CN112388487B - 一种管道焊接自动打磨设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道焊接自动打磨设备及其使用方法，属于机械加工领域，包括：外壳，包括斜轴固定板和斜轴，斜轴安装在斜轴固定板内，斜轴固定板安装在外壳的前面和背面，电机，所述电机上设有电机支架，电机与电机支架之间通过螺栓连接，端面轮，所述端面轮上设有端面轮轴，端面轮轴安装在端面轮内部，且端面轮与端面轮轴之间转动连接，粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮能够适应圆形管壁的弧面并能够以大接触面积对管壁进行打磨，整个设备能够自动的沿管壁轴向运动，自动完成一整圈的打磨。

Description

一种管道焊接自动打磨设备及其使用方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种管道焊接自动打磨设备及其使用方法。

背景技术

焊接工件时，往往需要对工件进行预处理，因为氧化层或锈迹在焊接过程中会对工件与溶池产生一定的隔离效应从而影响焊接强度，更会在焊接时产生氧化导致焊缝夹杂气泡，而无锈迹的工件焊接后，其焊点位置抗拉强度最高，且没有焊接缺陷，由于高压罐体绝对不允许出现气孔等影响强度的缺陷存在，所以对高强度连接类工件焊接时一定要除锈。

针对钢管等环形工件，由于目前常规的打磨设备如砂带机、磨光机、角向磨光机等往往是以打磨平面为目的而设计制造的，难以均匀而高效地在弧面上将铁锈打磨干净，人工使用砂纸、纱布等物品进行打磨时，极易存在打磨不到位，打磨过头，打磨纹理杂乱无章等情况，小直径的钢管可在车床上打磨抛光，大直径的耐压管道难以搬运、旋转，人工打磨费时费力，效率低下，且打磨不均匀，打磨质量无法保证，故目前需要一种针对圆弧板状工件或环形工件的打磨设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道焊接自动打磨设备及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种管道焊接自动打磨设备，包括：外壳、电机和端面轮三部分组成；

其中外壳，包括斜轴固定板和斜轴，所述斜轴安装在斜轴固定板内，所述斜轴固定板安装在外壳的前面和背面，外壳用于固定和连接各个零部件，斜轴倾斜安装，可使设备在打磨时可自动周向运动，自动完成一整圈管道内外壁的打磨。

电机，所述电机上设有电机支架，所述电机与电机支架之间通过螺栓连接，所述电机支架下方通过螺栓固定连接有楔形垫块，所述楔形垫块通过螺栓固定在外壳的底端内表面上，楔形垫块用于将电机垫起一定角度，所述楔形垫块的上表面与底面所成夹角与斜轴倾斜角度相同，设置的楔形垫块与电机支架之间通过螺栓固定连接，楔形垫块与电机支架之间垫有橡胶垫层，设置的电机用于提供打磨动力，电机通过电缆外接电源进行供电。

端面轮，端面轮上设有端面轮轴，所述端面轮轴安装在端面轮内部，且端面轮与端面轮轴之间转动连接，端面轮用于设备打磨时抵住钢管端面，降低设备在钢管上进行周向运行时的阻力。

优选的，所述斜轴固定板设置有四个，且四个斜轴固定板焊接在外壳上，四个所述斜轴固定板内分别卡接有弹簧半月板，所述弹簧半月板一侧焊接有弹簧，焊接在外壳正面的两个所述斜轴固定板高度低于焊接在外壳背面的两个所述斜轴固定板，弹簧半月板用于将弹簧固定在斜轴固定板内，斜轴固定板为圆弧槽形，使得两根斜轴之间的距离可以在一定范围内调节，以适应不同壁厚的管道。

优选的，所述斜轴两端外侧套接有斜轴套，所述斜轴固定板内侧设置有斜面，所述斜轴套与斜面滑动连接，斜轴套使得斜轴在倾斜状态下能够正常转动，斜轴套与斜面接触，并被弹簧压紧。

优选的，所述电机输出端平键连接有主动同步带轮，所述斜轴中部过盈配合连接有从动同步带轮，所述主动同步带轮和从动同步带轮外侧套有同步带，所述同步带同时与主动同步带轮和从动同步带轮啮合，从动同步带轮安装在粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮之间，同步带用于在主动同步带轮和从动同步带轮之间传递扭矩。

优选的，所述外壳中间开设有凹槽，所述凹槽贯穿外壳的前面和背面，所述外壳的前面和背面的外侧面通过螺栓固定连接有端面轮支架，所述端面轮支架上通过螺栓安装有端面轮轴，所述端面轮轴外侧转动连接有端面轮，所述端面轮高度与凹槽底部相等，凹槽用于对待打磨的钢管进行让位，使得整个设备能够较好的夹持在管壁上，端面轮可在端面轮轴上转动。

优选的，所述斜轴上过盈配合连接有粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮，其中，粗橡胶砂轮安装在斜轴的低端，细橡胶砂轮安装在斜轴的高端，粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮均为圆鼓形，能够适应圆形管壁的弧面，且粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮均有一定弹性，能够以大接触面积对管壁进行打磨。

一种管道焊接自动打磨设备及其使用方法，方法如下：

步骤一：启动设备后，以设备左半边为例，电机产生顺时针方向的扭矩，并将扭矩通过其输出轴输出至主动同步带轮，由于同步带与主动同步带轮啮合，故同步带右侧被拉紧，由于同步带同时与从动同步带轮啮合，故同步带将主动同步带轮的扭矩传递到从动同步带轮上，由于从动同步带轮与斜轴过盈配合连接，于是从动同步带轮带动斜轴顺时针旋转，斜轴带动粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮顺时针转动，与之相反的，设备右半边的工作情况与左半边相似，但电机产生的是逆时针方向的扭矩，最终带动粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮逆时针转动；

步骤二：将凹槽卡在待打磨的管道端口，由于钢管壁厚往往比两组粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮之间的最小距离要厚，当钢管管壁卡入两组粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮之间时，两组粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮之间会分开一定距离，斜轴套克服弹簧的弹力向外侧移动，由于弹簧的弹力，两组粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮在旋转的过程中夹住管壁开始打磨；

步骤三：由于设备左半边的粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮是顺时针旋转，设备右边的粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮为逆时针旋转，故两组粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮将管壁向凹槽深处拉扯，直到钢管端面抵住端面轮，由于斜轴存在一定角度，粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮在管壁上倾斜打磨，产生一定量的周向分力使得整个设备有向着粗橡胶砂轮一边移动的趋势；

步骤四：在端面轮的辅助以及粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮在管壁上产生的周向分力的共同作用下，整台设备自动向着斜轴低端方向也就是粗橡胶砂轮一边缓慢前进，直到完成一整圈的打磨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮均设计为圆鼓形，能够适应圆形管壁的弧面，且粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮均有一定弹性，能够以大接触面积对管壁进行打磨，并且实现对圆弧形进行表面进行打磨，大大提高打磨的效率。

2、使用两种砂轮分工合作，粗橡胶砂轮用于快速除去钢管上的锈迹和毛刺，打磨强度高，细橡胶砂轮能够对管壁进行细致的打磨，并使管壁表面光洁度提高，在快速去除锈迹的同时保证表面不至于粗糙而残留细小杂物影响最终焊接强度。

3、设备左右两边的两个电机分别顺时针、逆时针旋转，使得两组粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮将管壁向凹槽深处拉扯，使得整个设备牢牢卡在管壁上，粗橡胶砂轮和细橡胶砂轮在管壁上倾斜打磨，使得整个设备能够自动的沿管壁轴向运动，自动完成一整圈的打磨。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1中F处的放大结构示意图；

图3为本发明正视结构示意图；

图4为图3中A-A处的剖视结构示意图；

图5为图3中A-A处剖面的轴测结构示意图；

图6为本发明中斜轴固定板的正视结构示意图；

图7为图6中B-B处的剖视结构示意图。

图中：1、外壳；101、凹槽；2、斜轴固定板；201、弹簧半月板；202、弹簧；203、斜面；3、粗橡胶砂轮；4、细橡胶砂轮；5、斜轴；501、斜轴套；6、电机；601、电机支架；602、楔形垫块；603、主动同步带轮；604、从动同步带轮；605、同步带；7、端面轮；701、端面轮支架；702、端面轮轴。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅附图1-7，一种管道焊接自动打磨设备，包括：外壳1、电机6和端面轮7三部分组成。

其中外壳1包括斜轴固定板2和斜轴5，斜轴5安装在斜轴固定板2内，斜轴固定板2安装在外壳1的前面和背面。

电机6上设有电机支架601，电机6与电机支架601之间通过螺栓连接。

端面轮7上设有端面轮轴702，端面轮轴702安装在端面轮7内部，且端面轮7与端面轮轴702之间转动连接。

在进一步的实施例中，外壳1用于固定和连接设备中各个零部件，斜轴5倾斜安装，可使设备在打磨时可周向运动，完成一整圈管道内外壁的打磨，斜轴固定板2用于安装斜轴5，可使斜轴5在倾斜状态下正常转动，在电机6的尾部连接有供电电缆，电机6提供主要打磨动力，由于斜轴5倾斜安装，故电机6同样倾斜安装，电机6的输出轴与斜轴5同轴设置，端面轮7用于设备打磨时抵住钢管端面，降低设备在钢管上进行周向运行时的阻力，使设备能够正常的在钢管管壁上运动。

具体的，请参阅图1、图2和图3，斜轴固定板2设置有四个，且四个斜轴固定板2焊接在外壳1上，四个斜轴固定板2内分别卡接有弹簧半月板201，弹簧半月板201一侧焊接有弹簧202，焊接在外壳1正面的两个斜轴固定板2高度低于焊接在外壳1背面的两个斜轴固定板2，斜轴5上过盈配合连接有粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4，其中，粗橡胶砂轮3安装在斜轴5的低端，细橡胶砂轮4安装在斜轴5的高端。

在进一步的实施例中，弹簧半月板201用于将弹簧202固定在斜轴固定板2内，斜轴固定板2为圆弧槽形，使得两根斜轴5之间的距离可以在一定范围内调节，以适应不同壁厚的管道；弹簧202使得两组粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4能够夹紧管道壁，保持良好的打磨效果。

为了使粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4能够在管壁上倾斜打磨并产生周向动力，斜轴固定板2分高低位置安装，使得斜轴5能够倾斜安装，粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4均为圆鼓形，能够适应圆形管壁的弧面，且粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4均有一定弹性，能够以大接触面积对管壁进行打磨，粗橡胶砂轮3的颗粒粗，用于快速除去钢管上的锈迹和毛刺，打磨强度高，细橡胶砂轮4的颗粒细，能够对管壁进行细致的打磨，并使管壁表面光洁度提高，打磨时，由粗橡胶砂轮3首先对管壁打磨，之后随着设备在管壁上周向行进，细橡胶砂轮4对粗橡胶砂轮3打磨过的管壁进行第二次打磨，使管壁光洁干净。

具体的，请参阅图2、图3和图7，斜轴5两端外侧套接有斜轴套501，斜轴固定板2内侧设置有斜面203，斜轴套501与斜面203滑动连接。

在进一步的实施例中，斜轴套501的内部安装有轴承，轴承与斜轴套501倾斜的角度一致，使得斜轴5在倾斜状态下能够正常转动，斜轴套501与斜面203接触，并被弹簧202压紧，使斜轴套501可以安装固定在斜轴固定板2上。

具体的，请参阅图4和图5，电机支架601下方通过螺栓固定连接有楔形垫块602，楔形垫块602通过螺栓固定在外壳1的底端内表面上。

在进一步的实施例中，楔形垫块602用于将电机6垫起一定角度，楔形垫块602的上表面与底面所成夹角与斜轴5倾斜角度相同，楔形垫块602上表面与电机支架601下表面接触，楔形垫块602下表面与外壳1底部内表面接触。

具体的，请参阅图4和图5，电机6输出端平键连接有主动同步带轮603，斜轴5中部过盈配合连接有从动同步带轮604，主动同步带轮603和从动同步带轮604外侧套有同步带605，同步带605同时与主动同步带轮603和从动同步带轮604啮合。

在进一步的实施例中，从动同步带轮604安装在粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4之间，同步带605用于在主动同步带轮603和从动同步带轮604之间传递扭矩，使得粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4能够正常对管壁进行打磨。

具体的，请参阅图1、图2和图3，外壳1中间开设有凹槽101，凹槽101贯穿外壳1的前面和背面，外壳1的前面和背面的外侧面通过螺栓固定连接有端面轮支架701，端面轮支架701上通过螺栓安装有端面轮轴702，端面轮轴702外侧转动连接有端面轮7，端面轮7高度与凹槽101底部相等。

在进一步的实施例中，凹槽101用于对待打磨的钢管进行让位，使得整个设备能够较好的夹持在管壁上，端面轮7可在端面轮轴702上转动，实际使用操作时，端面轮7接触到待打磨的钢管端面，随着设备在管壁上周向缓慢运动，端面轮7在钢管端面上滚动，极大地降低设备周向运动的运行阻力。

一种管道焊接自动打磨设备的使用方法，方法如下：

步骤一：启动设备后，以设备左半边为例，电机6产生顺时针方向的扭矩，并将扭矩通过其输出轴输出至主动同步带轮603，由于同步带605与主动同步带轮603啮合，故同步带605右侧被拉紧，由于同步带605同时与从动同步带轮604啮合，故同步带605将主动同步带轮603的扭矩传递到从动同步带轮604上，由于从动同步带轮604与斜轴5过盈配合连接，于是从动同步带轮604带动斜轴5顺时针旋转，斜轴5带动粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4顺时针转动，与之相反的，设备右半边的工作情况与左半边相似，但电机6产生的是逆时针方向的扭矩，最终带动粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4逆时针转动；

步骤二：将凹槽101卡在待打磨的管道端口，由于钢管壁厚往往比两组粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4之间的最小距离要厚，当钢管管壁卡入两组粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4之间时，两组粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4之间会分开一定距离，斜轴套501克服弹簧202的弹力向外侧移动，由于弹簧202的弹力，两组粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4在旋转的过程中夹住管壁开始打磨。

步骤三：由于设备左半边的粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4是顺时针旋转，设备右边的粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4为逆时针旋转，故两组粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4将管壁向凹槽101深处拉扯，直到钢管端面抵住端面轮7，由于斜轴5存在一定角度，粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4在管壁上倾斜打磨，产生一定量的周向分力使得整个设备有向着粗橡胶砂轮3一边移动的趋势。

步骤四：在端面轮7的辅助以及粗橡胶砂轮3和细橡胶砂轮4在管壁上产生的周向分力的共同作用下，整台设备自动向着斜轴5低端方向也就是粗橡胶砂轮3一边缓慢前进，直到完成一整圈的打磨。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种管道焊接自动打磨设备，其特征在于，包括：

外壳（1），包括斜轴固定板（2）和斜轴（5），所述斜轴（5）安装在斜轴固定板（2）内，所述斜轴固定板（2）安装在外壳（1）的前面和背面；

电机（6），所述电机（6）上设有电机支架（601），所述电机（6）与电机支架（601）之间通过螺栓连接；

端面轮（7），所述端面轮（7）上设有端面轮轴（702），所述端面轮轴（702）安装在端面轮（7）内部，且端面轮（7）与端面轮轴（702）之间转动连接；

所述斜轴固定板（2）设置有四个，且四个斜轴固定板（2）焊接在外壳（1）上，四个所述斜轴固定板（2）内分别卡接有弹簧半月板（201），所述弹簧半月板（201）一侧焊接有弹簧（202），焊接在外壳（1）正面的两个所述斜轴固定板（2）高度低于焊接在外壳（1）背面的两个所述斜轴固定板（2）；

所述斜轴（5）两端外侧套接有斜轴套（501），所述斜轴固定板（2）内侧设置有斜面（203），所述斜轴套（501）与斜面（203）滑动连接；

所述外壳（1）中间开设有凹槽（101），所述凹槽（101）贯穿外壳（1）的前面和背面，所述外壳（1）的前面和背面的外侧面通过螺栓固定连接有端面轮支架（701），所述端面轮支架（701）上通过螺栓安装有端面轮轴（702），所述端面轮轴（702）外侧转动连接有端面轮（7），所述端面轮（7）高度与凹槽（101）底部相等，将凹槽（101）卡在待打磨的管道端口，端面轮（7）、粗橡胶砂轮（3）、细橡胶砂轮（4）在管壁上产生的周向分力，整台设备自动向着斜轴（5）低端方向缓慢前进，直到完成一整圈的打磨；

所述斜轴（5）上过盈配合连接有粗橡胶砂轮（3）和细橡胶砂轮（4），其中，粗橡胶砂轮（3）安装在斜轴（5）的低端，细橡胶砂轮（4）安装在斜轴（5）的高端。

2.根据权利要求1所述的一种管道焊接自动打磨设备，其特征在于：所述电机支架（601）下方通过螺栓固定连接有楔形垫块（602），所述楔形垫块（602）通过螺栓固定在外壳（1）的底端内表面上。

3.根据权利要求2所述的一种管道焊接自动打磨设备，其特征在于：所述电机（6）输出端平键连接有主动同步带轮（603），所述斜轴（5）中部过盈配合连接有从动同步带轮（604），所述主动同步带轮（603）和从动同步带轮（604）外侧套有同步带（605），所述同步带（605）同时与主动同步带轮（603）和从动同步带轮（604）啮合。

4.一种管道焊接自动打磨设备的使用方法，基于权利要求1-3任意一项管道焊接自动打磨设备实现，其特征在于，方法如下：

步骤一：启动设备后，电机（6）带动斜轴（5）旋转，斜轴（5）带动粗橡胶砂轮（3）和细橡胶砂轮（4）转动；

步骤二：将凹槽（101）卡在待打磨的管道端口，两组粗橡胶砂轮（3）和细橡胶砂轮（4）夹住管壁开始打磨；

步骤三：由于斜轴（5）存在角度，粗橡胶砂轮（3）和细橡胶砂轮（4）在管壁上倾斜打磨，产生周向分力；

步骤四：整台设备向着斜轴（5）低端方向缓慢前进，直到完成一整圈的打磨。

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