CN219465299U - 一种应用于筒体组对装夹机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于筒体组对装夹机构，包括：第一工作盘；第一伺服支撑定位机构，所述第一伺服支撑定位机构连接在第一工作盘上；滑动伸缩部件，所述滑动伸缩部件设置在伺服支撑定位机构上；第一内涨盘单元，固定在滑动伸缩部件上，用于将被焊接的两节筒体内涨撑圆；气缸支撑机构，所述气缸支撑机构固定在第一内涨盘单元上，用于对筒体预支撑定位。本申请提供的装夹机构，主要用于完成筒节组对，筒体内涨机构采用全圆周整体内涨圆方式，将筒体涨成圆形保证后续焊接，并与悬臂焊机配合完成环缝满焊；组对焊接完成后运输的一体化操作。可以减少操作人员，同时操作难度大大降低，确保操作的准确性和操作质量，提高了车间利用率与生产效率。

Description

一种应用于筒体组对装夹机构

技术领域

本实用新型涉及应用于筒体组对与焊接***技术领域，更具体的说是涉及一种应用于筒体组对装夹机构。

背景技术

现有技术中，由于焊接和环缝的位置和方向不同，且筒体比较薄，长度较长，因此筒体上环缝的组对和焊接是采用不同的焊接设备和完成，其弊端是：需要大量工人对拼接后的筒体进行多次吊装和装夹，由此降低了焊接生产的效率。

对接环缝组对设备在实际设计和使用过程当中，往往需要对于管道筒体的应用通过合理的接缝衔接组对，保证其整体性。在实际衔接过程操作上如何实现简化、快速、精准、减少操作人工成为本领域技术人员关注的重点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于筒体组对装夹机构，以期解决背景技术中的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种应用于筒体组对装夹机构，包括：第一工作盘；第一伺服支撑定位机构，所述第一伺服支撑定位机构连接在第一工作盘上；滑动伸缩部件，所述滑动伸缩部件设置在伺服支撑定位机构上；第一内涨盘单元，固定在滑动伸缩部件上，用于将被焊接的两节筒体内涨撑圆；气缸支撑机构，所述气缸支撑机构固定在第一内涨盘单元上，用于对筒体预支撑定位。

在一些实施例中，所述第一伺服支撑定位机构包括:十字支撑座，所述十字支撑座连接在第一工作盘上；第一直线导轨，两对所述第一直线导轨呈十字安装在十字支撑座上；第一丝杆，两条所述第一丝杆呈十字安装在十字支撑座上；其中，每条第一丝杆上两端均开设有方向相反的螺纹；第一丝杆螺母，四个所述第一丝杆螺母对应螺纹连接在两条第一丝杆上；其中，每条第一丝杆的两端均螺纹连接有两个所述第一丝杆螺母；第一直线滑块，四个所述第一直线滑块对应滑动设置在两对第一直线导轨上；其中，每对第一直线导轨上安装有两个所述第一直线滑块；第一伺服电机，两个所述第一伺服电机分别安装在十字支撑座的两条十字边上，分别用于驱动两条第一丝杆转动；第一弧形支撑块，四个所述第一弧形支撑块对应的连接在四个第一直线滑块上，用于筒体支撑定位。

在一些实施例中，所述气缸支撑机构包括：第一气缸、导向杆、导向铜套和第二弧形支撑块，所述第一气缸设置在第一内涨盘单元上，所述第一气缸的伸缩端设置有支撑板，支撑板上设有导向套筒，导向杆设置在导向套筒内，第二弧形支撑块分别与导向杆以及第一气缸的伸缩端连接。

在一些实施例中，所述第一内涨盘单元包括：内涨盘，所述内涨盘固定在滑动伸缩部件上；内涨底座，所述内涨底座设置在内涨盘上；内涨导杆，两根所述内涨导杆滑动设置在内涨底座上；内涨顶头，所述内涨顶头连接在两根内涨导杆的一端；弹簧，所述弹簧的一端与内涨盘连接，弹簧的另一端与内涨导杆的另一端连接；气囊，所述气囊设置在内涨盘和内涨顶头之间，且位于两根内涨导杆之间。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

本申请提供的装夹机构，主要用于完成筒节组对，筒体内涨机构采用全圆周整体内涨圆方式，将筒体涨成圆形保证后续焊接，并与悬臂焊机配合完成环缝满焊；组对焊接完成后运输的一体化操作。本申请通过简化操作，可以减少操作人员，同时操作难度大大降低，确保操作的准确性和操作质量，提高了车间利用率与生产效率。

附图说明

图1为本申请实施例的应用于筒体组对与焊接***整体示意图；

图2为本申请实施例的行走底架的示意图；

图3为本申请实施例的变位机头架部装的示意图；

图4为本申请实施例的内涨机构的示意图；

图5为本申请实施例的内涨机构撑起筒体的示意图；

图6为本申请实施例的第一伺服支撑定位机构的示意图；

图7为本申请实施例的气缸支撑机构的示意图；

图8为图4的A的放大示意图；

图9为本申请实施例的输送滚轮架的示意图；

图10为本申请实施例的第一夹紧驱动机构的示意图；

图11为本申请实施例的组对滚轮架的示意图；

图12为本申请实施例的尾架内撑机构的示意图；

图13为本申请实施例的变位机尾架部装的示意图；

图14为本申请实施例的应用于筒体组对与焊接***工作示意图；

图示说明：

1-变位机头架部装，2-内涨机构，3-组对滚轮架，4-行走底架，5-输送滚轮架，6-尾架内撑机构，7-变位机尾架部装，8-底架，9-齿条，10-直线导轨，11-回转支承，12-翻转驱动***，13-油缸，14-机架，15-第一工作盘，16-第一伺服支撑定位机构，17-内涨导轨，18-内涨滑座，19-第一内涨盘单元，20-气缸支撑机构，21-十字支撑座，22-第一直线导轨，23-第一直线滑块，24-第一弧形支撑块，25-第一伺服电机，26-第一丝杆，27-第一气缸，28-支撑板，29-套筒，30-第二弧形支撑块，31-内涨底座，32-内涨盘，33-内涨导杆，34-弹簧，35-内涨顶头，36-第一机架，37-第一夹紧驱动机构，38-气囊，39-第一防塌架，40-万向球，41-第一滚轮，42-尾架滑块，43-第二滚轮，44-第二工作盘，45-第二防塌架，46-第二机架，47-第二夹紧驱动机构，48-第三弧形支撑板，49-尾架导轨。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的优选实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，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”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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申请的限制。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或显示不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的对于这些过程、方法、产品或显示固有的其它步骤或单元。

以下将结合图1-图14，对本申请实施例所涉及的一种应用于筒体组对装夹机构进行详细说明。值得注意的是，以下实施例，仅仅用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。为了更加详细的对其进行阐述，下面将其应用到筒体卧式内涨组对与焊接专机中，进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，筒体卧式内涨组对与焊接专机，包括：行走底架4及变位机头架部装1，内涨机构2，组对滚轮架3，尾架内撑机构6，输送滚轮架5，组对滚轮架，变位机尾架部装7。

所述变位机头架部装1滑动连接在行走底架4的直线导轨10上，用于消除筒体间的间隙；所述内涨机构2连接到变位机头架部装1的回转支承11上，用于带动筒体翻转；所述变位机尾架部装7滑动连接在行走底架4的直线导轨10上，用于消除筒体间的间隙；所述尾架内撑机构6连接到变位机尾架部装7上的回转支承11，用于带动筒体翻转；所述输送滚轮架5滑动连接在行走底架4的直线导轨10上，用于对筒体进行限位；所述组对滚轮架3滑动连接在行走底架4的直线导轨10上，用于对筒体进行限位。

参见图2，行走底架4根据相对位置安装固定在地面上，作为整个设备的底座和安装连接基准。行走底架4包括底架8，底架8上设有两根直线导轨10，在两根直线导轨10上设有齿条9。其他部件通过直线导轨10和行走底架4连接在一起。

参见图3，变位机头架部装1连接在行走底架4的直线导轨10上，所述变位机头架部装1包括固定座及油缸13、第一机架36、回转支承11和翻转驱动***12，所述机架14通过底部设置的直线导轨10滑块滑动设置在行走底架4的直线导轨10上，油缸13设置在行走底架4上，用于推动机架14在直线导轨10上滑动，从而消除筒体间的间隙；回转支承11转动设置在机架14上，翻转驱动***12设置在机架14上，翻转驱动***12用于驱动回转支承11转动。

输送滚轮架5、组对滚轮架、变位机尾架部装7连接在行走底架4的直线导轨10上，通过行走电机驱动齿轮行走；内涨机构2连接到变位机头架部装1上的回转支承11，驱动机构驱动内涨机构2带动筒体翻转，尾架内撑机构6连接到变位机尾架部装7上的回转支承11，驱动机构驱动尾架内撑机构6带动筒体翻转，从而实现筒体不同位置的组对点焊；RGV小车轨道垂直布置在行走底架4长度方向，并和设备外的轨道对齐，将焊接好的筒体运送出整个设备。整机控制柜放在设备旁边，控制设备各部分。

参见图3，所述回转支承11为外圈带有第一齿轮的轴承结构，所述翻转驱动***12包括：安装有精密减速机的伺服电机、第二齿轮，第二齿轮安装在精密减速机的输出端，且第一齿轮与第二齿轮相啮合。其作用是伺服电机驱动回转支承11带动内涨机构2转动，从而带动筒体转动，实现筒节组对。

参见图4-图8，所述内涨机构2包括：第一工作盘15，第一伺服支撑定位机构16，滑动伸缩部件，第一内涨盘单元19，气缸支撑机构20。

所述第一工作盘15连接在变位机头架部装1的回转支承11上；所述第一工作盘15主要用于起到连接支撑的作用，第一工作盘15的两端为圆形连接盘，中间有一根主连接轴，周围分布若干连接筋板，为了减轻重量，在连接筋板上开设有若干圆孔。

第一伺服支撑定位机构16连接在第一工作盘15上；所述第一伺服支撑定位机构16包括:十字支撑座21，所述十字支撑座21连接在第一工作盘15上；第一直线导轨22，两对所述第一直线导轨22呈十字安装在十字支撑座21上；第一丝杆26，两条所述第一丝杆26呈十字安装在十字支撑座21上；其中，每条第一丝杆26上两端均开设有方向相反的螺纹； 第一丝杆26螺母，四个所述第一丝杆26螺母对应螺纹连接在两条第一丝杆26上；其中，每条第一丝杆26的两端均螺纹连接有两个所述第一丝杆26螺母；第一直线滑块23，四个所述第一直线滑块23对应滑动设置在两对第一直线导轨22上；其中，每对第一直线导轨22上安装有两个所述第一直线滑块23；第二伺服电机，两个所述第二伺服电机分别安装在十字支撑座21的两条十字边上，分别用于驱动两条第一丝杆26转动；第一弧形支撑块24，四个所述第一弧形支撑块24对应的连接在四个第一直线滑块23上，第一弧形支撑块24的弧度与筒体内壁完全撑开的弧度相适配。便于将筒体完全撑开。用于筒体支撑定位。开设相反的螺纹就可以通过一个第二伺服电机来驱动两侧的弧形支撑块同时做外撑或内缩的运动。第一伺服支撑定位机构16用于筒体支撑定位，在装件前，四个第一弧形支撑块24缩回，装件时，筒体运送到到位后，四个弧形支撑块伸出，撑圆筒体。

所述滑动伸缩部件设置在伺服支撑定位机构上；滑动伸缩部件包括内涨滑座18和内涨导轨17，所述内涨导轨17的一端与十字支撑座21的中部其余连接，因为连接在中部区域不会影响十字支撑座21四周的第一直线滑块23做往复运动。内涨滑座18在内涨导轨17上前后滑动，同样是通过伺服电机驱动滑动，调整相对位置，从而适应不同长度的筒节组对。

第一内涨盘单元19固定在滑动伸缩部件上，用于将被焊接的两节筒体内涨撑圆。所述第一内涨盘单元19包括：内涨盘32，内涨底座31，内涨导杆33，内涨顶头35，弹簧34，气囊38，

所述内涨盘32固定在滑动伸缩部件上；具体是内涨盘32固定在内涨滑座18上，通过内涨滑座18在工作盘的内涨导轨17上前后滑动，通过伺服电机驱动滑动，调整相对位置，从而适应不同长度的筒节组对。

参见图8，所述内涨底座31设置在内涨盘32上；两根所述内涨导杆33滑动设置在内涨底座31上；所述内涨顶头35连接在两根内涨导杆33的一端；所述弹簧34的一端与内涨盘32连接，弹簧34的另一端与内涨导杆33的另一端连接；所述气囊38设置在内涨盘32和内涨顶头35之间，且位于两根内涨导杆33之间。

内涨顶头35通过内涨导杆33可内外伸缩，气囊38放在内涨盘32和内涨顶头35中间，装工件前，气囊38内无压缩空气，内涨顶头35在弹簧34的弹力下缩回，整个一周内涨顶头35直径缩小，待第二节筒体运送到位后，给气囊38充气，呈环形的气囊38撑起所有的内涨顶头35在圆周方向与工件内壁接触，本实施例采用48个等间距布置的内涨顶头35，两节筒体被整体内涨撑圆，保证了两节筒体对齐。

参见图7，所述气缸支撑机构20固定在第一内涨盘单元19上，用于对筒体预支撑定位。所述气缸支撑机构20包括：第一气缸27、导向杆、导向铜套和第二弧形支撑块30，所述第一气缸27设置在第一内涨盘单元19上，所述第一气缸27的伸缩端设置有支撑板28，支撑板28上设有导向套筒，导向杆设置在导向套筒内，第二弧形支撑块30分别与导向杆以及第一气缸27的伸缩端连接。气缸支撑机构20设置在内涨盘32上，在装件前，四组第一气缸27作缩回，装件后，第一气缸27伸出，初步撑起筒体。

参见图9-图10，所述输送滚轮架5包括：第一机架36，第一伺服移动机构，第一滚轮41，第一防塌架39，第一夹紧驱动机构37。

所述第一机架36滑动设置在行走底架4上；第一伺服移动机构用于驱动第一机架36在行走底架4上往复移动；两个第一滚轮41设置在第一机架36上，其中一个第一滚轮41固定设置，另一个第一滚轮41滑动设置在第一机架36上；所述第一防塌架39固定在滑动设置的第一滚轮41上；第一防塌架39上设有万向球40；第一夹紧驱动机构37用于驱动滑动设置的第一滚轮41在第一机架36上往复移动。

第一夹紧驱动机构37采用丝杠丝杆结构，驱动安装第一滚轮41的安装架在第一机架36上移动，进而带动第一防塌架39一起移动，这样在筒体的装件和取件可以通过移动第一滚轮41来实现避让。同时，可以用于夹紧和抬升筒体。而设置万向球40可以减少筒体转动时的摩擦。焊接时，工人可以在操作平台观察焊接质量。

第一伺服移动机构采用由伺服电机、减速机和齿轮组成，连接在行走底架4上，齿轮与行走底架4上的齿条9相啮合，用于带动输送滚轮架5移动，运送筒体。

参见图11，在一些实施例中，所述组对滚轮架3包括：第二机架46，第二伺服移动机构，第二滚轮43，第二防塌架45，第二夹紧驱动机构47。

所述第二机架46滑动设置在行走底架4上；第二伺服移动机构用于驱动第二机架46在行走底架4上往复移动；两个第二滚轮43滑动设置在第二机架46上；两个所述第二防塌架45分别对应固定在两个第二滚轮43上；第二防塌架45上均设有万向球40；第二夹紧驱动机构47用于驱动滑动设置的两个第二滚轮43在第二机架46上往复移动。

组对滚轮架3的工作原理和输送滚轮架5一样，第二夹紧驱动机构47采用丝杠丝杆结构，驱动安装第二滚轮43的安装架在第二机架46上移动，进而带动第二防塌架45一起移动，这样在筒体的装件和取件可以通过移动第二滚轮43来实现避让。同时，可以用于夹紧和抬升筒体。而设置万向球40可以减少筒体转动时的摩擦。焊接时，工人可以在操作平台观察焊接质量。

需要说明的是，第二夹紧驱动机构47与第一夹紧驱动机构37中，丝杆的两端的螺纹均采用相反的螺纹，这样可以使得丝杆两端的丝杆螺母同时相向或反向移动。对应到两组的第一滚轮41或第二滚轮43同时相向或反向移动。

第二伺服移动机构采用由伺服电机、减速机和齿轮组成，连接在行走底架4上，齿轮与行走底架4上的齿条9相啮合，用于带动输送滚轮架5移动，运送筒体。

参见图12，在一些实施例中，所述尾架内撑机构6包括：第二工作盘44，第二伺服支撑定位机构，

所述第二工作盘44连接在变位机尾架部装7的回转支承11上；所述第二伺服支撑定位机构连接在第二工作盘44上；第二内涨盘32单元固定在第二伺服支撑定位机构上，用于将被焊接的两节筒体内涨撑圆。

第二工作盘44通过螺栓连接在变位机尾架部装7回转支承11上，随变位机尾架部装7移动和翻转。伺服电机、精密减速机、尾架导轨49安装在第二工作盘44上，尾架滑块42滑动设置在尾架导轨49上，该尾架滑块42由伺服电机驱动丝杆转动，结构原理类似第一伺服支撑定位机构16，这里不在赘述。从而带动四组第二内涨盘32单元上下伸缩运动。该机构用于筒体支撑定位，在装件前，四组第二内涨盘32单元缩回，装件时，筒体运送到位后，四组第二内涨盘32单元伸出，撑圆筒体。

实施例中，第二内涨盘32单元采用第三弧形支撑板48，并且第三弧形支撑板48可以通过连接杆设置在尾架滑块42上。

参见图13，变位机尾架部装7由机架14、翻转驱动***12、移动驱动***等组成。机架14的底板通过底部设置的直线导轨10滑块在行走底架4上的直线导轨10上前后滑动，移动驱动***设置在机架14底部，用于推动机架14在直线导轨10上滑动，回转支承11转动设置在机架14上，翻转驱动***12设置在机架14上，翻转驱动***12用于驱动回转支承11转动。

移动驱动***包括连接精密减速机的伺服电机和第三齿轮，第三齿轮连接在精密减速机的输出端，第三齿轮和行走底架4上的齿条9相啮合。

所述回转支承11为外圈带有第一齿轮的轴承结构，所述翻转驱动***12包括：安装有精密减速机的伺服电机、第二齿轮，第二齿轮安装在精密减速机的输出端，且第一齿轮与第二齿轮相啮合。其作用是伺服电机驱动回转支承11带动尾部内撑机构转动，从而带动筒体转动，实现筒节组对。

变位机尾架部装7与变位机头架部装1结构基本一致，除了驱动结构不一样，变位机尾架部装7采用伺服电机驱动，变位机头架部装1采用油缸13驱动。

参见图14，工作流程及原理：

1.将第一节筒体吊装到输送滚轮架上；

2.输送滚轮架托着筒体往变位机头架部装移动，让筒体抵到限位块到位；

3.内涨机构的第一伺服支撑定位机构和4个气缸伸出，初定筒体；

4.将第二节筒体吊装到尾架内撑机构和组对滚轮架上；

5.尾架变位机和组对滚轮架运送筒体移动到对接处，组对滚轮架旋转，对好对接缝；

6.气囊通气，内涨头撑圆工件；

7. 变位机头架部装的油缸推动第一节筒体移动，让两节筒体对接完好，消缝；

8. 变位机头架部装的回转支承转动，开始组对；

9.组对完成后，开始焊接，焊接完后组对滚轮的第二架防塌架退开，组对滚轮架移动到端头，组对滚轮架的第二滚轮收紧，支撑筒体，内涨气囊松开，组对滚轮架和尾架变位机一起，将组好的工件退回，输送滚轮架移出，放第三节筒体到输送滚轮架，然后重复第二步到第八步操作，直到全部焊完；

10.焊接完后，组对部滚轮架和尾架变位机将工件移动下料位置，RGV小车过来运走筒体。

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

Claims (4)

1.一种应用于筒体组对装夹机构，其特征在于，包括：

第一工作盘；

第一伺服支撑定位机构，所述第一伺服支撑定位机构连接在第一工作盘上；

滑动伸缩部件，所述滑动伸缩部件设置在伺服支撑定位机构上；

第一内涨盘单元，固定在滑动伸缩部件上，用于将被焊接的两节筒体内涨撑圆；

气缸支撑机构，所述气缸支撑机构固定在第一内涨盘单元上，用于对筒体预支撑定位。

2.根据权利要求1所述的一种应用于筒体组对装夹机构，其特征在于，

所述第一伺服支撑定位机构包括:

十字支撑座，所述十字支撑座连接在第一工作盘上；

第一直线导轨，两对所述第一直线导轨呈十字安装在十字支撑座上；

第一丝杆，两条所述第一丝杆呈十字安装在十字支撑座上；其中，每条第一丝杆上两端均开设有方向相反的螺纹；

第一丝杆螺母，四个所述第一丝杆螺母对应螺纹连接在两条第一丝杆上；其中，每条第一丝杆的两端均螺纹连接有两个所述第一丝杆螺母；

第一直线滑块，四个所述第一直线滑块对应滑动设置在两对第一直线导轨上；其中，每对第一直线导轨上安装有两个所述第一直线滑块；

第一伺服电机，两个所述第一伺服电机分别安装在十字支撑座的两条十字边上，分别用于驱动两条第一丝杆转动；

第一弧形支撑块，四个所述第一弧形支撑块对应的连接在四个第一直线滑块上，用于筒体支撑定位。

3.根据权利要求1所述的一种应用于筒体组对装夹机构，其特征在于，所述气缸支撑机构包括：第一气缸、导向杆、导向铜套和第二弧形支撑块，所述第一气缸设置在第一内涨盘单元上，所述第一气缸的伸缩端设置有支撑板，支撑板上设有导向套筒，导向杆设置在导向套筒内，第二弧形支撑块分别与导向杆以及第一气缸的伸缩端连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于筒体组对装夹机构，其特征在于，所述第一内涨盘单元包括：

内涨盘，所述内涨盘固定在滑动伸缩部件上；

内涨底座，所述内涨底座设置在内涨盘上；

内涨导杆，两根所述内涨导杆滑动设置在内涨底座上；

内涨顶头，所述内涨顶头连接在两根内涨导杆的一端；

弹簧，所述弹簧的一端与内涨盘连接，弹簧的另一端与内涨导杆的另一端连接；

气囊，所述气囊设置在内涨盘和内涨顶头之间，且位于两根内涨导杆之间。