CN105252070A - 一种轴向切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋结构维修领域，公开了一种轴向切割装置，以解决现有技术中不存在用于切割管道包覆层的设备的技术问题。该装置包括：主运动机构、升降运动机构、轴向运动机构以及锁紧机构。通过各个机构的配合达到了提供一种用于切割管道包覆层的轴向切割装置的技术效果。

Description

一种轴向切割装置

技术领域

本发明涉及海洋结构维修领域，尤其涉及一种轴向切割装置。

背景技术

海底管道作为海洋石油开发的重要组成部分，对海洋石油的开采及运输起着极其重要的作用。海底环境复杂，腐蚀严重影响着海底管道的使用寿命。为了延长海底管道的使用寿命，海底管道采用了配重技术，即在管道外涂敷一层60-120mm的包覆层。包覆层虽然延长了海底管道的使用寿命，但是管道一旦需要维护或者维修的时候，首先需要切除这部分坚硬的包覆层，将管道露出，然后再进行相应的维护及维修。

由于国外管道制作工艺与国内不同，至今并未见相关的用于切除管道包覆层的设备。而国内的切割装置主要有两种，一种是绳锯机切割装置，一种是高压水切割装置，但这两种设备都不适用于只切割管道包覆层的施工中，绳锯机切割无环向行走运动，高压水切割无法实现对切割深度的调节。因此，这两种设备更适合于将管道全切断，而不适用于仅环向切割管道的包覆层。

发明内容

本发明提供一种轴向切割装置，以解决现有技术中不存在用于切割管道包覆层的设备的技术问题。

本发明实施例提供一种轴向切割装置，包括：

主运动机构，所述主运动机构包括：第一电机；第一减速机，连接于所述第一电机；锯片，连接于所述第一电机的主轴；

升降运动机构，所述升降运动机构包括：固定板；第二电机，安装于所述固定板；第二减速机，连接于所述第二电机；第一齿轮，设置于所述第二减速机的轴端；升降滑板，所述升降滑板第一侧设置有第一齿条，所述第一齿条与所述第一齿轮配合，所述升降滑板第二侧设置有导轨槽，所述主运动机构固定于所述升降滑板；第一连接条，固定于所述固定板，所述第一连接条上开设有弧形，所述第一齿轮嵌入所述弧形；第二连接条，固定于所述固定板，所述第二连接条连接有导轨，所述导轨嵌入所述导轨槽；

轴向运动机构，所述轴向运动机构包括：轴向行走底板；第二齿条，安装在所述轴向行走底板；第三电机，安装于所述固定板；第二齿轮，安装于所述固定板底部，且与所述第三电机的输出轴相连；连接板，所述连接板与所述固定板相连，进而使所述第二齿轮与所述第二齿条啮合；行走轱辘，安装于所述连接板，且放置于所述轴向行走底板；

锁紧机构，连接于所述轴向行走底板，用于将所述轴向切割装置固定于管道。

可选的，所述锁紧机构包括：

第一锁紧机构，固定于所述轴向运动机构的轴向的第一端；

第二锁紧机构，固定于所述轴向运动机构的轴向的第二端。

可选的，所述锁紧机构包括：

锁紧块，用于锁紧所述轴向运动装置；

链条，连接于所述锁紧块，用于固定所述管道。

可选的，所述锁紧装置具体包括：三块锁紧块和四组链条，所述三块锁紧块分别连接于两组链条之间。

可选的，所述锁紧块包括：定位槽和通孔；

所述轴向行走底板包括：螺纹盲孔；

其中，通过将所述轴向行走顶板放置于所述定位槽，然后通过螺纹固定所述螺纹盲孔和所述通孔，进而将所述锁紧块与所述轴向行走底板固定。

可选的，所述锁紧块包括：

卡合结构，设置于所述锁紧块两侧，用于将所述锁紧块卡合于所述轴向行走底板。

可选的，所述主运动机构还包括：联轴器，用于将所述第一电机连接于所述第一减速机。

本发明有益效果如下：

由于在本发明实施例中，提供了一种轴向切割装置，包括：主运动机构、升降运动机构、轴向运动机构和锁紧机构；所述主运动机构包括：第一电机；第一减速机，连接于所述第一电机；锯片，连接于所述第一电机的主轴；所述升降运动机构包括：固定板；第二电机，安装于所述固定板；第二减速机，连接于所述第二电机；第一齿轮，设置于所述第二减速机的轴端；升降滑板，所述升降滑板第一侧设置有第一齿条，所述第一齿条与所述第一齿轮配合，所述升降滑板第二侧设置有导轨槽，所述主运动机构固定于所述升降滑板；第一连接条，固定于所述固定板，所述第一连接条上开设有弧形，所述第一齿轮嵌入所述弧形；第二连接条，固定于所述固定板，所述第二连接条连接有导轨，所述导轨嵌入所述导轨槽；所述轴向运动机构包括：轴向行走底板；第二齿条，安装在所述轴向行走底板；第三电机，安装于所述固定板；第二齿轮，安装于所述固定板底部，且与所述第三电机的输出轴相连；连接板，所述连接板与所述固定板相连，进而使所述第二齿轮与所述第二齿条啮合；行走轱辘，安装于所述连接板，且放置于所述轴向行走底板；所述锁紧机构连接于所述轴向行走底板，用于将所述轴向切割装置固定于管道。其中，通过升降运动机构可以控制对管道包覆层进行切割的切割深度，通过轴向运动机构可以控制该轴向切割机构围绕管道轴向运行，而通过主运动机构中的锯片则可以实现对管道包覆层的切割，从而可以控制该切割装置只对管道包覆层进行自动轴向切割，而不会对管道本身造成影响，进而达到了提供一种用于切割管道包覆层的轴向切割装置的技术效果。

并且，该环向切割装置不仅可以用户切割管道包覆层，还可以用于不规则外形物体的切割；

并且，该切割装置结构简单，性能稳定，且能在狭小的空间环境下操作。

附图说明

图1为本发明实施例中轴向切割装置的整机结构和安装示意图；

图2为本发明实施例的轴向切割装置的各电机及减速机安装结构示意图；

图3为本发明实施例中轴向切割装置的升降运动机构的结构示意图；

图4为本发明实施例中轴向切割装置的轴向行走机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中轴向切割装置的轴向行走机构的轴测图；

图6为本发明实施例中轴向切割装置的锁紧机构的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种轴向切割装置，以解决现有技术中不存在用于切割管道包覆层的设备的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：

提供了一种轴向切割装置，包括：主运动机构、升降运动机构、轴向运动机构和锁紧机构；所述主运动机构包括：第一电机；第一减速机，连接于所述第一电机；锯片，连接于所述第一电机的主轴；所述升降运动机构包括：固定板；第二电机，安装于所述固定板；第二减速机，连接于所述第二电机；第一齿轮，设置于所述第二减速机的轴端；升降滑板，所述升降滑板第一侧设置有第一齿条，所述第一齿条与所述第一齿轮配合，所述升降滑板第二侧设置有导轨槽，所述主运动机构固定于所述升降滑板；第一连接条，固定于所述固定板，所述第一连接条上开设有弧形，所述第一齿轮嵌入所述弧形；第二连接条，固定于所述固定板，所述第二连接条连接有导轨，所述导轨嵌入所述导轨槽；所述轴向运动机构包括：轴向行走底板；第二齿条，安装在所述轴向行走底板；第三电机，安装于所述固定板；第二齿轮，安装于所述固定板底部，且与所述第三电机的输出轴相连；连接板，所述连接板与所述固定板相连，进而使所述第二齿轮与所述第二齿条啮合；行走轱辘，安装于所述连接板，且放置于所述轴向行走底板；所述锁紧机构连接于所述轴向行走底板，用于将所述轴向切割装置固定于管道。其中，通过升降运动机构可以控制对管道包覆层进行切割的切割深度，通过轴向运动机构可以控制该轴向切割机构围绕管道轴向运行，而通过主运动机构中的锯片则可以实现对管道包覆层的切割，从而可以控制该切割装置只对管道包覆层进行自动轴向切割，而不会对管道本身造成影响，进而达到了提供一种用于切割管道包覆层的轴向切割装置的技术效果。

并且，该环向切割装置不仅可以用户切割管道包覆层，还可以用于不规则外形物体的切割；

并且，该切割装置结构简单，性能稳定，且能在狭小的空间环境下操作。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种轴向切割装置，请参考图1-图6，该轴向切割装置包括：

主运动机构5，所述主运动机构5包括：第一电机6；第一减速机，连接于所述第一电机6；锯片8，连接于所述第一电机的主轴；

升降运动机构4，所述升降运动机构4包括：固定板11；第二电机12，安装于所述固定板11；第二减速机，连接于所述第二电机12；第一齿轮13，设置于所述第二减速机的轴端；升降滑板15，所述升降滑板15第一侧设置有第一齿条，所述第一齿条与所述第一齿轮13配合，所述升降滑板15第二侧设置有导轨16槽，所述主运动机构5固定于所述升降滑板15；第一连接条14a，固定于所述固定板11，所述第一连接条14a上开设有弧形，所述第一齿轮13嵌入所述弧形；第二连接条14b，固定于所述固定板11，所述第二连接条14b连接有导轨16，所述导轨16嵌入所述导轨16槽；

轴向运动机构3，所述轴向运动机构3包括：轴向行走底板18；第二齿条19，安装在所述轴向行走底板18；第三电机9，安装于所述固定板11；第二齿轮10，安装于所述固定板11底部，且与所述第三电机9的输出轴相连；连接板21，所述连接板21与所述固定板11相连，进而使所述第二齿轮10与所述第二齿条19啮合；行走轱辘20，安装于所述连接板21，且放置于所述轴向行走底板18；

锁紧机构1，连接于所述轴向行走底板18，用于将所述轴向切割装置固定于管道2。

下面将对上述结构分别进行介绍。

1)主运动机构5

所述主运动机构5还包括：联轴器，用于将所述第一电机6连接于所述第一减速机。其中，第一电机6作为主运动机构5的动力源，用于驱动锯片8的旋转，进而实现对管道包覆层的切割。

2)升降运动机构4

其中，第二电机12作为升降运动机构4的动力源，用于确定第一齿轮13的旋转，通过第一齿轮13的旋转就可以带动第一齿条的运动，进而控制升降滑板15在第一连接条14a和第二连接条14b内进行升降运动；并且，通过第一齿轮13与第一齿条的配合、导轨16与导轨16槽的配合的传动方式，能够保证升降滑板15的确保升降运动平稳顺畅，行程精准；

通过升降滑板15的升降运动，就可以控制主运动机构5进行升降运动，进而控制主运动机构5切割管道包覆层的切割深度。

3)轴向运动机构3

其中，主运动机构5与轴向运动机构3之间通过固定板11与连接板21连接在一起，两者之间通过第二齿轮10与第二齿条19的啮合关系实现轴向行走。

其中，第三电机9为轴向运动机构3的动力源，为第二齿轮10提供动力，进而控制第二齿轮10在第二齿条19上滚动。第二齿轮10安装在第三电机9的输出轴上。

行走轱辘20可以包含四个，分别安装于连接板21的前后两侧，起导向作用，轴向行走底板18的两个侧边作为行走轱辘20的轨道。

4)锁紧机构1

其中，轴向运动机构3与锁紧机构1之间通过轴向行走底板18与锁紧块17连接在一起。其他各部分之间则通过固定板11保持着间接的联系。

在一种可选的实施例中，所述锁紧机构1包括：

第一锁紧机构1，固定于所述轴向运动机构3的轴向的第一端；

第二锁紧机构1，固定于所述轴向运动机构3的轴向的第二端。

通过第一锁紧机构1和第二锁紧机构1，就可以将该轴向切割装置牢牢的固定在管道2的两端，其在整个切割过程中，都与管道2的位置保持不变。

作为一种可选的实施例，请继续参考图6，所述锁紧机构1包括：

锁紧块17，用于锁紧所述轴向运动装置，其中，锁紧块17与管道2接触的面按管道2的直径做成圆弧面；

链条22，连接于所述锁紧块17，用于固定所述管道2。

其中，锁紧块17和链条22都可以仅仅包含一个，通过锁紧块17固定轴向运动机构3的轴向行走底板18，通过链条22固定管道2，进而将轴向切割装置牢牢的规定到管道2。而作为一种可选的实施例，所述锁紧装置具体包括：三块锁紧块17和四组链条22，所述三块锁紧块17分别连接于两组链条22之间。

例如：假设三块锁紧块17分别为锁紧块A、锁紧块B、锁紧块C，四组链条22分别为链条A、链条B、链条C、链条D，则可以锁紧块A连接于链条A和链条B之间，锁紧块B连接于链条B和链条C之间，锁紧块C连接于链条A和链条D之间，而链条A与链条22D则直接相连。

在具体实施过程中，锁紧块17可以通过多种方式与轴向行走底板18相连，下面列举其中的两种进行介绍，当然，在具体实施过程中，不限于以下两种情况。

第一种，所述锁紧块17包括：定位槽和通孔；所述轴向行走底板18包括：螺纹盲孔；其中，通过将所述轴向行走顶板放置于所述定位槽，然后通过螺纹固定所述螺纹盲孔和所述通孔，进而将所述锁紧块17与所述轴向行走底板18固定。

第二种，所述锁紧块17包括：卡合结构，设置于所述锁紧块17两侧，用于将所述锁紧块17卡合于所述轴向行走底板18。

下面将对该轴向切割装置的工作原理进行介绍。

在将该轴向切割装置安装于管道2时，操作人员将两组锁紧机构1分别安装在管道2的两端，并进行锁死，保证其在工作过程中与管道2的相对位置固定不变。然后由操作人员将轴向切割装置通过轴向行走底板18与锁紧块17相连，将整个轴向切割装置安装定位。

开始切割时，操作人员首先启动第一电机6，通过第一电机6的主轴7带动锯片8旋转。接着操作人员按照切割深度的要求启动第二电机12，第二电机12带动第一齿轮13正向转动，整个主运动机构5在升降滑板15的第一齿条和导轨16的定位下做下降运动，进而实现不同深度的切割工作。锯片8开始切割管道2。当锯片8)到达要求的切割深度时，第二电机12关闭，第三电机9开始启动，带动第二齿轮10转动，从而使整个轴向切割装置沿着第二齿条19轴向行走切割，至此本轴向切割装置便开始按要求进行轴向切割。

切割完成后，操作人员首先关闭第三电机9，本轴向切割装置停止做直线运动，然后启动第二电机12，带动第一齿轮13反向转动，整个主运动结构在升降滑板15的第一齿条和导轨16的定位下实现上升运动，当主运动机构5到达原来的位置时，第二电机12关闭。当第二电机12停止后，第一电机6停止，锯片8停止切割。之后由作业人员将整个轴向切割装置从当前锁紧块17上拆下，并将其与另外一组锁紧块17连接，在管道2上进行另外一道轴向切割，直至三组锁紧块17所对应的切割都完成，整个轴向切割作业结束。

为了使本领域所属技术人员能够进一步的了解本发明实施例所介绍的轴向切割装置，下面将以该轴向切割装置在具体实施过程中的应用对其进行介绍，当然，其在具体实施过程中的应用不限于以下情况。该轴向切割装置用于对管径为540mm，包覆层厚度为40mm的海管包覆层进行轴向切割。

其中，该轴向切割装置包括：由1块壁厚为16mm的普通轧制钢板制作的固定板11，1块壁厚为15mm的普通轧制钢板制作的连接板21，一块壁厚为20mm的普通碳钢制作轴向行走底板18，4个相同的行走轱辘20。

主运动机构5：第一电机6采用输出功率为500W的直流电机，锯片8采用涡轮型金刚石锯片8，锯片8直径为418mm。

升降运动机构4：第二电机12选用输出功率750W的伺服电机；升降滑板15及导轨16均选择耐磨性好的铸铁材料；第一齿轮13选用直齿圆柱齿轮，其模数为2、齿数为19、压力角为20°。升降滑板15一侧齿条模数2，压力角20°

轴向运动机构3：第二齿轮10选用直齿圆柱齿轮，模数为2、齿数为70，压力角为20°；第二齿条19模数为2、压力角为20°。

锁紧机构1：锁紧块17选用壁厚为38mm铸铁材料并开槽用于轴向行走底板18的定位。

本发明一个或多个实施例，至少具有以下有益效果：

由于在本发明实施例中，提供了一种轴向切割装置，包括：主运动机构、升降运动机构、轴向运动机构和锁紧机构；所述主运动机构包括：第一电机；第一减速机，连接于所述第一电机；锯片，连接于所述第一电机的主轴；所述升降运动机构包括：固定板；第二电机，安装于所述固定板；第二减速机，连接于所述第二电机；第一齿轮，设置于所述第二减速机的轴端；升降滑板，所述升降滑板第一侧设置有第一齿条，所述第一齿条与所述第一齿轮配合，所述升降滑板第二侧设置有导轨槽，所述主运动机构固定于所述升降滑板；第一连接条，固定于所述固定板，所述第一连接条上开设有弧形，所述第一齿轮嵌入所述弧形；第二连接条，固定于所述固定板，所述第二连接条连接有导轨，所述导轨嵌入所述导轨槽；所述轴向运动机构包括：轴向行走底板；第二齿条，安装在所述轴向行走底板；第三电机，安装于所述固定板；第二齿轮，安装于所述固定板底部，且与所述第三电机的输出轴相连；连接板，所述连接板与所述固定板相连，进而使所述第二齿轮与所述第二齿条啮合；行走轱辘，安装于所述连接板，且放置于所述轴向行走底板；所述锁紧机构连接于所述轴向行走底板，用于将所述轴向切割装置固定于管道。其中，通过升降运动机构可以控制对管道包覆层进行切割的切割深度，通过轴向运动机构可以控制该轴向切割机构围绕管道轴向运行，而通过主运动机构中的锯片则可以实现对管道包覆层的切割，从而可以控制该切割装置只对管道包覆层进行自动轴向切割，而不会对管道本身造成影响，进而达到了提供一种用于切割管道包覆层的轴向切割装置的技术效果。

并且，该环向切割装置不仅可以用户切割管道包覆层，还可以用于不规则外形物体的切割；

并且，该切割装置结构简单，性能稳定，且能在狭小的空间环境下操作。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种轴向切割装置，其特征在于，包括：

主运动机构，所述主运动机构包括：第一电机；第一减速机，连接于所述第一电机；锯片，连接于所述第一电机的主轴；

升降运动机构，所述升降运动机构包括：固定板；第二电机，安装于所述固定板；第二减速机，连接于所述第二电机；第一齿轮，设置于所述第二减速机的轴端；升降滑板，所述升降滑板第一侧设置有第一齿条，所述第一齿条与所述第一齿轮配合，所述升降滑板第二侧设置有导轨槽，所述主运动机构固定于所述升降滑板；第一连接条，固定于所述固定板，所述第一连接条上开设有弧形，所述第一齿轮嵌入所述弧形；第二连接条，固定于所述固定板，所述第二连接条连接有导轨，所述导轨嵌入所述导轨槽；

轴向运动机构，所述轴向运动机构包括：轴向行走底板；第二齿条，安装在所述轴向行走底板；第三电机，安装于所述固定板；第二齿轮，安装于所述固定板底部，且与所述第三电机的输出轴相连；连接板，所述连接板与所述固定板相连，进而使所述第二齿轮与所述第二齿条啮合；行走轱辘，安装于所述连接板，且放置于所述轴向行走底板；

锁紧机构，连接于所述轴向行走底板，用于将所述轴向切割装置固定于管道。

2.如权利要求1所述的轴向切割装置，其特征在于，所述锁紧机构包括：

第一锁紧机构，固定于所述轴向运动机构的轴向的第一端；

第二锁紧机构，固定于所述轴向运动机构的轴向的第二端。

3.如权利要求1所述的轴向切割装置，其特征在于，所述锁紧机构包括：

锁紧块，用于锁紧所述轴向运动装置；

链条，连接于所述锁紧块，用于固定所述管道。

4.如权利要求3所述的轴向切割装置，其特征在于，所述锁紧装置具体包括：三块锁紧块和四组链条，所述三块锁紧块分别连接于两组链条之间。

5.如权利要求3所述的轴向切割装置，其特征在于，所述锁紧块包括：定位槽和通孔；

所述轴向行走底板包括：螺纹盲孔；

其中，通过将所述轴向行走顶板放置于所述定位槽，然后通过螺纹固定所述螺纹盲孔和所述通孔，进而将所述锁紧块与所述轴向行走底板固定。

6.如权利要求3所述的轴向切割装置，其特征在于，所述锁紧块包括：

卡合结构，设置于所述锁紧块两侧，用于将所述锁紧块卡合于所述轴向行走底板。

7.如权利要求1所述的轴向切割装置，其特征在于，所述主运动机构还包括：联轴器，用于将所述第一电机连接于所述第一减速机。