專利名稱：不銹鋼管件接頭自動擴口機的擴口單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴口機，更具體地說，涉及成套設(shè)備上料、加工、卸料的機械組成。
背景技術(shù)：
不銹鋼管件擴口機是不銹鋼焊接輔助工裝設(shè)備，用于船舶建造液貨艙中，同樣適用于其他不銹鋼管件連接過程中。船舶用不銹鋼管件一般為高壓液壓油管件，承載壓力高， 管件連接采用焊接形式，提高效率和焊接質(zhì)量尤為重要。而管件的連接結(jié)構(gòu)如圖21所示。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要是為滿足不銹鋼管件連接焊接的需要，提高焊接質(zhì)量和效率，提供一種不銹鋼管件擴口裝置，同時有益于提高管件連接的牢固性。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種不銹鋼管件接頭自動擴口機的擴口單元，包括前端為椎體結(jié)構(gòu)的中心推桿以及與所述椎體結(jié)構(gòu)配合由弧形結(jié)構(gòu)圍繞成椎體孔的內(nèi)擴環(huán)；所述內(nèi)擴環(huán)的前端為柱面，后端外緣設(shè)置環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣的前后端面由限位座和蓋板限定，徑向外側(cè)設(shè)置彈簧向中心支頂；所述中心推桿的后端由液壓油缸的活塞桿頂靠。優(yōu)選方式下，所述液壓油缸的基座與所述限位座之間沿所述液壓油缸的支頂方向設(shè)置有間距調(diào)節(jié)螺栓及螺母組件。所述限位座與蓋板之間由螺栓連接，所述限位座的后端面由擴孔調(diào)節(jié)板限定，所述擴孔調(diào)節(jié)板的外側(cè)通過螺栓以拆卸方式限定于工作臺面上。本發(fā)明實現(xiàn)了擴口機自動擴口，從而提高生產(chǎn)效率，滿足管件連接需要，提高焊接質(zhì)量和效率，更有益于提高管件連接的牢固性。

圖15是圖12中標(biāo)號31的中心推桿放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是圖12中標(biāo)號32的內(nèi)擴環(huán)放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是圖12中標(biāo)號32的內(nèi)擴環(huán)另一投影方向的放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖18是抓取機械手原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖19是機械手放開、管件投放至管件收集器原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖20本發(fā)明方法實現(xiàn)的擴口后兩管焊接連接圖；圖21是現(xiàn)有技術(shù)兩管焊接連接圖；圖22是不銹鋼管件接頭自動擴口機工作流程示意圖。其中，件號1管件存儲欄，件號2圓盤送管器，件號3管件槽口，件號4氣缸棘輪連接軸，件號5連接鍵，件號6升降調(diào)整平臺，件號7斜板，件號8棘輪，件號9棘爪，件號10 伸縮套，件號11彈簧，件號12端蓋，件號13鍵，件號14往復(fù)氣缸，件號15擋圈，件號16楔型定位塊，件號17直線導(dǎo)軌，件號18剪力升降機構(gòu)，件號19滑塊，件號20氣缸，件號21管件，件號22卡鉗，件號23直線導(dǎo)軌，件號M滑塊，件號25卡鉗氣缸，件號沈底座，件號27 油缸固定板，件號271間距調(diào)節(jié)螺栓，件號觀油缸尾板，件號油缸尾板螺栓，件號111 需擴口管件，件號四擴口調(diào)節(jié)板，件號30雙作用液壓油缸，件號31中心推桿，件號32內(nèi)擴環(huán)，件號33內(nèi)擴環(huán)蓋板，件號34工具定位輪座件號，341工具定位滾輪，件號35垂直直線導(dǎo)軌動作氣缸，件號36垂直直線導(dǎo)軌，件號37垂直滑塊，件號38水平直線導(dǎo)軌動作氣缸，件號39水平直線導(dǎo)軌，件號40水平滑塊，件號41抓取導(dǎo)軌，件號42抓取氣缸，件號43抓取滑塊，件號44抓取卡鉗，件號45導(dǎo)引斜板，件號46管件收集器。
具體實施方式
本發(fā)明不銹鋼管件接頭自動擴口機，由擴口模塊、管件儲放器、管件自動卡緊移動模塊，管件收集器，信號采集處理模塊等組成。更確切的說，在機械結(jié)構(gòu)上包括送料單元、持料夾具單元、擴口單元和卸料單元。如圖1所示，送料單元包括上端敞口、下端設(shè)置單個管件滾出口的管件存儲欄1。 管件存儲欄滾出口下部設(shè)置兩個對應(yīng)的圓盤送管器2，圓盤送管器2的中心線與管件中心軸平行。圓盤送管器2的外徑邊緣在圓周上間隔開設(shè)有容納管件的槽口 3。圓盤送管器2 外側(cè)低位處設(shè)置一個斜板7 ；斜板7的低位端連至所述持料夾具單元中設(shè)置梯形持料口的楔形定位塊16。圖中，管件存儲器截面為梯形結(jié)構(gòu)，上口大，下口大小可調(diào)節(jié)，有圓盤送管器2放置在下口下面，圓盤送管器2圓周上有可容納一根管件的槽口 3，圓盤送管器2每次固定旋轉(zhuǎn)一個角度，每次轉(zhuǎn)動后恰好下一個槽口 3轉(zhuǎn)到管件存儲欄1下口正下，圓盤送管器2的圓周運動由連接在同軸上的棘輪機構(gòu)完成，棘爪的驅(qū)動由往復(fù)運動的氣缸完成。具體參見圖 2和圖3所示單向轉(zhuǎn)動機構(gòu)的棘輪、棘爪設(shè)置。圓盤送管器2通過連接鍵5連接的氣缸棘輪連接軸4。連接軸4通過鍵13連接了棘輪8。棘輪8的棘齒配置有棘爪9。棘爪的后端設(shè)置于一個伸縮套10內(nèi)，并由彈簧11向前支頂，彈簧11后端頂靠在端蓋12上。整個伸縮套10連接了往復(fù)氣缸14。圖2中還示出了一個擋圈15。圖4和圖5是往復(fù)氣缸14電磁閥控制原理示意圖。如圖6、圖7以及圖11所示，持料夾具單元包括升降平臺、設(shè)置于升降平臺上水平的直線導(dǎo)軌17，以及位于直線導(dǎo)軌17上位于兩端的楔形定位塊16。升降平臺為依靠液壓機構(gòu)升降的平臺或如圖6所示依靠剪力機構(gòu)18實現(xiàn)升降的平臺。如圖7所示，在直線導(dǎo)軌 17上設(shè)置兩個滑塊19，兩個楔形定位塊16坐于滑塊19上。沿管件21的縱向延伸方向上位于直線導(dǎo)軌17上設(shè)置一個汽缸20，汽缸20的活塞桿端連接了一側(cè)的滑塊19，而汽缸端固定于直線導(dǎo)軌17上。直線導(dǎo)軌動作電磁閥控制原理如圖8-10所示。此外，如圖11所示，持料夾具單元還包括位于上部夾持管件設(shè)置梯形口的卡鉗 22，卡鉗22的一端連接于滑塊M上，滑塊M坐于豎向直線導(dǎo)軌23上，滑塊M的豎向一側(cè)連接了氣缸25的活塞桿。汽缸25固定于直線導(dǎo)軌23上。管件自動卡緊氣缸25的動作電磁閥控制原理圖參見圖4和圖5。如圖12-17所示，擴口單元包括前端為椎體結(jié)構(gòu)的中心推桿31以及與椎體結(jié)構(gòu)配合由弧形結(jié)構(gòu)圍繞成椎體孔的內(nèi)擴環(huán)32 ；內(nèi)擴環(huán)32的前端為柱面，用于置于管件111的管口處，后端外緣設(shè)置環(huán)形凸緣，環(huán)形凸緣的前后端面由限位座和蓋板33限定，徑向外側(cè)設(shè)置彈簧向中心支頂；中心推桿31的后端由液壓油缸30的活塞桿頂靠。此外，圖12和圖 13還示出了，液壓油缸30的基座與限位座之間沿液壓油缸30的支頂方向設(shè)置有間距調(diào)節(jié)螺栓271及螺母組件。所述限位座與蓋板33之間由螺栓連接，所述限位座的后端面由擴孔調(diào)節(jié)板四限定，所述擴孔調(diào)節(jié)板四的外側(cè)通過螺栓以拆卸方式限定于工作臺面上。液壓油缸30為雙作用液壓油缸。圖12-13中，還顯示了起到固定或把持作用的輔助部件，包括底座26、油缸固定板27、油缸尾板28、油缸尾板螺栓觀1，工具定位輪座34、工具定位滾輪 341。圖14-17顯示了起到擴口功能主要部件的結(jié)構(gòu)。擴口模塊雙作用液壓油缸30的動作電磁閥控制原理參見圖6所示。圖12為管件未擴口狀態(tài)，圖13為中心推桿31已插入內(nèi)擴環(huán)32，管件已擴口狀態(tài)。如圖18-19所示，卸料單元包括抓取機械手、導(dǎo)引斜板45，以及導(dǎo)引斜板斜下方設(shè)置的管件收集器46。抓取機械手包括位于兩側(cè)且中心設(shè)置抓取口的抓取鉗，一側(cè)的抓取鉗 44上部連接于抓取滑塊43上，且外側(cè)壁連接抓取汽缸42的活塞桿；抓取滑塊43坐于上部的抓取導(dǎo)軌41上，而抓取汽缸42的汽缸部分固定連接所述抓取導(dǎo)軌41，抓取導(dǎo)軌41上部連接水平收縮機構(gòu)，水平伸縮機構(gòu)的外端固定于一個豎向設(shè)置的垂直滑塊37上；垂直滑塊 37坐于豎向?qū)к?6上，并且連接了垂直直線導(dǎo)軌動作汽缸35。水平收縮機構(gòu)包括連接于水平直線導(dǎo)軌39上的水平直線導(dǎo)軌動作汽缸38以及水平滑塊40。而管件收集器46為欄式或框式結(jié)構(gòu)，長度與被加工的管件相當(dāng)，以便整齊存放加工后的管件。此外，為了達到自動化生產(chǎn)的目的，本發(fā)明各個執(zhí)行部件還設(shè)置控制單元以及觸發(fā)控制單元的信號采集處理模塊，包括信號光電采集，信號處理，電氣執(zhí)行等子模塊組成。 具體說，信號采集處理模塊由圓盤送管器2傳感器、夾具傳感器、管件位置傳感器、直線導(dǎo)軌傳感器、抓取機械手傳感器、管件收集器傳感器等組成，執(zhí)行機構(gòu)主要由電磁閥和氣缸、 液壓缸組成。本發(fā)明擴口機的具體工作流程見圖22。工作過程如下首先往管件存儲欄1投放需要擴口的管件，打開機器電源，這時圓盤送管器2的傳感器會判斷管件存儲欄1中管件的狀態(tài)，即有管和無管，當(dāng)管件存儲欄1無管件時，機器自動停機，并開啟無管報警；當(dāng)管件存儲欄1有管件時，控制系統(tǒng)回給棘輪氣缸電磁閥電氣信號，控制氣缸往復(fù)運動一次，棘爪帶動棘輪作固定角度的旋轉(zhuǎn)，與棘輪同軸的圓盤送管器2也作固定角度轉(zhuǎn)動，圓盤送管器2圓周上有可容納一根管件的槽口 3，圓盤送管器2每次固定旋轉(zhuǎn)一個角度，每次轉(zhuǎn)動后恰好下一個槽口 3轉(zhuǎn)到管件存儲欄1下口正下方，管件剛好由管件存儲欄1的下口進入圓盤送管器2，并轉(zhuǎn)動90度，管件順著斜板滾動到升降調(diào)整平臺，升降調(diào)整平臺檢測到管件就位信號后，控制系統(tǒng)給氣動卡鉗電磁閥電氣信號，控制氣動卡鉗卡緊管件，當(dāng)氣動卡鉗完成動作后，控制系統(tǒng)給直線導(dǎo)軌氣缸電磁閥電氣信號，控制直線導(dǎo)軌氣缸動作，當(dāng)管件行程滿足擴口距離后，位于擴口模塊上的管件位置傳感器會給控制系統(tǒng)信號，這時控制系統(tǒng)會關(guān)閉直線導(dǎo)軌氣缸動力，管件擴口位置確定，控制系統(tǒng)給雙作用液壓油缸的電磁閥信號，雙作用油缸按預(yù)先設(shè)定的行程作往復(fù)運動一次，油缸附帶的中心推桿在內(nèi)擴環(huán)中伸縮一次，中心推桿的圓錐體與內(nèi)擴環(huán)圓錐通孔配合，當(dāng)中心推桿由內(nèi)擴環(huán)圓錐孔逐漸插入，內(nèi)擴環(huán)向外擴張，將不銹鋼管口向圓周等距離擴大，達到擴口的目的，通過調(diào)節(jié)油缸固定板與擴口調(diào)節(jié)板間調(diào)節(jié)螺栓的距離，使中心推桿插入內(nèi)擴環(huán)的深度不同，可以調(diào)節(jié)擴口的口徑大小。當(dāng)雙作用油缸往復(fù)運動一次，完成動作擴口后，控制系統(tǒng)會給升降調(diào)整平臺的直線導(dǎo)軌氣缸電磁閥電氣信號，電磁閥換位，作反向運動，回到原位后，控制系統(tǒng)控制氣動卡鉗電磁閥電氣信號，使氣動卡鉗上提，松開管件，當(dāng)氣動卡鉗完成動作后，控制系統(tǒng)控制抓取機械手的水平氣缸電磁閥信號，使抓取機械手伸出，到達預(yù)定位置后，控制系統(tǒng)控制抓取機械手垂直氣缸電磁閥信號，使抓取機械手向下運動，到達預(yù)定位置后，氣缸電磁閥關(guān)閉，控制系統(tǒng)控制抓取卡鉗氣缸電磁閥信號，抓取卡鉗抓取管件，抓取后，垂直氣缸電磁閥換位，使抓取機械手向上運動，到位后，控制系統(tǒng)控制水平氣缸電磁閥信號，使電磁閥換位，收回抓取機械手，到達預(yù)定位置后，控制系統(tǒng)控制抓取卡鉗氣缸電磁閥信號，放開管件，管件順著導(dǎo)引斜板滾到管件收集器中，控制系統(tǒng)循環(huán)檢測圓盤送管器2 的傳感器信號，重復(fù)執(zhí)行上述操作。綜上，本發(fā)明不銹鋼管件擴口機由擴口模塊、管件儲放器、管件自動卡緊移動模塊，管件收集器，信號采集處理模塊等組成。具體機構(gòu)的細節(jié)還有如下說明擴口模塊由底座，油缸固定板，油缸尾板，擴口調(diào)節(jié)板，雙作用液壓油缸，液壓泵站，電磁換向閥，中心推桿，內(nèi)擴環(huán)，內(nèi)擴環(huán)蓋板，工具定位輪座等組成，油缸固定板焊接固定在模塊底座上，油缸固定板中間有螺紋孔，雙作用液壓油缸缸體端部有與油缸固定板中間有螺紋孔配合的外螺紋，雙作用液壓油缸尾端有內(nèi)螺紋孔，油缸尾板中心有與油缸尾端有內(nèi)螺紋孔同心同徑的開孔，兩端有開孔可用螺栓固定在油缸固定板兩側(cè)板上，雙作用液壓油缸與油缸固定板固定后，油缸尾板用螺栓固定在油缸固定板兩側(cè)板上，中心孔用螺栓與雙作用液壓油缸尾孔內(nèi)螺紋連接，油缸固定板前端有六個配合擴口調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)螺栓的開孔，通過調(diào)節(jié)油缸固定板與擴口調(diào)節(jié)板的調(diào)節(jié)螺栓可以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)油缸固定板與擴口調(diào)節(jié)板間的距離，擴口調(diào)節(jié)板前端有八個內(nèi)螺紋孔與內(nèi)擴環(huán)蓋板螺紋孔配合，在擴口調(diào)節(jié)板與內(nèi)擴環(huán)蓋板間有可以放置內(nèi)擴環(huán)的封閉圓形凹槽，內(nèi)擴環(huán)放置在凹槽中，內(nèi)擴環(huán)整體為圓臺結(jié)構(gòu)，中心有圓錐通孔，內(nèi)擴環(huán)有十個等分的部分組成，內(nèi)擴環(huán)圓周開有彈簧槽，槽中有收緊彈簧，中心推桿是圓柱圓錐結(jié)構(gòu)，在圓柱端有內(nèi)螺紋孔，可以固定在雙作用液壓油缸活塞頭上，圓錐體與內(nèi)擴環(huán)圓錐通孔配合，當(dāng)中心推桿由內(nèi)擴環(huán)圓錐孔逐漸插入，內(nèi)擴環(huán)向外擴張，將不銹鋼管口向圓周等距離擴大，達到擴口的目的，通過調(diào)節(jié)油缸固定板與擴口調(diào)節(jié)板間調(diào)節(jié)螺栓的距離，使中心推桿插入內(nèi)擴環(huán)的深度不同，可以調(diào)節(jié)擴口的口徑大小。管件儲放器由管件存儲欄1、管件自動投放器組成，管件存儲器截面為梯形結(jié)構(gòu)， 上口大，下口大小可調(diào)節(jié)，管件自動投放器由圓盤送管器2、棘輪定角度轉(zhuǎn)動機構(gòu)、往復(fù)氣缸、電磁閥等組成，圓盤送管器2放置在下口下面，圓盤送管器2圓周上有可容納一根管件的槽口 3，圓盤送管器2每次固定旋轉(zhuǎn)一個角度，每次轉(zhuǎn)動后恰好下一個槽口 3轉(zhuǎn)到管件存儲欄1下口正下，圓盤送管器2的圓周運動由連接在同軸上的棘輪機構(gòu)完成，棘爪的驅(qū)動由往復(fù)運動的氣缸完成，氣缸的動作由電磁閥控制，頻率由信號采集處理模塊來確定。管件自動卡緊移動模塊由氣動卡鉗，升降調(diào)整平臺，直線導(dǎo)軌，滑移塊，轉(zhuǎn)動氣缸等組成。管件由管件儲放器的圓盤送管器2輸送至升降調(diào)整平臺，升降調(diào)整平臺按照所擴口管件的直徑通過升降螺紋預(yù)先調(diào)整管件截面圓心高度與內(nèi)擴環(huán)和中心推桿在同一直線， 電磁閥控制的氣動卡鉗卡緊放置在升降調(diào)整平臺上的管件，電磁閥的開關(guān)由信號采集處理模塊來確定，氣動卡鉗卡緊管件后，升降調(diào)整平臺安裝在直線導(dǎo)軌上，直線導(dǎo)軌由電磁閥控制的氣缸推動，電磁閥的開關(guān)和時間由信號采集處理模塊來確定。管件收集器由帶有腳輪的收集欄和抓取機械手組成，當(dāng)管件擴口結(jié)束，直線導(dǎo)軌氣缸推動升降調(diào)整平臺反方向動作，回到擴口前位置，這時抓取機械手夾緊管件提升橫移后放開管件至收集欄中，抓取機械手由直線導(dǎo)軌、氣缸和電磁閥組成，電磁閥的開關(guān)和時間由信號采集處理模塊來確定。由本發(fā)明擴口機實現(xiàn)擴口的管件連接結(jié)構(gòu)如圖20所示，由于少了一側(cè)的焊接結(jié)構(gòu)以及焊接部件，從而整體焊接的牢固性以及焊接效率均得到了大大提高。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種不銹鋼管件接頭自動擴口機的擴口單元，其特征在于，包括前端為椎體結(jié)構(gòu)的中心推桿(31)以及與所述椎體結(jié)構(gòu)配合由弧形結(jié)構(gòu)圍繞成椎體孔的內(nèi)擴環(huán)(32)；所述內(nèi)擴環(huán)(3 的前端為柱面，后端外緣設(shè)置環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣的前后端面由限位座和蓋板(3 限定，徑向外側(cè)設(shè)置彈簧向中心支頂；所述中心推桿(31)的后端由液壓油缸(30) 的活塞桿頂靠。
2.根據(jù)權(quán)利要1所述不銹鋼管件接頭自動擴口機的擴口單元，其特征在于，所述液壓油缸(30)的基座與所述限位座之間沿所述液壓油缸(30)的支頂方向設(shè)置有間距調(diào)節(jié)螺栓 (271)及螺母組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述不銹鋼管件接頭自動擴口機的擴口單元，其特征在于，所述限位座與蓋板(3 之間由螺栓連接，所述限位座的后端面由擴孔調(diào)節(jié)板09)限定，所述擴孔調(diào)節(jié)板09)的外側(cè)通過螺栓以拆卸方式限定于工作臺面上。
專利摘要本實用新型公開了一種不銹鋼管件接頭自動擴口機的擴口單元，包括前端為椎體結(jié)構(gòu)的中心推桿(31)以及與所述椎體結(jié)構(gòu)配合由弧形結(jié)構(gòu)圍繞成椎體孔的內(nèi)擴環(huán)(32)；所述內(nèi)擴環(huán)(32)的前端為柱面，后端外緣設(shè)置環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣的前后端面由限位座和蓋板(33)限定，徑向外側(cè)設(shè)置彈簧向中心支頂；所述中心推桿(31)的后端由液壓油缸(30)的活塞桿頂靠。本實用新型實現(xiàn)了擴口機自動擴口，從而提高生產(chǎn)效率，滿足管件連接需要，提高焊接質(zhì)量和效率，更有益于提高管件連接的牢固性。
文檔編號B21D41/02GK202155441SQ20112019670
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者婁俊勇, 馬延德, 高永順 申請人:大連船舶重工集團有限公司