CN109015883A

CN109015883A - 一种可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置

Info

Publication number: CN109015883A
Application number: CN201811103862.1A
Authority: CN
Inventors: 刘晓阳
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明公开了一种可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，包括三维切削平台、可移动小车；所述三维切削平台上设有切削刀座以及用于控制切削刀座运动的X轴移动装置、Y轴移动装置以及Z轴移动装置；所述X轴移动装置、Y轴移动装置、Z轴移动装置以及切削刀座连接有主控箱，切削刀座的水平前后、左右运动及垂直上下运动是通过X轴移动装置、Y轴移动装置、Z轴移动装置配合处理，实现开孔自动化；所述三维切削平台下方设有可移动小车，所述可移动小车设有管道支撑装置、碎屑储存盒以及车身支撑装置，增加了开孔装置的灵活性和切削过程的稳定性。本发明切削精度高，操作方便，灵活性强，对提高克拉管侧壁开孔效率，减少劳动强度有极大帮助。

Description

一种可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置

技术领域

本发明属于克拉管制造加工技术领域，尤其是一种可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置。

背景技术

克拉管一种新型异形结构壁管材，通过加热状态下的螺旋式缠绕工艺，以内衬管聚丙烯波纹管为骨架支撑而制成的高抗外压能力的特殊管材。高密度聚乙烯树脂材料具有可循环性、抗腐蚀性、耐老化性和环保性，使用寿命最高预测可达100年，是一种绿色材料，同时也是未来轻量化、耐久化管道发展的方向。

克拉管内壁平滑，其最大外径可达4米。克拉管安装过程中，经常需要对已加工的克拉管管壁进行开口，传统方式是由技术工人画线并采用手持电锯开孔，加工精度低、加工时间长、难度大，开出的口大小难统一，增加管道间安装对接的难度，同时，也影响对接质量，该方式造成了生产成本与人力资源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，该设备自动化程度高，功能多，灵活性强，对提高超大口径克拉管管壁的开孔效率和精度、减少技术工人劳动强度有极大帮助。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，其特征在于包括三维切削平台、可移动小车；所述三维切削平台上设有切削刀座以及用于控制切削刀座运动的X轴移动装置、Y轴移动装置、Z轴移动装置；所述切削刀座固定连接在所述Z轴移动装置上；Z轴移动装置设置在所述X轴移动装置上，X轴移动装置设置在所述Y轴移动装置上；所述X轴移动装置、Y轴移动装置、Z轴移动装置以及切削刀座连接有主控箱；所述三维切削平台下方设有可移动小车，所述可移动小车前段上表面并行设有两组管道支撑装置，所述管道支撑装置下方设有碎屑储存盒；所述可移动小车尾端两侧设有对称布置的车身支撑装置。

对上述结构作进一步限定，所述切削刀座包括轴座、切削主轴、切削架、刀柄、加长直柄麻花钻、传动带以及带动切削主轴转动的旋转电机及减速装置；所述轴座输出端固定连接用于安装加长直柄麻花钻的刀柄，轴座输入端与传动带的大带轮传动连接；所述轴座下方设有切削架，所述切削架一侧设有线性滑轨安装板，另一侧设有圆柱滑轨安装板；所述切削架一端设有旋转电机及减速装置，旋转电机的输出轴通过减速装置与传动带的小带轮传动连接。

对上述结构作进一步限定，所述Z轴移动装置包括包括Z轴传动组件、Z轴线性滑轨、Z轴圆柱滑轨、Z轴步进电机及Z轴减速器；所述Z轴传动组件包括螺母套和传动丝杆，所述螺母套安装在切削架并套接在传动丝杆上；所述Z轴线性滑轨安装在Z轴固定支架一侧，所述Z轴圆柱滑轨安装在Z轴固定支架另一侧；所述Z轴步进电机通过Z轴减速器与传动丝杆的一端连接；所述X轴移动装置包括包括X轴线性滑轨、X轴传动组件、X轴步进电机以及X轴减速器；所述X轴传动组件包括X轴线性滑块和传动丝杆，所述X轴线性滑块安装在X轴线性滑轨并套接在传动丝杆上，X轴线性滑轨设置在X轴固定支架上表面，所述X轴步进电机通过X轴减速器与传动丝杆的一端连接；所述Y轴移动装置包括包括Y轴线性滑轨、Y轴传动组件、Y轴步进电机以及Y轴减速器；所述Y轴传动组件包括Y轴线性滑块和传动丝杆，所述Y轴线性滑块所述Y轴线性滑块安装在X轴固定支架下表面，并套接在传动丝杆上，Y轴线性滑轨设置在Y轴固定支架上表面，所述Y轴步进电机通过Y轴减速器与传动丝杆的一端连接；所述Z轴移动装置与X轴线性滑块可拆连接，可沿X轴线性滑轨移动；所述X轴移动装置与Y轴线性滑块可拆连接，可沿Y轴线性滑轨移动；所述Y轴移动装置安装在可移动小车上。

对上述结构作进一步限定，所述管道支撑装置包括两组对称布置的棍子支座、左右旋线性丝杠、手轮、底座；所述左右旋线性丝杠光轴部分与底座上通孔相适配；所述两组棍子支座对称套接在左右旋线性丝杠的左、右旋螺纹部分；所述手轮套接在左右旋线性丝杠的一端。

对上述结构作进一步限定，所述车身支撑装置包括支撑杆、支撑梁、手柄、卡槽板；所述支撑杆螺纹部分套接到支撑梁螺纹孔中；所述卡槽板与支撑杆上端活动连接；所述卡槽板上表面设有螺纹孔，所述手柄与卡槽板螺纹连接；所述支撑梁与可移动小车尾端两侧活动连接，其运动起始位置位于支撑装置卡槽中。

对上述结构作进一步限定，所述下料孔位于可移动小车前端垂直方向，所述碎屑储存盒安装在下料孔下方，并与可移动小车侧面通孔活动连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

① 本发明中三维切削平台，通过X轴移动装置、Y轴移动装置以及Z轴移动装置配合驱动，切削刀座可水平前后、左右运动及垂直上下运动，从而实现超大口径克拉管道的不同尺寸开孔，极大提高开孔效率和开孔灵活性；

② 本发明中的管道支撑装置，通过手轮驱动左右旋线性丝杠旋转，驱动两组棍子支座运动，调节两组支撑棍子的间距，以适应不同直径管道支撑需求；

③ 本发明中车身支撑装置，通过手柄驱动支撑杆转动，从而调节支撑杆的高度，实现对可移动小车两侧的支撑，以确保开孔装置在工作过程的车身稳定，极大提高了管道开口精度；

④ 本发明中的管道支撑装置下方设有碎屑储存盒，实现切削过程碎屑的快速收集，节约生产成本；

⑤ 本发明中的可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，操作简单，灵活可靠，适应能力强，机构简单，易于维护；启动后，可实现切削过程的自动化，极大地满足了超大口径克拉管管壁开孔的需求，为企业提高工作效率，节约生产成本。

附图说明

图1是本发明的轴测图；

图2 是本发明的俯视图；

图3 是本发明中三维切削平台的局部结构示意图；

图4是本发明中管壁开孔装置工作流程图；

其中：1管道支撑装置；11手轮；12棍子支座；13底座；14左右旋线性丝杠；2切削刀座；21加长直柄麻花钻；22刀柄；23轴座；24减速装置；25旋转电机；26传动带；27切削架；3 Z轴移动装置；31 Z轴减速器；32 Z轴步进电机；33螺母套；34 Z轴线性滑轨；35 Z轴圆柱滑轨；4车身支撑装置；41手柄；42卡槽板；43支撑梁；44支撑杆；5 Y轴移动装置；51 Y轴线性滑轨；52Y轴线性滑块；53 Y轴步进电机；54 Y轴减速器；6控制装置；7 X轴移动装置；71 X轴线性滑轨；72 X轴线性滑块；73 X轴步进电机；74 X轴减速器；8 碎屑储存盒；81把手；9下料孔；10支撑装置卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

根据附图1可知，本发明为一种可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，具体包括三维切削平台、可移动小车，在三维切削平台上设有切削刀座2以及用于控制切削刀座运动的X轴移动装置7、Y轴移动装置5、Z轴移动装置3；切削刀座2与Z轴移动装置3的螺母套33固结，螺母套33套接在传动丝杆上，传动丝杆上顺序安装Z轴减速器31、Z轴步进电机32，通过Z轴步进电机32驱动传动丝杆时，驱动螺母套33带动切削刀座2沿Z轴线性滑轨34和Z轴圆柱滑轨35垂直上下运动；Z轴移动装置3与X轴线性滑块72可拆连接，所述X轴线性滑块72安装在X轴线性滑轨72并套接在传动丝杆上，X轴线性滑轨安装在X轴固定支架上，传动丝杆顺序安装X轴减速器74、X轴步进电机73，通过X轴步进电机73驱动传动丝杆时，驱动Z轴移动装置3带动切削刀座2沿X轴线性滑轨71水平左右运动；X轴移动装置7与Y轴线性滑块52可拆连接，Y轴线性滑块52套接在Y轴线性滑轨51和传动丝杆上，Y轴线性滑轨安装在Y轴固定支架上，传动丝杆顺序安装Y轴减速器53、Y轴步进电机52，通过Y轴步进电机52驱动传动丝杆时，驱动X轴移动装置7带动Z轴移动装置3、切削刀座2沿Y轴线性滑轨51水平前后运动；三维切削平台下方设置可移动小车，前段上表面并行设有两组管道支撑装置1支撑切削管道；管道支撑装置1下方设有碎屑储存盒8，收集切削过程中产生的碎屑；可移动小车尾端两侧设有对称布置的车身支撑装置4，达到对车身稳定支撑的目的。

在附图1和3可以看出，切削刀座2包括加长直柄麻花钻21、刀柄22、轴座23、传动带26、切削架27以及带动轴座23主轴转动的旋转电机25及减速装置24，所述轴座23输出端固定连接用于安装加长直柄麻花钻21的刀柄22，轴座23输入端与传动带26的大带轮传动连接，轴座23安装到切削架27上，切削架27的一端上表面装有旋转电机25，旋转电机25的输出端安装带传动26的小带轮，通过旋转电机25驱动小带轮时，驱动大带轮通过键配合带动加长直柄麻花钻21转动，实现切削的功能。

在附图1和2可以看出，管道支撑装置1包括手轮11、棍子支座12、左右旋线性丝杠14、底座13；左右旋线性丝杠14安装在底座13上；两组对称布置棍子支座12套接在左右旋线性丝杠14上，左右旋线性丝杠14一端安装手轮11；通过手轮驱动左右旋线性丝杠14，驱动两组棍子支座12运动，调节支撑棍子间距，已达到支撑不同口径管道的目的。

在附图1和3可以看出，车身支撑装置4包括手柄41、卡槽板42、支撑梁43、支撑杆44；支撑杆44螺纹部分套接到支撑梁43螺纹孔中，卡槽板42与支撑杆44上端活动连接，卡槽板42上表面设有螺纹孔，手柄41与卡槽板42螺纹连接；通过手柄41驱动卡槽板42带动支撑杆44运动，驱动支撑杆44相对支撑梁43垂直上下运动，实现支撑杆对车身支撑高度的调节；支撑梁43与可移动小车端部利用销轴活动连接，驱动支撑装置在水平面上绕销轴转动，调整车身支撑装置的支撑位置，达到稳定支撑的目的，同时，可移动小车车身设有支撑装置卡槽10，非工作状态下回收车身支撑装置在支撑装置卡槽10中。

在附图1可以看出，碎屑储存盒8位于可移动小车侧面的安装孔，碎屑储存盒侧面设有，通过把手81推拉方式对其装拆；碎屑储存盒8上方留有下料孔9可对切削产生的碎屑的进行收集。

在附图4可以看出，本发明的主要运作原理是，切削准备阶段：确定装置位置，调整车身支撑装置4和管道支撑装置1，吊装待加工管道；初始化阶段：三维切削平台上安装可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置的主控箱6，通过驱动X轴移动装置7、Y轴移动装置5以及Z轴移动装置3，驱动切削刀座2到达初始位置；开口定位阶段：手动输入管道公称直径DN，管道壁厚S，开口直径ΦD和管道中心坐标（x ₀,y ₀,z ₀），通过主控箱6驱动X轴移动装置7、Y轴移动装置5以及Z轴移动装置3，驱动切削刀座2带动加长直柄麻花钻21指向管道中心坐标（x ₀,y ₀,z ₀）；开口切削阶段：通过主控箱6驱动Y轴移动装置5和旋转电机25，驱动切削刀座2进刀行程为S；通过主控箱6驱动X轴移动装置7、Y轴移动装置5、Z轴移动装置3以及旋转电机25，其中X轴移动装置7和Z轴移动装置3行程为D，Y轴移动装置5行程=0.5[DN+2S-(DN ²-D ²)^1/2]，驱动切削刀座2按照设计轨迹进行运动，达到超大口径克拉管管壁开孔的目的。

综上所述，本发明中的可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置自动化程度高，功能多，灵活性强，对提高克拉管管壁开孔效率和精度、减少工作人员劳动强度和难度有极大帮助。

Claims

1.一种可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，其特征在于包括三维切削平台、可移动小车；所述三维切削平台上设有切削刀座（2）以及用于控制切削刀座运动的X轴移动装置（7）、Y轴移动装置（5）、Z轴移动装置（3）；所述切削刀座（2）固定连接在所述Z轴移动装置（3）上；Z轴移动装置（3）设置在所述X轴移动装置（7）上，X轴移动装置（7）设置在所述Y轴移动装置（5）上；所述X轴移动装置（7）、Y轴移动装置（5）、Z轴移动装置（3）以及切削刀座（2）连接有主控箱（6）；所述三维切削平台下方设有可移动小车，可移动小车前段上表面并行设有两组管道支撑装置（1），所述管道支撑装置（1）下方设有碎屑储存盒（8）；所述可移动小车尾端两侧设有对称布置的车身支撑装置（4）。

2.根据权利要求1所述可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，其特征在于所述切削刀座（2）包括加长直柄麻花钻（21）、刀柄（22）、轴座（23）、传动带（26）、切削架（27）以及带动轴座（23）主轴转动的旋转电机（25）及减速装置（24）；所述轴座（23）输出端固定连接用于安装加长直柄麻花钻（21）的刀柄（22），轴座（23）输入端与传动带（26）的大带轮传动连接；所述轴座（23）下方设有切削架（27），所述切削架（27）一侧设有线性滑轨安装板（28），另一侧设有圆柱滑轨安装板（29）；所述切削架（27）一端设有旋转电机（25）减速装置（24），旋转电机（25）的输出轴通过减速装置（24）与传动带（26）的小带轮传动连接。

3.根据权利要求1所述可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，其特征在于所述Z轴移动装置（3）包括包括Z轴传动组件、Z轴线性滑轨（34）、Z轴圆柱滑轨（35）、Z轴步进电机（32）及Z轴减速器（31）；所述Z轴传动组件包括螺母套（33）和传动丝杆，所述螺母套（33）安装在切削架（27）并套接在传动丝杆上；所述Z轴线性滑轨（34）为两组安装在Z轴固定支架一侧，所述Z轴圆柱滑轨（35）为两组安装在Z轴固定支架另一侧；所述Z轴步进电机（32）通过Z轴减速器（31）与传动丝杆的一端连接；所述X轴移动装置（7）包括包括X轴线性滑轨（71）、X轴传动组件、X轴步进电机（73）以及X轴减速器（74）；所述X轴传动组件包括X轴线性滑块（72）和传动丝杆，所述X轴线性滑块（72）安装在X轴线性滑轨（71）并套接在传动丝杆上，X轴线性滑轨（71）安装在X轴固定支架上表面，所述X轴步进电机（73）通过X轴减速器（74）与传动丝杆的一端连接；所述Y轴移动装置（5）包括包括Y轴线性滑轨（51）、Y轴传动组件、Y轴步进电机（53）以及Y轴减速器（54）；所述Y轴传动组件包括Y轴线性滑块（52）和传动丝杆，所述Y轴线性滑块（52）安装在X轴固定支架下表面，并套接在传动丝杆上，Y轴线性滑轨（51）安装在Y轴固定支架上表面，所述Y轴步进电机（53）通过Y轴减速器（54）与传动丝杆的一端连接；所述Z轴移动装置（3）与X轴线性滑块（72）可拆连接，可沿X轴线性滑轨（71）移动；所述X轴移动装置（7）与Y轴线性滑块（53）可拆连接，可沿Y轴线性滑轨（51）移动；所述Y轴移动装置（5）安装在可移动小车上。

4.根据权利要求1所述可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，其特征在于所述管道支撑装置（1）包括手轮（11）、棍子支座（12）、底座（13）、左右旋线性丝杠（14）；所述左右旋线性丝杠（14）光轴部分与底座（13）上通孔相适配；所述两组棍子支座（12）对称套接在左右旋线性丝杠（14）的左、右旋螺纹部分；所述手轮（11）套接左右旋线性丝杠（14）的一端。

5.根据权利要求1所述可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，其特征在于所述车身支撑装置（4）包括手柄（41）、卡槽板（42）、支撑梁（43）、支撑杆（44）；所述支撑杆（44）螺纹部分套接到支撑梁（43）螺纹孔中；所述卡槽板（42）与支撑杆（44）上端活动连接；所述卡槽板（42）上表面设有螺纹孔，所述手柄（41）安装到卡槽板（42）的螺纹孔中；所述支撑梁（43）与可移动小车尾端两侧活动连接，其运动起始位置位于支撑装置卡槽（10）中。

6.根据权利要求1所述可移动式超大口径克拉管管壁开孔装置，其特征在于所述可移动小车前端垂直方向设有下料孔（9），所述碎屑储存盒（8）安装在下料孔（9）下方，并与可移动小车侧面通孔活动连接。