CN110421201A - 螺旋管内壁焊缝打磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺旋管内壁焊缝打磨装置，包括两端的管道支撑机构、回转进给机构和打磨执行机构，管道支撑机构包括中心支撑座和若干可自锁的活动支撑脚，活动支撑脚沿周向均匀间隔、可伸缩地安装在中心支撑座上，回转进给机构包括轴向滑杆、回转伺服驱动装置、丝杆机构和轴向步进电机，轴向滑杆与丝杆机构相对应地沿轴向设置于两端管道支撑机构之间，轴向滑杆通过回转伺服驱动驱动旋转，丝杆机构通过轴向步进电机驱动控制，打磨执行机构通过移动平台可移动地安装在轴向滑杆上并通过丝杆机构带动沿轴向运动，打磨执行机构为可伸缩调节结构。本发明能够实现对螺旋管内壁螺旋焊缝的机械化打磨，稳定性高，准确性好。

Description

螺旋管内壁焊缝打磨装置

技术领域

本发明属于管道内壁打磨的技术领域，特别是涉及一种螺旋管内壁焊缝打磨装置。

背景技术

目前，针对口径超过600mm、长度超过10000mm的管道内壁打磨，大多采用人工作业的方式，打磨作业难度大，效率低，质量控制因人而异。现有存在的管道内打磨作业机器人，大多针对小型管道，且很少用于搅拌摩擦焊的焊缝打磨，这是因为搅拌摩擦焊的焊缝存在尖锐的飞边、毛刺与凹陷，现有打磨作业机器人用于搅拌摩擦焊管道的稳定性不足，无法达到管道打磨表面质量要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种螺旋管内壁焊缝打磨装置，实现对螺旋管内壁螺旋焊缝的机械化打磨，稳定性高，准确性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种螺旋管内壁焊缝打磨装置，包括两端的管道支撑机构、回转进给机构和打磨执行机构，所述管道支撑机构包括中心支撑座和若干可自锁的活动支撑脚，所述活动支撑脚沿周向均匀间隔、可伸缩地安装在中心支撑座上，所述回转进给机构包括轴向滑杆、回转伺服驱动装置、丝杆机构和轴向步进电机，所述轴向滑杆与丝杆机构相对应地沿轴向设置于两端管道支撑机构之间，所述轴向滑杆通过回转伺服驱动驱动旋转，所述丝杆机构通过轴向步进电机驱动控制，所述打磨执行机构通过移动平台可移动地安装在轴向滑杆上并通过丝杆机构带动沿轴向运动，所述打磨执行机构为可伸缩调节结构。

所述活动支撑脚通过电动推杆安装在中心支撑座上，所述活动支撑脚包括滑轮、支撑架、连接板和弹簧轴，所述连接板与电动推杆连接，所述支撑架固定安装在连接板上，所述滑轮通过弹簧轴可压缩地安装在连接板上。

所述支撑架设置于滑轮的两侧，所述支撑架的支撑端设有支撑垫。

所述若干活动支撑脚上分别安装有轴心对中测距传感器，所述轴心对中测距传感器连接到外部控制系统并通过外部控制系统对若干活动支撑脚的伸缩进行自调节对中控制。。

所述回转伺服驱动装置安装于中心支撑座的内侧，所述回转伺服驱动装置包括相互连接的伺服电机和减速器，所述减速器通过电气滑环与安装框架的端部连接，所述轴向滑杆固定在安装框架上。

所述丝杆机构包括滚珠丝杆和丝杆螺母支座，所述滚珠丝杆端部通过联轴器与轴向步进电机连接，所述移动平台通过轴向线性轴承装套在轴向滑杆上，所述移动平台与丝杆螺母支座连接。

所述打磨执行机构包括伸缩气缸、径向滑杆和安装平台，所述径向滑杆通过径向线性轴承装套在移动平台上，所述安装平台安装在径向滑杆上，所述伸缩气缸安装在移动平台上并驱动安装平台沿径向伸缩。

所述打磨执行机构还包括打磨电机和打磨铣刀盘，所述打磨铣刀盘通过打磨电机驱动，所述打磨电机和打磨铣刀盘能够通过安装平台带动沿径向运动。

所述打磨执行机构包括传感模组，所述传感模组安装在安装平台上，所述传感模组由电涡流传感器和视觉传感器系统组成，所述传感模组连接到外部控制系统并通过外部控制系统的视觉自动识别调整打磨执行机构的运动。

所述中心支撑座的外侧设有牵引连接结构。

有益效果

第一，在本发明中，管道支撑机构和打磨执行机构均能够沿径向进行伸缩调节，能够满足不同内径的螺旋管内壁焊缝打磨需要，且管道支撑机构能够进行自动轴心对中调节，保证打磨的准确性。

第二，在本发明中，管道支撑机构通过伸缩调节可以实现活动支撑脚的自锁与解锁，活动支撑脚达到自锁状态时，两端的管道支撑机构能够将整个装置稳定地固定在管道内，保证打磨过程的稳定性，活动支撑脚达到接锁状态时，使得整个装置能够沿管道内壁移动调整打磨位置，能够实现对长螺旋管的分段连续打磨。

第三，在本发明中，打磨执行机构能够通过回转进给机构控制旋转和沿轴心移动，从而能够准确地控制打磨执行机构沿螺旋管内壁的螺旋焊缝作螺旋进给运动，实现对螺旋管内壁的螺旋焊缝进行准确的机械化打磨。

第四，在本发明中，打磨执行机构通过传感模组能够对管道内壁焊缝进行识别、跟踪和检查，能够控制打磨执行机构实现自动化运动和打磨。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的平面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1和图2所示的一种螺旋管内壁焊缝打磨装置，包括两端的管道支撑机构、回转进给机构和打磨执行机构。

管道支撑机构包括中心支撑座4和三只可自锁的活动支撑脚3。中心支撑座4包括整体铸造的柱状中空支撑外壳和三个安装支架1，三个安装支架以120°为分度角沿周向均匀间隔地安装在支撑外壳上。支撑外壳的外侧端设有盖子，通过法兰连接，支撑外壳内部形成一定的安装空间。盖子的外侧端安装有牵引连接结构6，如牵引挂钩，用于与牵引装置连接牵引整个装置沿管道轴向移动。

三只活动支撑脚3分别通过电动推杆2可伸缩地安装在三个安装支架上。活动支撑脚3包括滑轮3-1、支撑架3-2、连接板3-3、弹簧轴3-4和支撑垫3-5。连接板3-3与电动推杆2连接，滑轮3-1通过弹簧轴3-4可压缩地安装在连接板3-3上，支撑架3-2固定安装在连接板3-3上，且位于滑轮3-1的两侧。支撑架3-2的支撑端设有支撑垫3-5，避免支撑架3-2与管道内壁之间形成刚性支撑。活动支撑脚3通过电动推杆2的伸缩调节可以实现自锁与解锁，自锁时滑轮3-1受管道内部压力产生收缩，支撑架3-2支撑在管道内壁，两端的管道支撑机构能够将整个装置稳定地固定在管道内，保证打磨过程的稳定性；当电动推杆2收缩，支撑架3-2缩回，滑轮3-1伸出与管道内壁抵触，活动支撑脚3达到接锁状态，使得整个装置能够沿管道内壁移动调整打磨位置，能够实现对长螺旋管的连续打磨。

各活动支撑脚3上分别安装有轴心对中红外测距传感器，红外测距传感器连接到外部控制系统，通过外部控制系统对各活动支撑脚3的伸缩进行控制，从而实现本装置的自动轴心对中调节。

回转进给机构位于两端的管道支撑机构之间，回转进给机构包括回转伺服驱动装置5、电气滑环7、轴向滑杆8、安装框架9、轴向步进电机10、联轴器11、滚珠丝杆12、轴承座13、移动平台14和丝杆螺母支座16。回转伺服驱动装置5安装在中心支撑座4的内侧，回转伺服驱动装置5包括相互连接的伺服电机和减速器，减速器通过电气滑环7与安装框架9的端部连接，通过伺服电机驱动安装框架9沿周向旋转。

两根轴向滑杆8沿轴向固定在安装框架9上，移动平台14通过两个轴向线性轴承可移动地装套在轴向滑杆8上。滚珠丝杆12沿轴向设置且与轴向滑杆8的位置相对应，滚珠丝杆12一端安装在轴承座13上，另一端通过联轴器11与轴向步进电机10连接，轴向步进电机10和轴承座13分别安装在安装框架9的两端。丝杆螺母支座16安装在滚珠丝杆12上形成丝杆螺母运动副，移动平台14与丝杆螺母支座16连接，通过轴向步进电机10驱动丝杆螺母运动副带动移动平台14沿轴向滑杆8运动。

打磨执行机构安装在移动平台14上，通过移动平台14带动沿轴向移动。打磨执行机构包括伸缩气缸17、径向滑杆18、安装平台19、传感模组20、打磨电机21和打磨铣刀盘22。两根径向滑杆18分别通过径向线性轴承装套在移动平台14上，安装平台19安装在径向滑杆18的顶端，伸缩气缸17安装在移动平台14上，通过伸缩气缸17驱动使得安装平台19能够沿径向进行伸缩。传感模组20安装在安装平台19上，传感模组20由电涡流传感器和视觉传感器系统组成，传感模组20连接到外部控制系统并通过外部控制系统的视觉自动识别调整打磨执行机构的运动。打磨电机21安装在传感模组20上方，打磨铣刀盘22安装在打磨电机21上并能够通过打磨电机21驱动旋转，用于对管道内壁焊缝进行切割和打磨。

该打磨装置的电气单元和传感器的供电和信号通过回转进给机构两端的电气滑环7联通到外部控制柜，打磨作业时通过外部控制系统控制打磨装置上的所有电气执行单元，从而实现对工件内壁焊缝的识别、跟踪、打磨与检查等作业。

Claims (10)

1.一种螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：包括两端的管道支撑机构、回转进给机构和打磨执行机构，所述管道支撑机构包括中心支撑座(4)和若干可自锁的活动支撑脚(3)，若干活动支撑脚(3)沿周向均匀间隔、可伸缩地安装在中心支撑座(4)上，所述回转进给机构包括轴向滑杆(8)、回转伺服驱动装置(5)、丝杆机构和轴向步进电机(10)，所述轴向滑杆(8)与丝杆机构相对应地沿轴向设置于两端管道支撑机构之间，所述轴向滑杆(8)通过回转伺服驱动(5)驱动旋转，所述丝杆机构通过轴向步进电机(10)驱动控制，所述打磨执行机构通过移动平台(14)可移动地安装在轴向滑杆(8)上并通过丝杆机构带动沿轴向运动，所述打磨执行机构为可伸缩调节结构。

2.根据权利要求1所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述活动支撑脚(3)通过电动推杆(2)安装在中心支撑座(4)上，所述活动支撑脚(3)包括滑轮(3-1)、支撑架(3-2)、连接板(3-3)和弹簧轴(3-4)，所述连接板(3-3)与电动推杆(2)连接，所述支撑架(3-2)固定安装在连接板(3-3)上，所述滑轮(3-1)通过弹簧轴(3-4)可压缩地安装在连接板(3-3)上。

3.根据权利要求2所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述支撑架(3-2)设置于滑轮(3-1)的两侧，所述支撑架(3-2)的支撑端设有支撑垫(3-5)。

4.根据权利要求1所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述若干活动支撑脚(3)上分别安装有轴心对中测距传感器，所述轴心对中测距传感器连接到外部控制系统并通过外部控制系统对若干活动支撑脚(3)的伸缩进行自调节对中控制。

5.根据权利要求1所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述回转伺服驱动装置(5)安装于中心支撑座(4)的内侧，所述回转伺服驱动装置(5)包括相互连接的伺服电机和减速器，所述减速器通过电气滑环(7)与安装框架(9)的端部连接，所述轴向滑杆(8)固定在安装框架(9)上。

6.根据权利要求1所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述丝杆机构包括滚珠丝杆(12)和丝杆螺母支座(16)，所述滚珠丝杆(12)端部通过联轴器(11)与轴向步进电机(10)连接，所述移动平台(14)通过轴向线性轴承装套在轴向滑杆(8)上，所述移动平台(14)与丝杆螺母支座(16)连接。

7.根据权利要求1所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述打磨执行机构包括伸缩气缸(17)、径向滑杆(18)和安装平台(19)，所述径向滑杆(18)通过径向线性轴承装套在移动平台(14)上，所述安装平台(19)安装在径向滑杆(18)上，所述伸缩气缸(17)安装在移动平台(14)上并驱动安装平台(19)沿径向伸缩。

8.根据权利要求7所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述打磨执行机构还包括打磨电机(21)和打磨铣刀盘(22)，所述打磨铣刀盘(22)通过打磨电机(21)驱动，所述打磨电机(21)和打磨铣刀盘(22)能够通过安装平台(19)带动沿径向运动。

9.根据权利要求1所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述打磨执行机构包括传感模组(20)，所述传感模组(20)由电涡流传感器和视觉传感器系统组成，所述传感模组(20)连接到外部控制系统并通过外部控制系统的视觉自动识别调整打磨执行机构的运动。

10.根据权利要求1所述螺旋管内壁焊缝打磨装置，其特征在于：所述中心支撑座(4)的外侧设有牵引连接结构(6)。