一种附带自适应夹持功能的法兰用打磨装置

技术领域

本发明涉及法兰打磨技术领域，具体为一种附带自适应夹持功能的法兰用打磨装置。

背景技术

法兰又称为法兰凸缘盘或者突缘，一般用于轴类零件的连接或者是用于管道的连接端。在进行管道连接时，由于管道内输送的流体介质，需要垫片进行辅助密封，防止泄漏。

管道用法兰一般包括平面、突面、凹凸面、榫槽面以及环连接面五种形式，相较于平面法兰，榫槽面由于设有特定的凹槽，用于安装垫片，密封性良好，被广泛使用在各种高压介质输送场合。然而，相较于一般的平面打磨，榫槽面法兰由于存在多个平面，常规的打磨装置打磨效果质量不佳。

此外，法兰在经过前置处理后，由于表面粗糙度不一，适用的打磨时间也不一样，一般的打磨装置在对法兰进行打磨时，无法根据表面粗糙度自动调节打磨时间，容易影响打磨效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种附带自适应夹持功能的法兰用打磨装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种附带自适应夹持功能的法兰用打磨装置，打磨装置用于对凹面法兰和凸面法兰进行打磨，打磨装置包括支撑装置、夹持装置和驱动装置，支撑装置和夹持装置连接，驱动装置和支撑装置连接，夹持装置设有两个，两个夹持装置分别用于对凹面法兰和凸面法兰进行夹持，驱动装置用于对凹面法兰和凸面法兰进行打磨。

榫槽面结构的法兰密封性较好，垫片位于环状凹槽内，适用于高压介质等密封要求较严的场合，一般由凹面法兰和凸面法兰联合使用，支撑装置作为主要的安装基础，用于对其他各装置进行安装，通过上料机械手将工件移到打磨工位后，通过夹持装置分别对凹面法兰和凸面法兰进行自适应夹持，驱动装置作为主要的动力源，用于提供打磨动力，对凹面法兰和凸面法兰的密封面进行打磨，夹持装置设置有两个，可以同时对一对法兰进行打磨，提高打磨效率。

进一步的，支撑装置包括台架，台架两端分别设有安装台，两个安装台相向布置，安装台相向端设有承台，承台和相邻的安装台转动连接，驱动装置和承台传动连接；

夹持装置包括卡盘，卡盘和承台紧固连接，卡盘上设有多个扩张缸，多个扩张缸沿周向阵列排布，扩张缸输出端设有卡块，上层的卡块和凸面法兰内圈抵接，下层的卡块和凹面法兰内圈抵接，卡盘上设有扩张槽，位于扩张槽和相邻的卡块滑动连接，扩张缸为气缸，扩张缸上设有压力传感器。

安装台作为承台的安装基础，其上设置限位槽，通过限位槽对承台轴向移动进行限位，使得在加工过程中，承台只能在安装台上做定轴转动，通过台架连接两个安装台，并在两个承台之间提供打磨空间，通过承台对卡盘进行安装，在进行打磨时，通过驱动装置输出转矩，带动承台转动，从而带动卡盘转动，对相邻的凹面法兰或者凸面法兰进行驱动，从而对不同的部位进行打磨，卡盘上呈环状阵列排布多个扩张缸，扩张缸用于提供线性位移，带动卡块运动，从而对不同规定的法兰进行自适应夹持，由于打磨过程中，工件多只承受扭矩和轴向压力，受到的径向力较小，扩张缸可以采用气缸，通过在扩张缸的缸体上设置压力传感器，当对工件完成夹持后，缸体内气体压力达到额定值，扩张缸不再驱动卡块移动，进行自动夹持，降低人工参与，保证夹持精度。

进一步的，驱动装置包括打磨组件和中承架，中承架两端分别和两个安装台连接，打磨组件和中承架连接，打磨组件包括调位板、滑座和打磨电机，调位板和中承架连接，调位板上下两侧分别设有调位槽，调位槽弧形设置，调位槽的旋转中心线和卡盘的旋转中心线共线，两个滑座和相邻的调位槽滑动连接，滑座两侧分别设有张力弹簧，张力弹簧远离滑座一侧和调位槽抵接，滑座上设有固定槽，打磨电机置于固定槽内，打磨电机输出端设有打磨头，两个打磨头分别用于对凹面法兰和凸面法兰进行打磨；

打磨时：两个打磨头旋向相反。

中承架架设在两个安装台上，用于对打磨组件进行安装，通过打磨组件对工件的密封面进行打磨，调位板安装在中承架上，通过上下两侧的调位槽分别对滑座进行安装，滑座通过其上的固定槽对打磨电机进行安装，打磨电机用于输出转矩，从而带动打磨头转动，通过两个打磨头分别对凹面法兰和凸面法兰进行打磨，滑座两侧设置张力弹簧，张力弹簧初始状态为预压紧状态，张紧力大小和工件密封面对打磨头摩擦阻力适配，即当将密封面打磨到标准光滑度时，密封面对打磨头的阻力小于滑座受到的弹簧弹力，随着卡盘转动，打磨头开始对密封面新的区域进行打磨；当密封面仍未打磨到标准光滑度时，密封面通过打磨头对滑座施加的阻力较大，随着卡盘转动，阻力大的一侧打磨头随着密封面转动，从而根据凹面法兰和凸面法兰不同表面的粗糙度，自动调节打磨时间，两个打磨头可以差速打磨，从而保证打磨后粗糙度保持一致；在打磨过程中，由于两个打磨头旋向相反，使得打磨过后，磨削表面的相同内外层上毛刺的倾斜方向相反，在后期使用时，同组的两个凹面法兰和凸面法兰配合使用，并沿着毛刺的相向端旋合接触，可以提高表面结合力，提高密封性，避免管道介质渗入凹面法兰的凹槽内，腐蚀内部的垫片，影响密封度。

进一步的，打磨头端面设置主磨面，打磨头侧边设有副磨面。

凹面法兰上设有密封凹面，凸面法兰上设置有密封凸面，凹面和凸面可以嵌合，从而对两者间的密封垫片进行压紧密封，通过在打磨头上设置两个打磨面，分别位于端部的主磨面和位于侧边的副磨面，在打磨时不光可以对工件的水平表面进行打磨，同时还可以对凹面和凸面的竖直侧边进行打磨，通过双面打磨，提高打磨效率。

进一步的，主磨面呈环状，驱动装置还包括平移缸，平移缸和中承架紧固连接，中承架上设有导向槽，调位板一侧设有凸块，凸块插入导向槽内，调位板通过凸块和导向槽滑动连接，平移缸输出端通过凸块和调位板传动连接，平移缸输出位移方向为卡盘径向；

分层打磨时：平移缸单次输出位移为打磨头的直径长度。

主磨面通过环状设置，在进行打磨时，位于内层和外层的毛刺打磨倾斜方向相反，大多沿着径向的切线方向分布，在凹面法兰和凸面法兰旋合接触过程中，沿切线方向相反布置的毛刺相互嵌合，提高表面结合强度，有助于进行密封，而位于中层的毛刺由于卡盘不断转动，大多沿着径向分布，在进行打磨工件时，平移缸沿着卡盘径向的单一方向输出位移，单次输出位移量为打磨头直径长度，从而对工件的不同层级进行步进打磨，调位板侧边的凸块插入中承架的导向槽内，用于对调位板进行滑动导向，保证滑动稳定性。

进一步的，安装台上设有顶升槽，驱动装置还包括顶升缸，顶升缸置于下层的顶升槽内，顶升缸输出端和中承架紧固连接，中承架两端分别与顶升槽滑动连接。

通过在安装台上设置顶升槽，用于对中承架进行滑动导向，为了保证装置整体的稳定性，将顶升缸安装在下层的顶升槽内，在打磨头由平面切向凸起或者凹槽时，由于凹面法兰和凸面法兰相向布置，通过顶升缸带动中承架进行线性位移，从而对凹面法兰和凸面法兰的不平整表面进行自动打磨。

作为优化，承台上设有多个扩张缸，承台上的扩张缸分别位于凹面法兰和凸面法兰的外侧，外层的扩张缸输出端通过卡块分别于凹面法兰和凸面法兰外侧抵接。扩张缸包括两部分，位于卡盘上的为内层，位于承台上的为外层，内层的扩张缸输出位移带动卡块对凹面法兰和凸面法兰的内侧进行夹紧限位，外层的扩张缸用于带动卡块对凹面法兰和凸面法兰的外侧进行夹紧限位，通过双侧夹紧，提高定位质量。

作为优化，内层的多个卡块和外层的多个卡块交错布置。通过内层和外层的卡块交错布置，进行应力分散，防止局部应力集中，造成夹持损伤，影响打磨质量。

作为优化，驱动装置还包括驱动电机，安装台上设有驱动槽，驱动电机置于驱动槽内，驱动电机输出端和相邻的承台紧固连接。安装台上设置驱动槽，用于对驱动电机进行安装，驱动电机用于输出转矩，带动承台转动，驱动电机设置两组，用于对两个承台进行同步驱动，保证驱动效率。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的打磨电机用于输出转矩，从而带动打磨头转动，通过两个打磨头分别对凹面法兰和凸面法兰进行打磨，滑座两侧设置张力弹簧，张力弹簧初始状态为预压紧状态，张紧力大小和工件密封面对打磨头摩擦阻力适配，即当将密封面打磨到标准光滑度时，密封面对打磨头的阻力小于滑座受到的弹簧弹力，随着卡盘转动，打磨头开始对密封面新的区域进行打磨；当密封面仍未打磨到标准光滑度时，密封面通过打磨头对滑座施加的阻力较大，随着卡盘转动，阻力大的一侧打磨头随着密封面转动，从而根据凹面法兰和凸面法兰不同表面的粗糙度，自动调节打磨时间，两个打磨头可以差速打磨，从而保证打磨后粗糙度保持一致；在打磨过程中，由于两个打磨头旋向相反，使得打磨过后，磨削表面的相同内外层上毛刺的倾斜方向相反，在后期使用时，同组的两个凹面法兰和凸面法兰配合使用，并沿着毛刺的相向端旋合接触，可以提高表面结合力，提高密封性，避免管道介质渗入凹面法兰的凹槽内，腐蚀内部的垫片，影响密封度；主磨面通过环状设置，在进行打磨时，位于内层和外层的毛刺打磨倾斜方向相反，大多沿着径向的切线方向分布，在凹面法兰和凸面法兰旋合接触过程中，沿切线方向相反布置的毛刺相互嵌合，提高表面结合强度，有助于进行密封。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的安装台、驱动装置结构示意图；

图3是本发明的夹持装置结构示意图；

图4是本发明的图2视图的局部A放大示意图；

图5是图2视图的局部B放大视图；

图6是本发明的打磨头结构示意图；

图7是图6视图的局部C放大图；

图中：1-支撑装置、11-安装台、111-驱动槽、112-顶升槽、12-台架、13-承台、131-压紧槽、2-夹持装置、21-卡盘、211-扩张槽、22-扩张缸、23-卡块、3-驱动装置、31-驱动电机、32-打磨组件、321-调位板、3211-调位槽、322-滑座、323-打磨电机、324-打磨头、3241-主磨面、3242-副磨面、325-张力弹簧、33-中承架、34-平移缸、35-顶升缸、4-凹面法兰、5-凸面法兰。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供技术方案：

如图1～7所示，一种附带自适应夹持功能的法兰用打磨装置，打磨装置用于对凹面法兰4和凸面法兰5进行打磨，打磨装置包括支撑装置1、夹持装置2和驱动装置3，支撑装置1和夹持装置2连接，驱动装置3和支撑装置1连接，夹持装置2设有两个，两个夹持装置2分别用于对凹面法兰4和凸面法兰5进行夹持，驱动装置3用于对凹面法兰4和凸面法兰5进行打磨。

榫槽面结构的法兰密封性较好，垫片位于环状凹槽内，适用于高压介质等密封要求较严的场合，一般由凹面法兰4和凸面法兰5联合使用，支撑装置1作为主要的安装基础，用于对其他各装置进行安装，通过上料机械手将工件移到打磨工位后，通过夹持装置2分别对凹面法兰4和凸面法兰5进行自适应夹持，驱动装置3作为主要的动力源，用于提供打磨动力，对凹面法兰4和凸面法兰5的密封面进行打磨，夹持装置2设置有两个，可以同时对一对法兰进行打磨，提高打磨效率。

进一步的，支撑装置1包括台架12，台架12两端分别设有安装台11，两个安装台11相向布置，安装台11相向端设有承台13，承台13和相邻的安装台11转动连接，驱动装置3和承台13传动连接；

夹持装置2包括卡盘21，卡盘21和承台13紧固连接，卡盘21上设有多个扩张缸22，多个扩张缸22沿周向阵列排布，扩张缸22输出端设有卡块23，上层的卡块23和凸面法兰5内圈抵接，下层的卡块23和凹面法兰4内圈抵接，卡盘21上设有扩张槽211，位于扩张槽211和相邻的卡块23滑动连接，扩张缸22为气缸，扩张缸22上设有压力传感器。

安装台11作为承台13的安装基础，其上设置限位槽，通过限位槽对承台13轴向移动进行限位，使得在加工过程中，承台13只能在安装台11上做定轴转动，通过台架12连接两个安装台11，并在两个承台13之间提供打磨空间，通过承台13对卡盘21进行安装，在进行打磨时，通过驱动装置3输出转矩，带动承台13转动，从而带动卡盘21转动，对相邻的凹面法兰4或者凸面法兰5进行驱动，从而对不同的部位进行打磨，卡盘21上呈环状阵列排布多个扩张缸22，扩张缸22用于提供线性位移，带动卡块23运动，从而对不同规定的法兰进行自适应夹持，由于打磨过程中，工件多只承受扭矩和轴向压力，受到的径向力较小，扩张缸22可以采用气缸，通过在扩张缸22的缸体上设置压力传感器，当对工件完成夹持后，缸体内气体压力达到额定值，扩张缸22不再驱动卡块23移动，进行自动夹持，降低人工参与，保证夹持精度。

进一步的，驱动装置3包括打磨组件32和中承架33，中承架33两端分别和两个安装台11连接，打磨组件32和中承架33连接，打磨组件32包括调位板321、滑座322和打磨电机323，调位板321和中承架33连接，调位板321上下两侧分别设有调位槽3211，调位槽3211弧形设置，调位槽3211的旋转中心线和卡盘21的旋转中心线共线，两个滑座322和相邻的调位槽3211滑动连接，滑座322两侧分别设有张力弹簧325，张力弹簧325远离滑座322一侧和调位槽3211抵接，滑座322上设有固定槽，打磨电机323置于固定槽内，打磨电机323输出端设有打磨头324，两个打磨头324分别用于对凹面法兰4和凸面法兰5进行打磨；

打磨时：两个打磨头324旋向相反。

中承架33架设在两个安装台11上，用于对打磨组件32进行安装，通过打磨组件32对工件的密封面进行打磨，调位板321安装在中承架33上，通过上下两侧的调位槽3211分别对滑座322进行安装，滑座322通过其上的固定槽对打磨电机323进行安装，打磨电机323用于输出转矩，从而带动打磨头324转动，通过两个打磨头324分别对凹面法兰4和凸面法兰5进行打磨，滑座322两侧设置张力弹簧325，张力弹簧325初始状态为预压紧状态，张紧力大小和工件密封面对打磨头324摩擦阻力适配，即当将密封面打磨到标准光滑度时，密封面对打磨头324的阻力小于滑座322受到的弹簧弹力，随着卡盘21转动，打磨头324开始对密封面新的区域进行打磨；当密封面仍未打磨到标准光滑度时，密封面通过打磨头324对滑座322施加的阻力较大，随着卡盘21转动，阻力大的一侧打磨头324随着密封面转动，从而根据凹面法兰4和凸面法兰5不同表面的粗糙度，自动调节打磨时间，两个打磨头324可以差速打磨，从而保证打磨后粗糙度保持一致；在打磨过程中，由于两个打磨头324旋向相反，使得打磨过后，磨削表面的相同内外层上毛刺的倾斜方向相反，在后期使用时，同组的两个凹面法兰4和凸面法兰5配合使用，并沿着毛刺的相向端旋合接触，可以提高表面结合力，提高密封性，避免管道介质渗入凹面法兰4的凹槽内，腐蚀内部的垫片，影响密封度。

进一步的，打磨头324端面设置主磨面3241，打磨头324侧边设有副磨面3242。

凹面法兰4上设有密封凹面，凸面法兰5上设置有密封凸面，凹面和凸面可以嵌合，从而对两者间的密封垫片进行压紧密封，通过在打磨头324上设置两个打磨面，分别位于端部的主磨面3241和位于侧边的副磨面3242，在打磨时不光可以对工件的水平表面进行打磨，同时还可以对凹面和凸面的竖直侧边进行打磨，通过双面打磨，提高打磨效率。

进一步的，主磨面3241呈环状，驱动装置3还包括平移缸34，平移缸34和中承架33紧固连接，中承架33上设有导向槽，调位板321一侧设有凸块，凸块插入导向槽内，调位板321通过凸块和导向槽滑动连接，平移缸34输出端通过凸块和调位板321传动连接，平移缸34输出位移方向为卡盘21径向；

分层打磨时：平移缸34单次输出位移为打磨头324的直径长度。

主磨面3241通过环状设置，在进行打磨时，位于内层和外层的毛刺打磨倾斜方向相反，大多沿着径向的切线方向分布，在凹面法兰4和凸面法兰5旋合接触过程中，沿切线方向相反布置的毛刺相互嵌合，提高表面结合强度，有助于进行密封，而位于中层的毛刺由于卡盘21不断转动，大多沿着径向分布，在进行打磨工件时，平移缸34沿着卡盘21径向的单一方向输出位移，单次输出位移量为打磨头324直径长度，从而对工件的不同层级进行步进打磨，调位板321侧边的凸块插入中承架33的导向槽内，用于对调位板321进行滑动导向，保证滑动稳定性。

进一步的，安装台11上设有顶升槽112，驱动装置3还包括顶升缸35，顶升缸35置于下层的顶升槽112内，顶升缸35输出端和中承架33紧固连接，中承架33两端分别与顶升槽112滑动连接。

通过在安装台11上设置顶升槽112，用于对中承架33进行滑动导向，为了保证装置整体的稳定性，将顶升缸35安装在下层的顶升槽112内，在打磨头324由平面切向凸起或者凹槽时，由于凹面法兰4和凸面法兰5相向布置，通过顶升缸35带动中承架33进行线性位移，从而对凹面法兰4和凸面法兰5的不平整表面进行自动打磨。

作为优化，承台13上设有多个扩张缸22，承台13上的扩张缸22分别位于凹面法兰4和凸面法兰5的外侧，外层的扩张缸22输出端通过卡块23分别于凹面法兰4和凸面法兰5外侧抵接。扩张缸22包括两部分，位于卡盘21上的为内层，位于承台13上的为外层，内层的扩张缸22输出位移带动卡块23对凹面法兰4和凸面法兰5的内侧进行夹紧限位，外层的扩张缸22用于带动卡块23对凹面法兰4和凸面法兰5的外侧进行夹紧限位，通过双侧夹紧，提高定位质量，通过压紧槽131对外层的卡块23进行滑动导向。

作为优化，内层的多个卡块23和外层的多个卡块23交错布置。通过内层和外层的卡块23交错布置，进行应力分散，防止局部应力集中，造成夹持损伤，影响打磨质量。

作为优化，驱动装置3还包括驱动电机31，安装台11上设有驱动槽111，驱动电机31置于驱动槽111内，驱动电机31输出端和相邻的承台13紧固连接。安装台11上设置驱动槽111，用于对驱动电机31进行安装，驱动电机31用于输出转矩，带动承台13转动，驱动电机31设置两组，用于对两个承台13进行同步驱动，保证驱动效率。

本发明的工作原理：打磨电机323用于输出转矩，从而带动打磨头324转动，通过两个打磨头324分别对凹面法兰4和凸面法兰5进行打磨，滑座322两侧设置张力弹簧325，张力弹簧325初始状态为预压紧状态，张紧力大小和工件密封面对打磨头324摩擦阻力适配，即当将密封面打磨到标准光滑度时，密封面对打磨头324的阻力小于滑座322受到的弹簧弹力，随着卡盘21转动，打磨头324开始对密封面新的区域进行打磨；当密封面仍未打磨到标准光滑度时，密封面通过打磨头324对滑座322施加的阻力较大，随着卡盘21转动，阻力大的一侧打磨头324随着密封面转动，从而根据凹面法兰4和凸面法兰5不同表面的粗糙度，自动调节打磨时间，两个打磨头324可以差速打磨，从而保证打磨后粗糙度保持一致；在打磨过程中，由于两个打磨头324旋向相反，使得打磨过后，磨削表面的相同内外层上毛刺的倾斜方向相反，在后期使用时，同组的两个凹面法兰4和凸面法兰5配合使用，并沿着毛刺的相向端旋合接触，可以提高表面结合力，提高密封性，避免管道介质渗入凹面法兰4的凹槽内，腐蚀内部的垫片，影响密封度；主磨面3241通过环状设置，在进行打磨时，位于内层和外层的毛刺打磨倾斜方向相反，大多沿着径向的切线方向分布，在凹面法兰4和凸面法兰5旋合接触过程中，沿切线方向相反布置的毛刺相互嵌合，提高表面结合强度，有助于进行密封。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。