的传动齿轮与齿轮箱202内部齿轮啮合，第二管套304的一端与齿轮箱202内部齿轮啮合，电机201通过齿轮箱202驱动车床卡盘305旋转，开合油缸301的活动杆伸缩来实现控制卡爪306的开合。

卡爪306包括卡指3062、销杆3063和导向块3061，导向块3061上均布若干固定孔，导向块3061***滑动连接至车床卡盘305的一端，卡指3062的一端通过销杆3063固定连接至所述一个固定孔内，若干卡爪306沿车床卡盘305的一端呈圆形阵列，通过调整卡指3062固定在不同的固定孔来调整所述圆形阵列的内径，满足不同规格管径的生产需求。

浮动拧接装置的工作原理：

若设定钢管轴线所在轴为Y轴，垂直方向为Z轴，水平方向与Y轴垂直为X轴，主轴4处可实现绕Z轴旋转浮动自由度，第二管套304处可实现绕X轴旋转浮动自由度，第一滑轨503与滑块504处可实现沿Y轴直线运动浮动自由度，第二滑轨505与滑块504处可实现沿X轴直线运动浮动自由度，栓杆702处可实现沿Z轴直线运动浮动自由度，弹簧703提供沿Z轴直线运动浮动自由度的回复力。电机201通过齿轮箱202驱动车床卡盘305旋转，开合油缸301的活动杆伸缩通过控制导向块的开合来实现控制卡指3062的开合；

为确保保护环、接箍的抓取及套入定位准确，同时在拧接时能够自由浮动，浮动拧接装置的旋转和直线运动自由度需具备锁止及放松功能。第七气缸1001和第八气缸1002均与第三底板501固定连接，需要锁紧时气缸的活动杆伸出，活动杆杆头顶紧法兰1一侧，绕Z轴自由度锁紧，需要放松时第七气缸1001和第八气缸1002缸杆缩回，杆头离开法兰1一侧，绕Z轴自由度放松；第二气缸1101、第三气缸1102与第一底板6固定连接，需要锁紧时，第二气缸1101、第三气缸1102的活动杆伸出，杆头顶紧第三底板501的一侧，沿X轴自由度锁紧，需要放松时第二气缸1101、第三气缸1102缸杆缩回，杆头离开第三底板501的一侧，沿X轴自由度放松；第四气缸901、第五气缸902与第二支板903固定连接，第二支板903与齿轮箱202外壳固定连接，需要锁紧时第四气缸901、第五气缸902的缸杆伸出，杆头顶紧第二底板8，绕X轴自由度锁紧，需要放松时第四气缸901、第五气缸902的缸杆缩回，杆头离开第二底板8，绕X轴自由度放松；第六气缸904与第二底板8固定连接，需要锁紧时第六气缸904气缸的缸杆将第一底板6与第二底板8拉紧，沿Z轴自由度锁紧，需要放松时第六气缸904气缸的缸杆伸出，第二底板8及下部机构受重力沿Z轴下降直至与弹簧703弹力平衡，栓杆702起导向作用，沿Z轴自由度放松。

为确保浮动拧接装置绕X轴旋转自由度默认处于平衡位置，抓取机构3的第一管套303后部装有配重块302，用以平衡车床卡盘305的重力。

为确保浮动拧接装置能提供沿钢管轴线Y轴恒定的推力，设置第一气缸502，第一气缸502缸杆伸出推动滑块504及下部第一底板6、第二底板8、传动机构2和抓取机构3。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.浮动拧接装置，其特征在于：包括浮动机构及其下端设置的传动机构(2)和抓取机构(3)，所述浮动机构包括法兰(1)、主轴(4)、滑座(5)、第一底板(6)、弹性组件(7)、第二底板(8)、第一限位组件(9)、第二限位组件(10)和第三限位组件(11)，主轴(4)上端固定套接至法兰(1)的中部，主轴(4)下端固定套接至滑座(5)的上端，且滑座(5)上端设置第二限位组件(10)，第二限位组件(10)的一端固定连接至法兰(1)的下端，滑座(5)下端固定连接至第一底板(6)的上端，第一底板(6)上端安装第三限位组件(11)，第三限位组件(11)位于滑座(5)***，第一底板(6)周向设置若干弹性组件(7)，每个弹性组件(7)的***均套接至第一底板(6)上，弹性组件(7)的下端卡接至第二底板(8)上端，第二底板(8)的横截面是U形结构，传动机构(2)的一端固定套接至第二底板(8)的两侧壁，且第二底板(8)的两侧壁分别设置第一限位组件(9)，抓取机构(3)***套接至传动机构(2)内部。

2.根据权利要求1所述的浮动拧接装置，其特征在于：滑座(5)包括第三底板(501)、第一气缸(502)、第一滑轨(503)、滑块(504)和第二滑轨(505)，主轴(4)下端套接至第三底板(501)中部，第一气缸(502)***固定连接至第三底板(501)的一侧，第一气缸(502)的活动杆固定连接至第一底板(6)的一侧，第三底板(501)下端设置两个相互平行的第一滑轨(503)，第一底板(6)上端设置两个相互平行的第二滑轨(505)，第一滑轨(503)与第二滑轨(505)相互平行设置，每个滑块(504)上端滑动连接至第一滑轨(503)***，每个滑块(504)下端滑动连接至第二滑轨(505)***，第三限位组件(11)包括相互对称设置的第二气缸(1101)和第三气缸(1102)，第二气缸(1101)和第三气缸(1102)的***分别固定连接至第三底板(501)的上端，第二气缸(1101)和第三气缸(1102)的活动杆分别接触连接至第三底板(501)的两侧。

3.根据权利要求1所述的浮动拧接装置，其特征在于：弹性组件(7)包括第一支板(701)、栓杆(702)和弹簧(703)，第一支板(701)的两端分别套接一个栓杆(702)，所述连个栓杆(702)的下端均穿过第一底板(6)后固定连接至第二底板(8)顶端，每个栓杆(702)***均设置一个弹簧(703)，所述弹簧(703)位于第一支板(701)与第一底板(6)之间。

4.根据权利要求1所述的浮动拧接装置，其特征在于：第一限位组件(9)包括第四气缸(901)、第五气缸(902)、第二支板(903)和第六气缸(904)，第四气缸(901)***和第五气缸(902)***均通过第二支板(903)固定连接至传动机构(2)的***，第四气缸(901)和第五气缸(902)的活动杆均接触连接至第二底板(8)的底部，第六气缸(904)的***固定连接至第二底板(8)底部，第六气缸(904)的活动杆穿过第二底板(8)底部后固定连接至第一底板(6)的上端。

5.根据权利要求2所述的浮动拧接装置，其特征在于：第二限位组件(10)包括第七气缸(1001)和第八气缸(1002)，法兰(1)的横截面为L形结构，第七气缸(1001)和第八气缸(1002)***均固定连接至第三底板(501)的上端，第七气缸(1001)的活动杆和第八气缸(1002)的活动杆均接触连接至法兰(1)的一侧。

6.根据权利要求1所述的浮动拧接装置，其特征在于：抓取机构(3)包括开合油缸(301)、配重块(302)、第一管套(303)、第二管套(304)、车床卡盘(305)和卡爪(306)，第一管套(303)一端固定连接至传动机构(2)的一侧，第一管套(303)另一端安装开合油缸(301)，第一管套(303)***套接配重块(302)，第二管套(304)的***套接至传动机构(2)的另一侧，第二管套(304)的一端位于传动机构(2)内部，第二管套(304)的另一端固定连接至车床卡盘(305)的一端，车床卡盘(305)的另一端设置若干卡爪(306)，开合油缸(301)的伸缩杆依次穿过第一管套(303)内部、传动机构(2)内部和第二管套(304)内部后固定连接至车床卡盘(305)内部。

7.根据权利要求6所述的浮动拧接装置，其特征在于：传动机构(2)包括电机(201)和齿轮箱(202)齿轮箱(202)***固定连接至第二底板(8)的两侧壁，电机(201)***固定连接至齿轮箱(202)***，且电机(201)的传动齿轮与齿轮箱(202)内部齿轮啮合，第二管套(304)的一端与齿轮箱(202)内部齿轮啮合。

8.根据权利要求7所述的浮动拧接装置，其特征在于：卡爪(306)包括卡指(3062)、销杆(3063)和导向块(3061)，导向块(3061)上均布若干固定孔，导向块(3061)***滑动连接至车床卡盘(305)的一端，卡指(3062)的一端通过销杆(3063)固定连接至所述一个固定孔内。

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