CN105014509A - 多类钢管外表面通用打磨方法及其装置 - Google Patents

多类钢管外表面通用打磨方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多类钢管外表面通用打磨方法及其装置，具体为钢管被打磨时，钢管静止不动，而打磨轮或砂带进行自转，同时围绕被打磨钢管的轴线进行公转，同时所述的打磨轮或砂带被一种持续的恒定力(例如：气缸的推力)沿被打磨钢管的径向方向持续压在被打磨钢管的外表面，同时沿着的被打磨钢管的轴线方向进行直线运动的打磨方法及其装置。本发明提供的多类钢管外表面通用打磨方法及其装置，彻底解决了目前打磨装置打磨钢管时，钢管震动的问题。同时由于打磨轮被一种持续的恒定力(例如：气缸的推力)沿被打磨钢管的径向方向持续压在被打磨钢管的外表面，从而实现了对钢管的仿形打磨。可以被打磨的钢管类型范围极大的扩大了。

Description

多类钢管外表面通用打磨方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种多类钢管外表面通用打磨方法及其装置，所述多类钢管包括：等截面圆形钢管、等截面多边形钢管、带锥度的截面圆形钢管、带锥度的截面多边形钢管，例如：路灯杆、旗杆、直缝焊管、无缝钢管、不锈钢管、螺旋管、信号杆、通讯塔杆等。
背景技术
现有的钢管打磨方法及其装置有以下两种：
1 工人手持角磨机并使其空间位移对钢管外表面进行手工打磨：
此打磨方法打磨效率十分低下，消耗大量人工。而且由于是工人手工控制角磨机在钢管表面移动打磨，使砂轮片在钢管表面压力不恒定，从而导致钢管表面被打磨掉的金属厚度不均匀，对钢管的表面质量造成负面影响。
2 机械装置打磨(钢管沿自身轴线转动的同时打磨轮或砂带沿着钢管的轴线方向直线运动的打磨方法)：
钢管被打磨时，管头和管尾分别被滚动拖辊支架支撑，钢管中段长距离悬空，由于钢管和滚动拖辊之间的摩擦力导致钢管发生自转，而转动的砂带或砂轮紧贴钢管表面沿钢管轴向移动，实现打磨。被打磨钢管的自转速度如果过高，被打磨钢管就会发生震动，严重的会发生跳杆现象(即钢管由于震动从滚动拖辊支架上跳落到地面上)，发生危险事故。而且，转动的砂带或砂轮紧贴钢管表面沿钢管轴向移动速度必须与钢管的自转速度匹配，不能单方面提速，否则钢管表面就会出现圆柱螺旋线状或圆锥螺旋线状的打磨不到区域。如果想通过增加砂带或砂轮的宽度来达到提速的目的，会增大瞬时打磨面积，造成打磨消耗功率增大、钢管表面凹陷区域打磨不到影响钢管表面打磨质量。因此，此打磨方法及其装置打磨速度仍然不高，无法满足钢管自动化生产的速度需要。
此打磨方法及其装置只适应于等截面圆形钢管、带锥度的截面圆形钢管，而等截面多边形钢管、带锥度的截面多边形钢管不能用此装置进行打磨，由于是滚动拖辊支架支撑，截面不为圆形的异形管会出现剧烈震动，出现跳杆现象。因此，此打磨方法及其装置可以打磨的钢管范围受到了限制。
此打磨方法及其装置对于直线度较差、长度较长的钢管打磨时，只能通过降低被打磨钢管的自转速度来降低打磨时钢管的震动，也因此降低了生产时钢管的打磨速度。例如：路灯杆和旗杆。
发明内容
本申请人针对上述的问题，提供了一种钢管被打磨时，钢管静止不动，而打磨轮或砂带既进行自转，同时围绕被打磨钢管的轴线进行公转，同时打磨轮或砂带被一种持续的恒定力(例如：汽缸的推力)沿被打磨钢管的径向方向持续压在被打磨钢管的外表面，同时沿着的被打磨钢管的轴线方向直线运动的打磨方法。打磨轮或砂带在钢管的表面上形成圆柱螺旋线(等截面管)或圆锥螺旋线(带锥度的钢管)或异形螺旋线(等截面多边形钢管、带锥度的截面多边形钢管)的运动轨迹。打磨轮或砂带是上述4种单一运动的复合运动。
由于打磨时，钢管静止不动，因此钢管避免了震动，而打磨轮或砂带由于被自转装置带动自转的同时通过公转装置围绕钢管轴线公转，由于打磨轮或砂带在机械制造，规则的环形轨道内可以高速公转(50～70转/分钟)。现有钢管打磨方法的机械打磨装置中钢管围绕自身轴线转动速度不超过12转/分钟，由于钢管长度较长，同时钢管外形不规则，很多属于粗加工产品，例如：路灯杆、旗杆，因此所述的现有钢管打磨方法的机械打磨装置中钢管的自转速度较高时，钢管震动剧烈。因此多类钢管外表面通用打磨方法大大提升了打磨效率。
由于打磨时，打磨轮或砂带被一种持续的恒定力(例如：气缸的推力)沿被打磨钢管的径向方向持续压在被打磨钢管的外表面，因此实现了对钢管的柔性打磨(也就是仿形打磨)。打磨轮或砂带打磨时可以根据被打磨钢管外表面形状的变化，在钢管的径向方向上伸缩直线运动，自动匹配不断变化的钢管截面形状。因此，大大增加了可被打磨钢管的范围，包括了等截面多边形钢管、带锥度的截面多边形钢管等。
支持本发明多类钢管外表面通用打磨方法的传动装置中，打磨轮或砂带的数量可以是一个，两个或多个，沿被打磨钢管轴线均布。所述打磨轮或砂带的数量为一个的时候，打磨轨迹为单头螺旋线，打磨速度为一倍；数量为两个的时候，打磨轨迹为双头螺旋线，打磨速度为双倍，依此类推。以下，仅以打磨轮的数量为两个时的机械传动装置对本发明的钢管打磨方法进行支持并说明：
两个相同的打磨轮(例如：千叶轮)沿被打磨钢管的径向方向持续压在被打磨钢管外表面的径向伸缩装置，沿被打磨钢管轴线旋转180度均布。
同步驱动所述的两个相同的打磨轮沿被打磨钢管轴线转动的公转装置。
驱动所述的两个相同的打磨轮沿自身轴线转动的自转装置。
同步驱动所述的两个相同的打磨轮沿被打磨钢管轴线方向运动的行走装置。
附图说明
图1为多类钢管外表面通用打磨装置结构第一视角结构示意图；
图2为多类钢管外表面通用打磨装置结构第二视角结构示意图(表示了行走装置)；
图3为公转装置、径向伸缩装置、自转装置组合结构示意图；
图4为自转装置、公转装置组合结构示意图；
图5为径向伸缩装置结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，多类钢管外表面通用打磨装置，包括公转装置、径向伸缩装置(两套，沿被打磨钢管轴线180度旋转均布)、自转装置(两套，沿被打磨钢管轴线180度旋转均布)、行走装置、钢管前端支撑架(4)、钢管尾端支撑架(3)、行走直线轨道(19)、公转及自转环形轨道组焊基座(1)、公转装置主支架(2)；
如图1、图2、图3所示，行走装置，包括行走及公转驱动电机(5)的转轴与一号皮带轮(8)固定同轴相连，一号皮带轮(8)通过一号皮带(38)带动二号皮带轮(14)，二号皮带轮(14)、三号皮带轮(15)、一号直齿轮(27)固定同轴相连，三号皮带轮(15)通过二号皮带(36)带动四号皮带轮(34)，四号皮带轮(34)与一号圆锥齿轮(33)固定同轴相连，二号圆锥齿轮(32)与一号链轮(31)固定同轴相连，一号圆锥齿轮(33)与二号圆锥齿轮(32)啮合传动，一号链轮(31)通过一号链条(35)带动二号链轮(30)，二号链轮(30)与两个V型滚轮(29)固定同轴相连，从而所述的两个V型滚轮(29)带动另外两个V型滚轮(29)，共四个V型滚轮(29)在两个行走直线轨道(19)上滚动直线行走，从而实现了所述的两个打磨轮(28)沿被打磨钢管(18)的轴线方向直线运动；
如图1、图3、图4所示，公转装置，上接[0018]所述二号皮带轮(14)、三号皮带轮(15)、一号直齿轮(27)固定同轴相连，包括一号直齿轮(27)与二号直齿轮(13)啮合传动，二号直齿轮(13)与公转装置主支架(2)固定相连，从而实现了所述的打磨轮(28)围绕被打磨钢管(18)的轴线进行公转；
如图1、图2、图4所示，自转装置，包括自转驱动电机(6)的转轴与五号皮带轮(7)固定同轴相连，五号皮带轮(7)通过三号皮带(37)带动六号皮带轮(9)，六号皮带轮(9)与三号直齿轮(10)固定同轴相连，三号直齿轮(10)与四号直齿轮(11)啮合传动，四号直齿轮(11)与五号直齿轮(12)固定同轴相连，五号直齿轮(12)分别与两个沿被打磨钢管(18)轴线180度旋转均布的六号直齿轮(20)啮合传动，六号直齿轮(20)与三号链轮(21)固定同轴相连，三号链轮(21)通过二号链条(26)带动四号链轮(22)、上改向链轮(24)、下改向链轮(25)、五号链轮(23)同步转动，五号链轮(23)与打磨轮(28)固定同轴相连，从而实现了打磨轮(28)围绕自身轴线进行自转；
如图4、图5所示，径向伸缩装置，包括两个气缸体(16)通过压缩空气给两个气缸推杆(17)沿气缸推杆轴线方向的持续推力，两个气缸推杆(17)与打磨轮轴承座体(39)固定相连，打磨轮轴承座体(39)与两个直线轨道杆(40)相连，并可沿直线轨道杆(40)轴线方向直线运动，五号链轮(23)与打磨轮(28)固定同轴相连，上改向链轮(24)、下改向链轮(25)和打磨轮轴承座体(39)相连，同时上改向链轮(24)、下改向链轮(25)可沿自身轴线转动，打磨轮(28)与打磨轮轴承座体(39)相连，并可沿打磨轮(28)轴线转动，从而实现了所述的两个打磨轮(28)沿被打磨钢管(18)的径向方向持续压在被打磨钢管(18)的外表面；
如图4、图5所示，由于三号链轮(21)、上改向链轮(24)、下改向链轮(25)、四号链轮(22)、五号链轮(23)通过二号链条(26)同步转动，同时以上所述的五个链轮的轴线相对位置的特殊几何布局，上改向链轮(24)、下改向链轮(25)和打磨轮轴承座体(39)相连，以及上改向链轮(24)、下改向链轮(25)可沿自身轴线转动，导致打磨轮(28)紧贴被打磨钢管(18)外表面，沿被打磨钢管(18)的径向方向直线运动时，二号链条(26)的理论长度保持不变，从而保证了所述的自转装置与所述的径向伸缩装置同时传动时能正常运转；
给所述的气缸体(16)的压缩空气的压强可调，从而改变气缸推杆(17)沿气缸推杆轴线方向的持续推力的大小，从而调整被打磨钢管(18)表面被打磨掉的材料厚度；
自转驱动电机(6)的转速可调，以适应对不同直径钢管，特别是带锥度钢管的打磨，保证打磨轮(28)与被打磨钢管(18)表面的接触区域相对运动的线速度相等，从而保证被打磨钢管(18)的表面被打磨掉的材料厚度相等；
所述的公转装置和所述的行走装置是由同一个电机：行走及公转驱动电机(5)驱动。打磨轮(28)每公转一圈，打磨轮(28)沿被打磨钢管(18)的轴线方向直线运动的距离略小于：数值＝打磨轮(28)的厚度×打磨轮(28)的个数。

Claims (8)

1.多类钢管外表面通用打磨方法，其特征在于：钢管被打磨时，钢管静止不动，而打磨轮或砂带利用自转装置进行自转，同时利用公转装置围绕被打磨钢管(18)的轴线进行公转，同时打磨轮或砂带被一种持续的恒定力(例如：气缸的推力)沿被打磨钢管的径向方向，利用径向伸缩装置持续压在被打磨钢管(18)的外表面，同时沿着的被打磨钢管(18)的轴线方向，利用行走装置进行直线运动的打磨方法。
2.根据权利要求1所述的多类钢管外表面通用打磨方法的公转装置，其特征在于：行走及公转驱动电机(5)的转轴与一号皮带轮(8)固定同轴相连，一号皮带轮(8)通过一号皮带(38)带动二号带轮(14)，二号皮带轮(14)与三号皮带轮(15)、一号直齿轮(27)固定同轴相连，一号直齿轮(27)与二号直齿轮(13)啮合传动，二号直齿轮(13)与公转装置主支架(2)固定相连，从而实现了打磨轮(28)围绕被打磨钢管(18)的轴线进行公转。
3.根据权利要求1所述的多类钢管外表面通用打磨方法的行走装置，其特征在于：行走及公转驱动电机(5)的转轴与一号皮带轮(8)固定同轴相连，一号皮带轮(8)通过一号皮带(38)带动二号带轮(14)，二号皮带轮(14)与三号皮带轮(15)、一号直齿轮(27)固定同轴相连，三号皮带轮(15)通过二号皮带(36)带动四号皮带轮(34)，四号皮带轮(34)与一号圆锥齿轮(33)固定同轴相连，二号圆锥齿轮(32)与一号链轮(31)固定同轴相连，一号圆锥齿轮(33)与二号圆锥齿轮(32)啮合传动，一号链轮(31)通过一号链条(35)带动二号链轮(30)，二号链轮(30)与两个V型滚轮(29)固定同轴相连，从而所述的两个V型滚轮(29)带动另外两个V型滚轮(29)，共四个V型滚轮(29)在行走直线轨道(19)上滚动直线行走，从而实现了打磨轮(28)沿被打磨钢管(18)的轴线方向直线运动。
4.根据权利要求1所述的多类钢管外表面通用打磨方法的自转装置，其特征在于：自转驱动电机(6)的转轴与五号皮带轮(7)固定同轴相连，五号皮带轮(7)通过三号皮带(37)带动六号皮带轮(9)，六号皮带轮(9)与三号直齿轮(10)固定同轴相连，三号直齿轮(10)与四号直齿轮(11)啮合传动，四号直齿轮(11)与五号直齿轮(12)固定同轴相连，五号直齿轮(12)分别与两个沿被打磨钢管轴线180度旋转均布的六号直齿轮(20)啮合传动，六号直齿轮(20)与三号链轮(21)固定同轴相连，三号链轮(21)通过二号链条(26)带动四号链轮(22)、上改向链轮(24)、下改向链轮(25)、五号链轮(23)同步转动，五号链轮(23)与打磨轮(28)固定同轴相连，从而实现了打磨轮(28)围绕自身轴线进行自转。
5.根据权利要求1所述的多类钢管外表面通用打磨方法的径向伸缩装置，其特征在于：两个气缸体(16)通过压缩空气给两个气缸推杆(17)沿气缸推杆轴线方向的持续推力，两个气缸推杆(17)与打磨轮轴承座体(39)固定相连，打磨轮轴承座体(39)与两个直线轨道杆(40)相连，并可沿直线轨道杆(40)轴线方向直线运动，五号链轮(23)与打磨轮(28)固定同轴相连，打磨轮(28)与打磨轮轴承座体(39)，并可沿打磨轮(28)轴线旋转运动，从而实现了打磨轮(28)沿被打磨钢管(18)的径向方向持续压在被打磨钢管(18)的外表面。
6.根据权利要求2所述的公转装置和权利要求3所述的行走装置，其特征在于：所述的公转装置和所述的行走装置是由同一个电机：行走及公转驱动电机(5)驱动，打磨轮(28)每围绕被打磨钢管(18)轴线公转一圈，打磨轮(28)沿被打磨钢管(18)的轴线方向直线运动的距离略小于：数值＝打磨轮(28)的厚度×打磨轮(28)的个数。
7.根据权利要求4所述的自转装置，其特征在于：自转驱动电机(6)的转速可调，以适应对不同直径的被打磨钢管，特别是带锥度钢管的打磨，保证打磨轮(28)与被打磨钢管(18)表面的接触区域相对运动的线速度相等，从而保证被打磨钢管(18)的表面各处被打磨掉的材料厚度相等。
8.根据权利要求4所述的自转装置和权利要求5所述的的径向伸缩装置，其特征在于：三号链轮(21)、上改向链轮(24)、下改向链轮(25)、四号链轮(22)、五号链轮(23)通过二号链条(26)同步转动，同时以上所述的五个链轮的轴线相对位置的特殊几何布局(如图4、图5所示)，上改向链轮(24)、下改向链轮(25)和打磨轮轴承座体(39)相连，同时上改向链轮(24)、下改向链轮(25)可沿自身轴线转动，导致打磨轮(28)紧贴被打磨钢管(18)外表面，沿被打磨钢管(18)的径向方向直线运动时，二号链条(26)的理论长度保持不变，保证了所述的自转装置与所述的径向伸缩装置同时传动时能正常运转。
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