CN103817408B - 一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构，包括靠轮装置、跟踪行走机构及筒体翻转驱动装置，其特征在于：螺旋圆筒置于筒体翻转驱动装置上，由筒体翻转驱动装置驱动螺旋圆筒绕自身轴线旋转，靠轮装置固定在跟踪行走机构的底部，在螺旋圆筒旋转过程中，靠轮装置始终贴合螺旋圆筒上的螺旋盘管，由靠轮装置将螺旋盘管提供的周向力转化为轴向推力，带动跟踪行走机构作轴向移动，工作机头固定在跟踪行走机构上。本发明利用螺旋圆筒上的螺旋盘管，以机械机构原理，实现螺旋拼缝轨迹的无动力自动跟踪，其具有如下优点：1、无动力驱动，简洁；2、机械式跟踪，准确；3、连续性作业，高效；4、适应性广泛——可配各种工作机头。

Description

一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构
技术领域
本发明涉及一种对圆形筒体(尤其是管排螺旋盘卷的筒体)上的螺旋线状拼缝的轨迹进行自动跟踪的结构，属于空间曲线实体跟踪技术领域。
背景技术
螺旋盘管圆筒是由单根或多根管子拼成的管排，按特定的螺旋角度θ(如图1中序号5所指)连续盘卷若干圈而制成的单头或多头盘管筒体，其拼接环缝是一条连续的螺旋线，为空间曲线。
目前，对螺旋环缝6后续加工中的轨迹跟踪有两种方法：机械设备方式和手工方式。
机械设备方式是由专门的机械设备实施，在驱动螺旋圆筒1绕筒体中心轴翻滚的同时，沿筒体中心轴线方向移动螺旋圆筒1或工作机头4，并通过电气控制系统匹配好翻转速度n(如图1中序号2所指)和轴向位移速度V(如图1中序号3所指)，完成对螺旋轨迹的跟踪和后续加工。该方式的缺点在于：系统复杂、跟踪精确、设备庞大、成本昂贵。
手工方式就是纯手工操作，其缺点是：依赖操作者的技能水平，劳动强度高、跟踪精度低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是实现圆形筒体上螺旋拼缝轨迹的无动力自动跟踪。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构，包括靠轮装置、跟踪行走机构及筒体翻转驱动装置，其特征在于：螺旋圆筒置于筒体翻转驱动装置上，由筒体翻转驱动装置驱动螺旋圆筒绕自身轴线旋转，靠轮装置固定在跟踪行走机构的底部，在螺旋圆筒旋转过程中，靠轮装置始终贴合螺旋圆筒上的螺旋盘管，由靠轮装置将螺旋盘管提供的周向力转化为轴向推力，带动跟踪行走机构作轴向移动，工作机头固定在跟踪行走机构上，通过跟踪行走机构的轴向移动及螺旋圆筒的旋转，使得工作机头的加工端持续跟踪并对准螺旋圆筒上的螺旋环缝。
优选地，所述靠轮装置包括套设在靠轮轴上的靠轮，靠轮可绕靠轮轴自由旋转，靠轮轴的轴线与螺旋圆筒的轴线呈θ角交错，θ角为螺旋圆筒的螺旋角度，靠轮轴固定在靠轮架上，竖直布置的伸缩机构的一端与靠轮架相连，另一端连接滑杆组件，靠轮在伸缩机构的作用下始终贴合螺旋圆筒上的螺旋盘管，滑杆组件固定在联接板上并可绕自身轴线旋转，联接板与所述跟踪行走机构连接固定。
优选地，所述滑杆组件包括滑杆及套设在滑杆外的滑杆套，滑杆套固定在所述联接板上。
优选地，所述伸缩机构为压簧，压簧的一端套在所述滑杆套外，另一端与所述靠轮架连接固定。
本发明利用螺旋圆筒上的螺旋盘管，以机械机构原理，实现螺旋拼缝轨迹的无动力自动跟踪，其具有如下优点：1、无动力驱动，简洁；2、机械式跟踪，准确；3、连续性作业，高效；4、适应性广泛——可配各种工作机头。
附图说明
图1为现有的螺旋环缝跟踪结构示意图；
图2为本发明提供的一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构示意图；
图3为本发明中的靠轮装置示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明提供的一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构包括靠轮装置8、跟踪行走机构9及筒体翻转驱动装置10等。
如图2所示，螺旋圆筒1置放于筒体翻转驱动装置10上，由筒体翻转驱动装置10驱动螺旋圆筒1绕自身轴线翻转。跟踪行走机构9与靠轮装置8上下联接。靠轮装置8可以依靠重力或者依靠其它外力，与螺旋圆筒1上的螺旋盘管7紧密贴合。工作机头4放置在跟踪行走机构9上，其工作端对准螺旋圆筒1上的螺旋环缝6。利用摩擦力传递，由靠轮装置8将螺旋盘管7提供的周向力转化为轴向推力，带动跟踪行走机构9作轴向移动，从而完成对螺旋环缝6的自动跟踪，在此过程中，工作机头4的工作端可对螺旋环缝6作设定的连续加工制作。
如图3所示，靠轮装置8包括靠轮13、靠轮轴14、滑杆15、滑杆套16、压簧17及联接板18等。靠轮13套在靠轮轴14上，靠轮13可绕靠轮轴14自由旋转，靠轮轴14的轴线与螺旋圆筒1的轴线呈θ角交错，θ角为螺旋圆筒1的螺旋角度。靠轮轴14则固定在靠轮架上。由诸如压簧17之类的伸缩机构对通过靠轮架对靠轮13产生下压力，使得靠轮13根据紧贴螺旋盘管7作定轴滚动，从而跟随螺旋盘管7的螺旋升势产生水平推力。压簧17套在滑杆套16上，滑杆套16则固定在联接板18上，在滑杆套16内穿入滑杆15。由靠轮13跟随螺旋盘管7的螺旋升势产生的水平推力通过靠轮轴14、滑杆15、滑杆套16及联接板18作力的传递，最终作用于跟踪行走机构9。本发明中的靠轮装置8具有吸震功能和多自由度。靠轮装置8可以消纳螺旋圆筒1翻转过程中产生的意外冲击。由于采用了诸如压簧17之类的伸缩机构，使得可以沿滑杆15中心轴上下位移y(如图3中序号11所指)，并且滑杆15可以绕滑杆中心轴回转角度ω(如图3中序号12所指)，以适应螺旋圆筒1的直径尺寸误差和不同的螺旋角度θ(如图2中序号5所指)。
以管排螺旋盘卷的筒体为例，本发明的工作过程为：
将螺旋盘管筒体1置放于筒体翻转驱动装置10之上，使靠轮装置8贴紧筒体上的螺旋盘管7，调整工作机头4对准螺旋环缝6，启动筒体翻转驱动装置10，同时开启工作机头4，依靠靠轮装置8的作用，带动跟踪行走机构9移动，实现对螺旋环缝6自动跟踪及对螺旋环缝6的连续自动加工。

Claims (3)

1.一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构，包括靠轮装置（8）、跟踪行走机构（9）及筒体翻转驱动装置（10），其特征在于：螺旋圆筒（1）置于筒体翻转驱动装置（10）上，由筒体翻转驱动装置（10）驱动螺旋圆筒（1）绕自身轴线旋转，靠轮装置（8）固定在跟踪行走机构（9）的底部，在螺旋圆筒（1）旋转过程中，靠轮装置（8）始终贴合螺旋圆筒（1）上的螺旋盘管（7），由靠轮装置（8）将螺旋盘管（7）提供的周向力转化为轴向推力，带动跟踪行走机构（9）作轴向移动，工作机头（4）固定在跟踪行走机构（9）上，通过跟踪行走机构（9）的轴向移动及螺旋圆筒（1）的旋转，使得工作机头（4）的加工端持续跟踪并对准螺旋圆筒（1）上的螺旋环缝（6）；
所述靠轮装置（8）包括套设在靠轮轴（14）上的靠轮（13），靠轮（13）可绕靠轮轴（14）自由旋转，靠轮轴（14）的轴线与螺旋圆筒（1）的轴线呈θ角交错，θ角为螺旋圆筒（1）的螺旋角度，靠轮轴（14）固定在靠轮架上，竖直布置的伸缩机构的一端与靠轮架相连，另一端连接滑杆组件，靠轮（13）在伸缩机构的作用下始终贴合螺旋圆筒（1）上的螺旋盘管（7），滑杆组件固定在联接板（18）上并可绕自身轴线旋转，联接板（18）与所述跟踪行走机构（9）连接固定。
2.如权利要求1所述的一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构，其特征在于：所述滑杆组件包括滑杆（15）及套设在滑杆（15）外的滑杆套（16），滑杆套（16）固定在所述联接板（18）上。
3.如权利要求2所述一种无动力自行式螺旋环缝轨迹跟踪结构，其特征在于：所述伸缩机构为压簧（17），压簧（17）的一端套在所述滑杆套（16）外，另一端与所述靠轮架连接固定。
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