CN108115216A - 一种管道坡口机 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道坡口加工设备技术领域。为了解决采用常规的管道坡口机对大管径管道进行坡口加工时，存在坡口加工精度低的问题，本发明公开了一种管道坡口机。该管道坡口机包括主轴、主体、旋转盘、刀座以及轴向电机、径向电机和回转电机；主体与主轴套设连接，并且在轴向电机的驱动下，可以相对于主轴进行轴向往复移动；旋转盘与主轴套设连接，并且在回转电机的驱动下，可以相对于主轴进行圆周方向的转动；刀座与旋转盘连接，并且刀座在径向电机的驱动下，可以相对于旋转盘的径向往复移动；主体与旋转盘之间转动连接，并且主体可以带动旋转盘沿主轴的轴向往复移动。本发明的管道坡口机，可以实现在线控制，提高坡口加工质量。

Description

一种管道坡口机

技术领域

本发明属于管道坡口加工设备技术领域，具体涉及一种管道坡口机。

背景技术

管道坡口机是在管道焊接前，对其焊接端面进行倒角坡口的专用工具。采用管道坡口机解决了火焰切割、磨光机磨削等操作工艺的角度加工不规范、坡面粗糙、工作噪音大等缺点，具有操作简便，角度标准，表面光滑等优点。

目前，市场上用于大管径坡口加工的管道坡口机的控制结构都比较简单，一般采用半自动控制，通过电机对刀具进行圆周方向转动的驱动以及操作人员对刀具进行径向进给的手动调整，完成对管道坡口的加工。这种管道坡口机对于加工常规要求的坡口来说是可以的，但是在核电的部分大直径管道的焊接过程中，例如对核电主管道进行焊接时，对管道的坡口加工尺寸要求很高，而采用上述管道坡口机进行主管道坡口的加工时，加工的精度低，无法满足加工要求。

发明内容

为了解决采用常规的管道坡口机对大管径管道进行坡口加工时，存在坡口加工精度低的问题，本发明提出了一种全新结构的管道坡口机。该管道坡口机，包括主轴、主体、旋转盘、刀座以及轴向电机、径向电机和回转电机；所述主体与所述主轴套设连接，并且在所述轴向电机的驱动下，可以相对于所述主轴进行轴向往复移动；所述旋转盘与所述主轴套设连接，并且在所述回转电机的驱动下，可以相对于所述主轴进行圆周方向的转动；所述刀座与所述旋转盘连接，并且所述刀座在所述径向电机的驱动下，可以相对于所述旋转盘的径向往复移动；所述主体与所述旋转盘之间转动连接，并且所述主体可以带动所述旋转盘沿所述主轴的轴向往复移动。

优选的，该管道坡口机还包括轴套，并且所述轴套位于所述主轴与所述主体和所述旋转盘之间；其中，所述轴套与所述主轴之间沿所述主轴的轴向滑动连接，所述轴套与所述主体之间固定连接，所述轴套与所述旋转盘之间沿所述主轴的圆周方向转动连接。

进一步优选的，所述主轴设有沿其轴向的导向槽，所述轴套上设有导向块；所述导向块穿过所述轴套并且伸至所述导向槽内。

进一步优选的，该管道坡口机还包括螺杆，所述主轴为中空结构，并且所述主轴的内部设有螺纹；所述螺杆的一端与所述轴向电机的输出轴连接，另一端与所述主轴内部的螺纹连接；所述轴向电机的外壳与所述轴套相对固定连接。

优选的，该管道坡口机还包括第一齿圈；所述第一齿圈位于所述主体和所述旋转盘之间，其中所述第一齿圈的上端面与所述旋转盘固定连接，所述第一齿圈的下端面与所述主体之间转动连接，所述第一齿圈的齿部与所述回转电机的输出轴连接，所述回转电机的外壳与所述主体相对固定连接。

优选的，该管道坡口机还包括刀架座组件；所述刀架座组件包括丝杠和滑块，所述滑块穿设在所述丝杠上，并且可以沿所述丝杠的长度方向往复移动；所述丝杠的一端与所述径向电机连接，并且在所述径向电机的带动下转动；所述刀座与所述滑块连接。

进一步优选的，所述刀架座组件还包括底座、导轨和蜗轮蜗杆组件；所述导轨沿所述底座的长度方向布置，所述滑块沿所述导轨往复移动；所述蜗轮蜗杆组件位于所述底座的端部，并且所述蜗轮蜗杆组件中的蜗轮与所述丝杠连接，所述蜗轮蜗杆组件中的蜗杆与所述径向电机的输出轴连接。

优选的，该管道坡口机还包括第二齿圈；所述第二齿圈位于所述主体与所述旋转盘之间，并且所述第二齿圈与所述主体之间转动连接，所述第二齿圈的齿部同时与所述径向电机的输出轴和所述蜗轮蜗杆组件的蜗杆连接。

优选的，该管道坡口机包括两个刀架座组件，分别用于安装加工管道外坡口刀具的刀座和加工管道内坡口刀具的刀座；两个所述刀架座组件分布在所述旋转盘的同一直径方向上。

优选的，所述轴向电机、所述径向电机和所述回转电机采用伺服电机。

本发明的管道坡口机与常规的管道坡口机相比较，具有以下有益效果：

1、在本发明中，将主体和旋转盘套设在主轴上，将刀座安装在旋转盘上，并且通过轴向电机驱动主体带动旋转盘沿主轴进行轴向的往复移动，通过径向电机带动刀座沿主轴的径向进行往复移动，通过回转电机带动旋转盘沿主轴的圆周方向进行转动，从而分别实现对刀座沿管道轴向、径向和圆周方向的移动控制。这样，在坡口加工过程中，通过对不同电机的控制，不仅可以实现坡口加工的在线控制，而且通过采用伺服电机可以进行三轴伺服控制，从而实现对加工过程的精准控制，提高加工的精度，保证坡口质量。

2、在本发明中，通过由螺杆和主轴内部的螺纹组成的滚珠丝杠结构，对刀座沿主轴轴线方向的移动进行精密调整控制，从而提高轴向电机对刀座移动过程控制的稳定性和精准度，保证对坡口的加工质量。

3、在本发明中，径向电机通过蜗轮蜗杆组件和丝杠滑块结构，对刀座沿主轴径向的移动进行精密调整控制，从而提高径向电机对刀座移动过程控制的稳定性和精准度，保证对坡口的加工质量。

附图说明

图1为本发明中管道坡口机的外形结构示意图；

图2为本发明中管道坡口机的分解示意图；

图3为本发明中主轴与轴套连接位置的局部截面示意图；

图4为本发明中刀架座组件的分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细介绍。

结合图1所示，本发明的管道坡口机，包括主轴1、主体2、旋转盘3、刀座4以及轴向电机5、径向电机6和回转电机7。

主轴1的一端通过连接套8与管道坡口机固定装置连接，从而将整个管道坡口机支撑架设在待加工管道的端部。主体2为圆盘形结构，沿轴向套设在主轴1上，并且在轴向电机5的驱动作用下，可以相对于主轴1进行轴向的往复移动。旋转盘3同样为圆盘形结构，沿轴向套设在主轴1上，并且在回转电机7的驱动作用下，可以相对于主轴1进行圆周方向的转动。同时，主体2与旋转盘3之间通过轴承支撑连接，两者之间可以相对转动，即旋转盘3可以相对于主体2进行沿主轴1圆周方向的转动。刀座4位于旋转盘3上，并且通过径向电机6的带动，可以相对于旋转盘3进行径向的往复直线移动。

结合图1和图2所示，本发明的管道坡口机，还包括轴套9。轴套9位于主轴1与主体2和旋转盘3之间。其中，轴套9与主轴1之间通过推力球轴承支撑连接，并且在推力球轴承的支撑作用下，轴套9可以沿主轴1的轴线方向，相对于主轴1进行往复滑动。轴套9与主体2之间固定连接，从而在轴套9相对于主轴1进行往复滑动的过程中，可以带动主体2一起进行移动。轴套9与旋转盘3之间通过轴承转动连接，此时在轴承的支撑作用下，旋转盘3可以沿主轴1的圆周方向进行转动。

优选的，结合图3所示，在主轴1上设有两条对称的导向槽10，并且两条导向槽10沿主轴1的长度方向布置，同时在轴套9上还设有导向块11并且伸至导向槽10内。这样，轴套9在导向块11和导向槽10的导向作用下，可以平稳的沿主轴1进行直线方向的往复移动。其中，在本实施例中，通过在轴套9上设置贯穿的螺纹孔，并且导向块11与轴套9之间采用螺纹连接，这样即可以自由的插入导向块11，还可以实现对导向块11进行固定，避免其意外滑脱。

此外，结合图2所示，本发明的管道坡口机中还包括螺杆12，同时主轴1为中空结构，并且在主轴1的内部设有螺纹。此时，螺杆12的一端通过轴向减速机51与轴向电机5的输出轴连接，另一端伸入主轴1中并与主轴1内部的螺纹连接，同时轴向电机5的外壳通过轴向减速机51的外壳与轴套9相对固定连接。

此时，通过轴向电机5对螺杆12的驱动，在螺杆12与主轴1的内螺纹之间产生圆周方向的相对转动，由于轴向电机5的外壳与轴套9的相对固定连接并且轴套9与主轴1之间存在轴向的导向，因此，在螺杆12与主轴1的内螺纹之间的相对转动作用下，螺杆12带动轴向电机5进行轴向移动，进而带动轴套9沿主轴1的轴向移动，最终通过主体2和旋转盘3带动刀座4进行轴向的移动。

进一步优选的，结合图2所示，在本实施例中，将轴套9设计为分体式结构，分为上轴套和下轴套。其中，下轴套的一端通过联轴器与轴向减速机51连接，另一端与上轴套的一端通过螺栓连接，上轴套的另一端依次穿过主体2和旋转盘3后借助轴承与主轴1支撑连接。通过将轴套9设计为分体式结构，不仅便于轴套9的加工，保证轴套9的加工尺寸精度，而且两者之间采用螺栓连接，便于轴套9的拆装，提高使用过程的拆装效率。

同样，在实际制造组装过程中，根据轴套9尺寸的大小以及强度，可以在轴套9与主轴1以及轴套9与主体2和旋转盘3之间设置不同结构的轴瓦和轴承，从而提高各个部件之间连接的稳定性和相对运动的平稳性。

结合图2所示，本发明的管道坡口机还包括第一齿圈13。第一齿圈13位于主体2和旋转盘3之间，其中第一齿圈13的上端面与旋转盘3之间通过销轴固定连接，第一齿圈13的下端面与主体2之间相对转动连接，例如采用推力球轴承连接，第一齿圈13的齿部与回转电机7的输出轴连接，回转电机7的外壳与主体2固定连接。此时，通过回转电机7的输出轴对第一齿圈13的驱动，进而可以带动旋转盘3相对于主体2进行圆周方向的转动，实现刀座4沿主轴1圆周方向的转动。

优选的，回转电机7位于主体2的边缘位置，并且通过减速器71和齿轮箱14后与第一齿圈13的齿部连接。此时，通过齿轮箱14中输出齿轮与第一齿圈13的齿部之间的相互啮合驱动，实现回转电机7对第一齿圈13的回转驱动。

结合图2所示，本发明的管道坡口机还包括两个刀架座组件15。两个刀架座组件15与旋转盘3固定连接，并且分布在旋转盘3的同一直径方向上，用于分别安装加工管道外坡口的刀座和加工管道内坡口的刀座，从而实现对管道内坡口和外坡口的加工，提高管道坡口机的使用工况。

结合图4所示，刀架座组件15包括底座16、导轨17、滑块18、止推板19、蜗轮蜗杆组件20和丝杠21。其中，底座16的底部通过螺栓固定安装在旋转盘3上，两个导轨17平行布置在底座16的顶部，形成一个用于放置滑块18的导轨槽。滑块18位于两个导轨17之间，用于安装刀座4并且带动刀座4沿导轨17进行往复移动。同时，在底座16的两端分别设有一个止推板19，用于限制滑块18沿导轨17往复移动的最大距离。丝杠21与滑块18螺纹连接，并且丝杠21穿过滑块18后，两个端分别伸至止推板19处。其中，在一个止推板19中设有轴承，用于对位于该端丝杠21的端部进行支撑固定，在另一个止推板19中设有蜗轮蜗杆组件20，并且丝杠21的端部伸入该止推板19后，与蜗轮蜗杆组件20中的蜗轮连接。此时，通过蜗轮蜗杆组件20可以带动丝杠21进行正反方向的转动，进而带动滑块18沿导轨17进行往复移动，实现对刀座4沿主轴1直径方向位置的调整。

优选的，结合图2和图4所示，本发明的管道坡口机还包括第二齿圈22。第二齿圈22位于主体2和旋转盘3之间，第二齿圈22与主体2连接且可以相对于主体2进行转动。径向电机6的输出轴通过径向减速机61与第二齿圈22的齿部下半部分连接，同时蜗轮蜗杆组件20中的蜗杆穿过旋转盘3与第二齿圈22的齿部上半部分连接。这样，通过径向电机6驱动第二齿圈22相对主体2进行转动，进而通过第二齿圈22和蜗轮蜗杆组件20带动丝杠21转动，使滑块18带动刀座4沿导轨17进行往复移动，实现刀座4沿主轴1径向的移动。

与此同时，由于旋转盘3绕主轴1进行圆周方向的转动时，会带动刀架座组件15进行同步圆周转动，从而使蜗轮蜗杆组件20中的蜗杆与第二齿圈22发生相对转动，带动刀座4发生位置偏移。因此，在通过回转电机7驱动旋转盘3进行转动时，需要对径向电机6进行反向配合控制，使蜗轮蜗杆组件20中的蜗杆反向转动，从而保持刀座4在旋转盘3上径向位置的固定。例如，根据第二齿圈22的齿数、蜗杆齿数以及径向减速机61输出端的齿轮齿数之间的关系，对径向电机6的转速进行调整控制，从而实现对刀座4沿主轴1径向位置的精准控制。

此外，在实际加工管道坡口的时候，根据加工坡口的位置，选择对应的刀座4安装坡口加工刀具，同时可以将与另外一个刀座所对应蜗轮蜗杆组件20中的蜗杆与第二齿圈22脱离连接，避免坡口加工过程中该刀座的往复移动，从而提高加工过程的安全性。

另外，在本发明中，轴向电机5、径向电机6以及回转电机7均采用伺服电机，并且借助CNC控制系统对三个伺服电机的动作进行精准配合控制。这样，通过三个伺服电机不仅可以对刀座4进行沿管道轴向、径向以及回转方向的三轴在线控制，而且可以精准控制刀座4沿各个方向移动的速度和距离，从而实现可对坡口加工过程的准确控制，提高对管道坡口的加工精度。

Claims (10)

1.一种管道坡口机，其特征在于，包括主轴、主体、旋转盘、刀座以及轴向电机、径向电机和回转电机；所述主体与所述主轴套设连接，并且在所述轴向电机的驱动下，可以相对于所述主轴进行轴向往复移动；所述旋转盘与所述主轴套设连接，并且在所述回转电机的驱动下，可以相对于所述主轴进行圆周方向的转动；所述刀座与所述旋转盘连接，并且所述刀座在所述径向电机的驱动下，可以相对于所述旋转盘的径向往复移动；所述主体与所述旋转盘之间转动连接，并且所述主体可以带动所述旋转盘沿所述主轴的轴向往复移动。

2.根据权利要求1所述的管道坡口机，其特征在于，还包括轴套，并且所述轴套位于所述主轴与所述主体和所述旋转盘之间；其中，所述轴套与所述主轴之间沿所述主轴的轴向滑动连接，所述轴套与所述主体之间固定连接，所述轴套与所述旋转盘之间沿所述主轴的圆周方向转动连接。

3.根据权利要求2所述的管道坡口机，其特征在于，所述主轴设有沿其轴向的导向槽，所述轴套上设有导向块；所述导向块穿过所述轴套并且伸至所述导向槽内。

4.根据权利要求2所述的管道坡口机，其特征在于，还包括螺杆，所述主轴为中空结构，并且所述主轴的内部设有螺纹；所述螺杆的一端与所述轴向电机的输出轴连接，另一端与所述主轴内部的螺纹连接；所述轴向电机的外壳与所述轴套相对固定连接。

5.根据权利要求1所述的管道坡口机，其特征在于，还包括第一齿圈；所述第一齿圈位于所述主体和所述旋转盘之间，其中所述第一齿圈的上端面与所述旋转盘固定连接，所述第一齿圈的下端面与所述主体之间转动连接，所述第一齿圈的齿部与所述回转电机的输出轴连接，所述回转电机的外壳与所述主体相对固定连接。

6.根据权利要求1所述的管道坡口机，其特征在于，还包括刀架座组件；所述刀架座组件包括丝杠和滑块，所述滑块穿设在所述丝杠上，并且可以沿所述丝杠的长度方向往复移动；所述丝杠的一端与所述径向电机连接，并且在所述径向电机的带动下转动；所述刀座与所述滑块连接。

7.根据权利要求6所述的管道坡口机，其特征在于，所述刀架座组件还包括底座、导轨和蜗轮蜗杆组件；所述导轨沿所述底座的长度方向布置，所述滑块沿所述导轨往复移动；所述蜗轮蜗杆组件位于所述底座的端部，并且所述蜗轮蜗杆组件中的蜗轮与所述丝杠连接，所述蜗轮蜗杆组件中的蜗杆与所述径向电机的输出轴连接。

8.根据权利要求7所述的管道坡口机，其特征在于，还包括第二齿圈；所述第二齿圈位于所述主体与所述旋转盘之间，并且所述第二齿圈与所述主体之间转动连接，所述第二齿圈的齿部同时与所述径向电机的输出轴和所述蜗轮蜗杆组件的蜗杆连接。

9.根据权利要求6所述的管道坡口机，其特征在于，包括两个刀架座组件，分别用于安装加工管道外坡口刀具的刀座和加工管道内坡口刀具的刀座；两个所述刀架座组件分布在所述旋转盘的同一直径方向上。

10.根据权利要求1所述的管道坡口机，其特征在于，所述轴向电机、所述径向电机和所述回转电机采用伺服电机。