CN107756167A - 一种管件端头打磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管件端头打磨装置，包括基座，以及设置在基座上的翻转夹持台、磨外圆机构和磨内圆机构；翻转夹持台通过第一导轨滑台设置在基座一侧，磨外圆机构和磨内圆机构设置在翻转夹持台的对侧，翻转夹持台上设置有多爪旋转卡盘；磨内圆机构包括十字滑台和固定在十字滑台顶面上的打磨装置；磨外圆机构包括能够通过涡轮蜗杆驱动转动的第二导轨滑台和固定在第二导轨滑台和固定在第二导轨滑台滑块上的打磨装置；该管件端头打磨装置适用于对直管法兰端口内壁和外壁进行自动打磨或除锈，提高了人工打磨的效率，减轻了人的劳动强度，满足待焊接的打磨区域的表面打磨平整度要求或表面除锈质量要求。

Description

一种管件端头打磨装置
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种管件端头打磨装置。
背景技术
随着专用管道铺设行业的蓬勃发展，管道铺设里程越来越长，铺设中避免不了要进行管件焊接任务，使得管件间的焊接任务越来越重，这不仅体现在焊接数量上的增加，同时对管件间焊接质量的要求也越来越高。为保证良好的焊接质量，需要在焊接前对坡口(焊接部位)及其临近部位进行表面除锈处理，即对管件端头进行打磨。目前，行业内几乎全部由人工手持便携打磨机的方式进行打磨作业，其缺点是劳动强度大效率低，较难保证人员在长时间作业下的磨削一致性和磨削质量，从而给后续的焊接质量带来影响，甚至会带来安全隐患。
针对上述作业现状的不足，有必要设计一种专用于管件端头的打磨装置，针对但不限于对直管和法兰类管件的平口端或坡口端、内圆或外圆进行自动打磨，且其打磨部件能够根据管件的直径和坡口的角度对磨头的位置和角度能够进行调节，具有普适性，以进一步实现够降低人员的劳动强度，提高打磨效率，同时保证磨削的一致性和磨削质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现对不同尺寸管件的平口端或坡口端的内壁和外壁完成自动打磨的管件端头打磨装置。
为此，本发明技术方案如下：
一种管件端头打磨装置，包括基座，以及设置在所述基座上的翻转夹持台、磨外圆机构和磨内圆机构；其中，所述翻转夹持台通过第一导轨滑台设置在所述基座一侧，所述磨外圆机构和所述磨内圆机构设置在所述翻转夹持台的对侧且分别设置在一固定架的上面板和下面板，所述翻转夹持台能够通过所述第一导轨滑台在所述基座上相对于所述固定架往复运动；所述翻转夹持台上设置有能够沿自身中轴线旋转的多爪旋转卡盘；所述磨内圆机构包括固定在所述固定架的下面板上的十字滑台和固定在所述十字滑台顶面上的第一打磨装置；所述磨外圆机构包括设置在所述上面板顶面上的涡轮、与所述涡轮啮合的蜗杆和用于驱动所述蜗杆转动的第三伺服电机，以及倒置设置在所述上面板底面下方的第二导轨滑台和固定在所述第二导轨滑台的滑块上的第二打磨装置；所述涡轮通过一根过盈配合插装在中心孔内的转轴与所述第二导轨滑台的底面连接固定；所述第一打磨装置和所述第二打磨装置均由朝向所述翻转夹持台设置的磨头和与所述磨头连接的磨头电机构成，且两个所述磨头的轴线均与竖直设置的多爪旋转卡盘的中轴线位于同一水平面内。
进一步地，所述翻转夹持台包括固定在所述第一导轨滑台的滑块上的支架、通过转轴活动连接在所述支架顶端的翻转台和设置在所述翻转台一侧且能够沿自身中轴线旋转的多爪旋转卡盘；所述翻转台的中心开设有与所述卡盘中心孔相互连通的通孔，使所述多爪旋转卡盘通过滚动轴承安装在所述翻转台的中心通孔内。
进一步地，在所述翻转夹持台与所述固定架之间还设置有到位检测装置；所述到位检测装置包括两根对称设置在所述基座上且位于所述第一导轨滑台两侧的检测杆，在两根所述检测杆上对称设置有一组管件检测模块，所述管件检测模块设置在与固定所述多爪旋转卡盘内的管件等高的位置上。
更进一步地，所述管件检测模块为对射式光电开关或行程开关。
进一步地，所述第一导轨滑台配置有控制其滑块在滑轨上运动的第一伺服电机；所述第二导轨滑台配置有控制其滑块在滑轨上运动的第二伺服电机；所述十字滑台配置有分别控制其两组滑台的滑块在对应滑轨上运动的第四伺服电机和第五伺服电机；每台伺服电机均通过丝杠与其所控制的滑块连接。
进一步地，该管件端头打磨装置还包括控制系统；所述控制系统分别与所述第一伺服电机、所述第二伺服电机、所述第三伺服电机、所述第四伺服电机、所述第五伺服电机、设置在所述到位检测装置上的管件检测模块、所述多爪旋转卡盘内的驱动电机和分别与两台磨头电机电连接以控制其工作状态；所述控制系统根据管件检测模块反馈的位置信息控制第一伺服电机将待打磨管件移向磨头并停止在打磨区域，根据人工输入的待打磨管件的轮廓信息控制所述第二伺服电机、所述第三伺服电机、所述第四伺服电机和所述第五伺服电机将所述磨内圆机构和所述磨外圆机构的磨头移动至管件端部的待打磨区域，并控制所述多爪旋转卡盘和两台磨头电机转动对管件端部进行打磨。
该管件端头打磨装置适用于对直管端头和法兰端头的端口内壁和外壁进行打磨或除锈，同时适用于具有坡口的直管端头和法兰端头的打磨或除锈；该装置采用自动磨削过程，提高了人工打磨的效率，减轻了人的劳动强度，满足待焊接的打磨区域的表面打磨平整度要求或表面除锈质量要求，从而为后续的管件焊接质量提供基础保障。
附图说明
图1为本发明的管件端头打磨装置的结构示意图；
图2为本发明的管件端头打磨装置的翻转夹持台的结构示意图；
图3为本发明的管件端头打磨装置的磨外圆机构的结构示意图；
图4为端部具有坡口的直管的结构示意图；
图5为端部具有坡口的法兰的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
该管件端头打磨装置包括基座1，以及自基座1一侧至另一侧依次设置在基座1上的翻转夹持台3、到位检测装置4、磨外圆机构、磨内圆机构和控制系统。
如图1所示，翻转夹持台3通过第一导轨滑台2设置在基座1上；具体地，第一导轨滑台2包括固定在基座1上的底板、设置在底板上的平行间隔设置的两条滑动轨道和两块分别穿装在每条滑动轨道上的滑块；在位于基座1的左侧边缘处还设置有第一伺服电机14，第一伺服电机14的输出轴通过丝杠分别与第一导轨滑台2上的两块滑块连接，使设置在第一导轨滑台2上的滑块能够在第一伺服电机的转动下沿第一导轨滑台2的滑动轨道能够自左向右和自右向左往复运动。
如图2所示，翻转夹持台3包括支架301、翻转台302和三爪旋转卡盘303；
其中，支架301由分别固定在第一导轨滑台2的两块滑块上的两块平行设置的支撑板构，在靠近两块支撑板顶端的板面上对称开设有一组通孔；
翻转台302垂直于支撑板并设置在两块支撑板之间，其两侧分别通过销轴与位于邻侧的支撑板活动连接，使翻转台能够相对于支架301进行360°的翻转；在形成活动连接的销轴处还设置有定位机构，使翻转台302翻转至某位置后能够通过设置在销轴处的定位机构进行固定，即保持翻转台302在该翻转位置上；
翻转台302中心开设有一通孔，使三爪旋转卡盘303盘体平行于翻转台302、后端插装在翻转台302的中心通孔内，并通过滚动轴承活动连接在翻转台302的中心通孔内，使三爪旋转卡盘303能够相对于翻转台302在其所在平面内沿自身中轴线转动；由于翻转台302的中心通孔与三爪旋转卡盘303的中心孔形成连通，使待打磨的直管能够插装在两个连通的通孔内，通过位于卡盘303外侧表面上设置的三个沿圆周方向均布的卡爪305对直管进行固定；而如待打磨的管件为法兰，则直接将法兰放置在卡盘的外侧表面上，然后通过三个卡爪305对法兰进行固定；
如图1所示，到位检测装置4包括邻近固定架6且对称设置在第一导轨滑台2两侧的两根检测杆，在两根检测杆上且位于与设置在卡盘内的管件等高的位置上对称设置有一组管件检测模块；具体地，管件检测模块采用对射式光电开关，其用于检测待打磨管件的端部是否已运动至预定的与磨外圆机构和磨内圆机构的磨头的相对位置处，即当设置在两根检测杆上的一组对射式光电开关处于光通路的状态下，说明待打磨管件还未运动到位，而当待打磨管件端部运动至检测杆处，则原有的光通路会受到阻隔，即待打磨管件已运动至打磨区域内，此时磨头电机13启动，第一伺服电机14将待打磨管件移动到与磨头12相接触的指定位置后，第一伺服电机14停止转动，待磨管件的位置将不再发生变化；
如图1所示，磨外圆机构和磨内圆机构设置在一固定架6上；具体地，固定架6由三根支撑柱和两个面板构成，其中的较小面板固定在顶部作为上面板，较大面板固定在中部作为下面板；其中，磨内圆机构设置在固定架6的下面板上，磨外圆机构设置在固定架6的上面板上；
如图1所示，磨内圆机构包括固定在下面板上的十字滑台5、分别用于控制十字滑台5的两组垂直设置的滑台的第四伺服电机和第五伺服电机以及固定在十字滑台5顶面上的第一打磨装置；具体地，第一打磨装置由朝向翻转夹持台3设置的磨头12和与磨头12连接的磨头电机13构成，且其磨头12的轴线与竖直设置的卡盘303的中轴线位于同一水平面内；第四伺服电机和第五伺服电机分别通过丝杠与构成十字滑台5的两组滑台上的滑块连接，分别通过电机驱动滑块运动，实现第一打磨装置在前后方向(即磨头12的轴线方向)上和左右方向(即磨头12的径向方向)上的位置调整，使磨头12与待打磨管件的端部内壁接触，完成管件端头内壁的打磨作业；
如图3所示，磨外圆机构包括设置在上面板顶面上的涡轮7、与涡轮7啮合的蜗杆8和用于驱动蜗杆8转动的第三伺服电机9，以及倒置设置在上面板底面下方的第二导轨滑台10和固定在第二导轨滑台10的滑块上的第二打磨装置；
具体地，蜗杆8与第三伺服电机9的输出轴通过联轴器连接，涡轮7的外齿与蜗杆8的螺纹啮合实现蜗轮蜗杆传动运动，涡轮7的中心孔以过盈配合方式插装有一根转轴；转轴下侧通过开设在固定架6的上面板上的通孔伸至上面板的下方，并通过在固定架6上面板的通孔与转轴之间设置滚动轴承，使转轴能够在通孔内自由转动；
第二导轨滑台10包括导轨底板、设置在导轨底板上的滑动轨道和穿装在滑动轨道上的滑块；导轨底板与固定在涡轮7中心孔内的转轴的底端端部连接固定；在固定架的上面板的底面上设置有第二伺服电机11，第二伺服电机11通过丝杠与第二导轨滑台10上的滑块连接，使滑块在第二伺服电机的带动下沿第二导轨滑台10的滑动轨道左右往复运动；第二打磨装置由朝向翻转夹持台3设置的磨头12和与磨头12连接的磨头电机13构成，且其磨头12的轴线与竖直设置的卡盘303的中轴线位于同一水平面内；由于涡轮7通过转轴与导轨底板连接，因此第二导轨滑台10和固定在第二导轨滑台10下方的第二打磨装置能够在涡轮7的转动带动下在水平方向上发生一定角度的旋转，即实现进第二打磨装置的磨头12随涡轮7转动，使第二打磨装置中的磨头12的轴线与管件轴线成一定角度的夹角，与管件端头坡口角度相适应，实现对具有坡口的管件端头外壁的打磨；同时，第二打磨装置中的磨头12在第二伺服电机11的转动下随滑块进行左右移动，实现磨头12径向位置的调整，使磨头12与待打磨管件的端部外壁接触，完成管件端头外壁的打磨作业。
该管件端头打磨装置的控制系统包括工控机和与工控机通过数据线连接的控制柜，控制柜内设有控制电路，该控制电路分别与第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机、设置在到位检测装置4上的管件检测模块、多爪旋转卡盘303内的驱动电机和分别与两台磨头电机13电连接以实现工控机发出的对各个伺服电机的工作信号的传输，以及对管件检测模块发来的检测信号的接收并传送至工控机。
如图1、图4和图5所示，当该管件端头打磨装置需要对管件端头进行除锈打磨时，首先将待打磨的直管9或法兰固定在翻转夹持台3的三爪旋转卡盘303上；具体地，将待打磨的直管插装在多爪旋转卡盘303的中心通孔内，然后移动三个卡爪，使三个卡爪的端部顶在待打磨的直管的外壁上对直管位置进行固定，并使待打磨的直管的中轴线位于水平方向上；或将翻转台302翻转至水平方向上，将待打磨的法兰水平放置在卡盘表面，然后移动三个卡爪使三个卡爪的端部顶在待打磨的法兰的盘体外壁上对法兰位置进行固定，接着翻转台302翻转至竖直位置，使法兰的中轴线位于水平方向上，锁定翻转台302；
然后，通过工控机控制启动第一伺服电机14，使待打磨管件朝向固定架6进行移动，当到位检测装置4上的对射式光电开关的光通路被阻断时，发出电信号并通过控制电路传送至工控机，工控机启动打磨电机13；
工控机启动第四伺服电机和第五伺服电机，根据提前输入的待打磨管件的内、外径尺寸以及管件端口的坡口角度提取出待打磨管件的轮廓信息，从而对第四伺服电机和第五伺服电机进行控制，使第一打磨装置的磨头12首先移动至待打磨管件的端头内壁15处，启动磨头电机和多爪旋转卡盘303内的驱动电机，使卡盘带动管件沿自身中轴线旋转，同时磨头12沿自身中轴线旋转，实现对待打磨管件的端头内壁15的除锈和打磨；
端头内壁15打磨完成后，工控机通过控制电路启动第二伺服电机11，使第二打磨装置的磨头12根据已知的管件轮廓信息移动至待打磨管件端头的外壁16处；如果待打磨管件的端头外壁16上设有坡口，则工控机同时启动第三伺服电机9驱动蜗轮蜗杆运动，将第二打磨装置的磨头12在水平方向上旋转一定角度，使磨头12的轴线与管件轴线之间所成角度与端头外壁16上的坡口的角度相适应，即磨头12与坡面贴合；接着启动磨头电机和多爪旋转卡盘303内的驱动电机，使卡盘带动管件沿自身中轴线旋转，同时磨头12沿自身中轴线旋转，实现对待打磨管件的端头外壁坡口处的除锈和打磨。

Claims (6)

1.一种管件端头打磨装置，其特征在于，包括基座(1)，以及设置在所述基座(1)上的翻转夹持台(3)、磨外圆机构和磨内圆机构；其中，
所述翻转夹持台(3)通过第一导轨滑台(2)设置在所述基座(1)一侧，所述磨外圆机构和所述磨内圆机构设置在所述翻转夹持台(3)的对侧且分别设置在一固定架(6)的上面板和下面板，所述翻转夹持台(3)能够通过所述第一导轨滑台(2)在所述基座(1)上相对于所述固定架(6)往复运动；
所述翻转夹持台(3)上设置有能够沿自身中轴线旋转的多爪旋转卡盘(303)；
所述磨内圆机构包括固定在所述固定架(6)的下面板上的十字滑台(5)和固定在所述十字滑台(5)顶面上的第一打磨装置；
所述磨外圆机构包括设置在所述上面板顶面上的涡轮(7)、与所述涡轮(7)啮合的蜗杆(8)和用于驱动所述蜗杆(8)转动的第三伺服电机(9)，以及倒置设置在所述上面板底面下方的第二导轨滑台(10)和固定在所述第二导轨滑台(10)的滑块上的第二打磨装置；所述涡轮(7)通过一根过盈配合插装在中心孔内的转轴与所述第二导轨滑台(10)的底面连接固定；
所述第一打磨装置和所述第二打磨装置均由朝向所述翻转夹持台(3)设置的磨头(12)和与所述磨头(12)连接的磨头电机(13)构成，且两个所述磨头(12)的轴线均与竖直设置的多爪旋转卡盘(303)的中轴线位于同一水平面内。
2.根据权利要求1所述的管件端头打磨装置，其特征在于，所述翻转夹持台(3)包括固定在所述第一导轨滑台(2)的滑块上的支架(301)、通过转轴活动连接在所述支架顶端的翻转台(302)和设置在所述翻转台(302)一侧且能够沿自身中轴线旋转的多爪旋转卡盘(303)；所述翻转台(302)的中心开设有与所述卡盘(303)中心孔(304)相互连通的通孔，使所述多爪旋转卡盘(303)通过滚动轴承安装在所述翻转台(302)的中心通孔内。
3.根据权利要求2所述的管件端头打磨装置，其特征在于，在所述翻转夹持台(3)与所述固定架(6)之间还设置有到位检测装置(4)；所述到位检测装置(4)包括两根对称设置在所述基座(1)上且位于所述第一导轨滑台(2)两侧的检测杆，在两根所述检测杆上对称设置有一组管件检测模块，所述管件检测模块设置在与固定所述多爪旋转卡盘(303)内的管件等高的位置上。
4.根据权利要求3所述的管件端头打磨装置，其特征在于，所述管件检测模块为对射式光电开关或行程开关。
5.根据权利要求3所述的管件端头打磨装置，其特征在于，所述第一导轨滑台(2)配置有控制其滑块在滑轨上运动的第一伺服电机；所述第二导轨滑台(10)配置有控制其滑块在滑轨上运动的第二伺服电机；所述十字滑台(5)配置有分别控制其两组滑台的滑块在对应滑轨上运动的第四伺服电机和第五伺服电机；每台伺服电机均通过丝杠与其所控制的滑块连接。
6.根据权利要求3所述的管件端头打磨装置，其特征在于，该管件端头打磨装置还包括控制系统；所述控制系统分别与所述第一伺服电机、所述第二伺服电机、所述第三伺服电机、所述第四伺服电机、所述第五伺服电机、设置在所述到位检测装置(4)上的管件检测模块、所述多爪旋转卡盘(303)内的驱动电机和分别与两台磨头电机(13)电连接以控制其工作状态；所述控制系统根据管件检测模块反馈的位置信息控制第一伺服电机将待打磨管件移向磨头并停止在打磨区域，根据人工输入的待打磨管件的轮廓信息控制所述第二伺服电机、所述第三伺服电机、所述第四伺服电机和所述第五伺服电机将所述磨内圆机构和所述磨外圆机构的磨头移动至管件端部的待打磨区域，并控制所述多爪旋转卡盘(303)和两台磨头电机(13)转动对管件端部进行打磨。
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