CN113894363A - 用于管道自动除漆的打磨装置及其打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于管道自动除漆的打磨装置及打磨方法，包括行走部分、传动部分、打磨部分、自动控制部分、动力部分以及支撑台部分，其中行走部分负责管道外壁的走行，传动部分负责连接行走部分以及动力源，打磨装置负责全面包围管道外壁并提供管道径向以及轴向的力完成管道外壁的打磨，自动控制系统通过控制直线往复电机对刮刀进行开合以完成安装拆卸以及简单的自动越障功能，动力部分负责为支撑台上方的普通电机以及支撑台下方的直线往复电机提供动力源，支撑台负责对两个电机以及打磨装置和自动控制部分的连接和支撑。本发明结构简单，能实现管道外壁的打磨。

Description

用于管道自动除漆的打磨装置及其打磨方法

技术领域

本发明涉及管道除漆打磨装置领域，具体涉及一种用于管道自动除漆的打磨装置及其打磨方法，能实现对管道外壁的除漆打磨。

背景技术

管道因工作环境等原因易被腐蚀，其外壁通常涂有油漆等进行防锈。管道长期使用时，油漆老化、脱落现象普遍存在，为了保证管道的耐腐蚀以及正常的使用，需要将外壁陈旧的油漆打磨，现在国内外主要的管道打磨方式仍为手动打磨，这种打磨方式不仅消耗了大量的人力物力，并且打磨效率以及打磨质量都不够高。并且在工程领域中，管道的安放位置常常位于地理条件较差的户外，而且管道距离较长，管道外壁常常存在各类凸起的障碍，增加了人工除漆的复杂性。

而当前尚无自动化打磨装置，为解决这一问题，因此开展相关研究，迫切需要设计一种管道自动除漆打磨装置。

发明内容

本发明的目的是为了实现管道除漆的自动化，提供一种用于管道自动除漆的打磨装置及打磨方法，主要是通过电机驱动橡胶轮胎在管道外壁行走，橡胶轮胎能通过安装后充气提供对管道的压紧力，提供足够的摩擦力进行走行；直线往复电机控制机械爪的开合，进而控制打磨部分的开合状态，从而实现自动控制状态。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种用于管道自动除漆的打磨装置，其包括行走部分、传动部分、打磨部分、自动控制部分、动力部分和支撑台。所述行走部分，其包括橡胶轮胎、圆柱滚子轴承、轮毂和轮轴，所述轮轴的第一安装端通过圆柱滚子轴承和所述大锥齿轮的第一端连接，所述轮轴的第二安装端通过轮毂和所述橡胶轮胎连接，所述轮轴能带动橡胶轮胎转动；所述传动部分，其包括传动轴、大锥齿轮、小锥齿轮、横轴、齿轮箱和电机，所述电机的外壳和所述支撑台上方的上表面固定连接，所述传动轴的第一端和所述电机的输出端连接，所述传动轴的第二端穿过齿轮箱通过齿轮组和所述横轴的中部连接，所述横轴的两端分别与所述小锥齿轮的第一端连接，所述小锥齿轮的第二端和所述大锥齿轮的第二端啮合，将电机动力转化为橡胶轮胎的转动。所述打磨部分，其包括左右两片结构相同的刮刀，通过支撑台滑槽安装于所述支撑台下方的固定位置上，能沿滑槽实现开合状态；所述自动控制部分，其包括直线往复电机、伸缩轴、连杆、上机械爪、下机械爪、轴套、固定装置和连接组件，所述连接组件，其包括螺栓和小螺栓，所述直线往复电机的外壳通过所述小螺栓固定安装于所述支撑台下方的第一安装端，所述直线往复电机的输出端和所述伸缩轴的第一端连接，所述伸缩轴的第二端穿过所述固定装置的第一安装端通过所述螺栓与所述轴套的第一安装端固定连接，所述上机械爪和所述下机械爪的第一端通过螺栓和所述打磨部分固定连接，所述上机械爪和所述下机械爪的第二端分别通过螺栓和所述固定装置的第二安装端连接，所述上机械爪和所述下机械爪的第三端分别与所述连杆的第一端连接，所述连杆的第二端和所述轴套的第二安装端连接，通过控制直线往复电机的开关进而控制机械爪的开合，从而控制打磨部分的开合；所述刮刀的中间平面与所述橡胶轮胎的中间平面重合。所述大锥齿轮、所述小锥齿轮和所述横轴均位于所述齿轮箱的内部；所述大锥齿轮、所述小锥齿轮和所述行走部分的数量为二，对称分布在所述横轴的两端，通过橡胶轮胎的充放气对管道外壁提供压紧力，保证装置的行走功能。所述电机和所述直线往复电机组成动力部分，所述电机为行走部分提供动力，所述直线往复电机为自动控制部分提供动力实现控制打磨装置的开合状态，通过直线往复电机对刮刀进行开闭的功能，能实现安装拆卸便捷，且能通过开闭刮刀实现避障。所述上机械爪和所述下机械爪组成机械爪，所述连杆、所述上机械爪和所述下机械爪的数量为二，对称分布在所述轴套的两侧，所述轴套、所述固定装置和所述伸缩轴的轴线在同一条直线上；所述机械爪的行程是所述滑槽长度的一半。

本发明的另外一方面，提供一种用于管道自动除漆的打磨装置的打磨方法，其包括如下步骤：

S1、在工作之前，根据需要打磨管道的管径，更换对应管道半径的刮刀，并调节行走部分中对称安装在齿轮箱两端轮轴的间距；

S2、将两片相同结构的刮刀的第一安装端通过螺栓与机械爪第一端的螺孔连接，将两片相同结构的刮刀的第二安装端和支撑台的滑槽配合，并添加润滑油保证刮刀在滑槽滑动不卡死；

S3、启动位于支撑台下方的直线往复电机，将两片相同结构的刮刀通过机械爪打开，此时伸缩轴伸长量最大，保持张开状态；

S4、将装置在管道外壁上安装时，保证刮刀与未充气的橡胶轮胎的中心在一个水平面上，当调整完毕后，启动直线往复电机，将刮刀内壁和管道外壁贴合，保证橡胶轮胎中心面不会发生偏移从而始终提供对管道的张紧力；

S5、对橡胶轮胎进行充气，直至橡胶轮胎与管道外壁有足够的预紧力，保证运行过程中的平稳不会脱离；

S6、安装完成后，启动支撑台上方的电机，通过传动部分控制两橡胶轮胎的行走，对管道外壁进行打磨。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明支撑架的上方和侧方均有电机，可以保证轮胎在管道外壁的自动行走，刮刀可以自动开闭。

(2)本发明通过行走部分、传动部分、打磨部分、自动控制部分、电机及支撑台，能够利用电机的动力转化为管道外壁走行的橡胶轮转动，橡胶轮胎能通过安装后充气提供对管道的压紧力，进而提供足够的摩擦力进行走行，刮刀的中心面与橡胶轮胎的中心面位于同一平面且装置的重心位于正中央，保证平稳坐在管道的外壁，运行过程中更稳定。

(3)本发明的自动控制部分通过控制直线往复电机控制机械爪的开合，进而控制打磨部分的开合状态，通过打开打磨部分进行拆卸以及安装以及简单的越障功能，通过闭合打磨部分对管道外壁施加力实现整周打磨，将开闭功能与电机相互结合，通过机械爪的行程改变刮刀状态，将刮刀与滑槽相配合，从而实现自动控制状态。

(4)本发明将行走功能以及除漆功能以及控制开闭状态集合到一个装置，使其相互配合，以尽可能简单的结构实现了自动化除漆过程，节省了除漆过程的人工成本。

(5)本发明中装置的特殊结构，刮刀可以通过螺栓进行拆卸，进而更换不同的刮刀，以适应不同管径的打磨，轮胎的改变充气状态也可以提供不同管径的张紧力。

(6)当本发明装置在运行过程中，遭遇焊缝等较小的障碍时，可以通过改变直线往复电机的状态使得打开闭合的刮刀，实现简单的越障。

(7)本发明的刮刀结构为全包围且对管道外壁有一定的压紧力，能够保证打磨的全面高效。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为自动控制部分结构示意图；

图3为齿轮箱内部传动部分以及行走部分的结构示意图；

图4为齿轮箱内部传动部分的结构示意图；

图5为支撑台通过滑槽与左右两片刮刀连接的结构示意图；

图6为自动控制部分与左右两片刮刀分别连接的结构示意图；

图7为齿轮箱壳体内部示意图；

图8为打磨管道流程图。

附图标记：

电机1，支撑台2，刮刀3，齿轮箱4，圆柱滚子轴承5，轮轴6，橡胶轮胎7，上机械爪8，螺栓9，下机械爪10，上连杆11，轴套12，固定装置13，小螺栓14，直线往复电机15，伸缩轴16，大锥齿轮17，小锥齿轮18，传动轴19，横轴20，轮毂21。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件能以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制本发明要求保护的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种管道自动除漆打磨装置，包括电机1、支撑台2、左右刮刀3、齿轮箱4、轴承5、轮轴6、橡胶轮胎7。如图2所示，机械爪8与10通过螺栓9与左右刮刀固定连接，连杆11一端与机械爪8和10连接，其第二端通过螺栓与轴套12配合，轴套12通过螺栓固定伸缩轴16，固定装置13起到承受轴的作用，直线往复电机15通过小螺栓14与支撑台2相连接，通过控制直线往复电机15能控制伸缩轴16的伸缩，进而通过连杆11控制机械爪8的开闭状态，进而控制左右刮刀3的开闭。

如图3与图4所示为齿轮箱内部传动系统，其中传动轴19一端与电机1相连，其第二端通过小锥齿轮18与大锥齿轮17相配合将动力传到横轴20，横轴20其第二端同样通过小锥齿轮18与大锥齿轮17相配合将动力传到轮轴6，轮轴6其第二端与轮毂21连接驱动橡胶轮胎7转动，橡胶轮胎7能提供足够的摩擦力进行走行且能通过充气放气提高安装拆卸的便捷。

如图5所示，打磨装置左右刮刀3通过支撑台2的滑槽相配合，左右刮刀3能沿着滑槽进行移动，进而改变开闭状态。

如图6所示，直线往复电机15输出动力给伸缩轴16，使其实现伸缩功能，伸缩轴16通过伸缩改变轴套12的位置，进而改变连杆11的位置，连杆11其第二端通过螺栓9与机械爪8和10相连，连杆11的位置改变导致机械爪8和10的改变，刮刀3通过螺栓与机械爪8和10固定连接。

如图7所示，各个轴通过轴承与齿轮箱4的孔相配合；其中传动轴19通过轴承安装于齿轮箱b孔处，横轴20通过轴承安装于齿轮箱的d和e孔处，两个伸缩轴分别通过a和c将动力传递给两轮。

本发明的工作原理是：将电机1首先固定在支撑台2上，刮刀3与机械爪8相连，通过滑槽以及直线往复电机15与小螺栓14和支撑台2连接。

①行走与传动部分：电机1与传动轴19相连接，通过齿轮箱4中的传动部分，将动力传递到轮轴8以及轮毂21上，进而带动橡胶轮胎7旋转进行走行，其中传动部分的工作原理为，通过轴承5将电机1输出的传动轴19的动力传递给小锥齿轮18，小锥齿轮18通过与左右两边大锥齿轮17配合将动力传递到横轴20，再通过横轴20的其第二端小锥齿轮18与大锥齿轮17配合传递到两个轮轴6上，以此实现改变电机1的输出方向为管道外壁的前进方向，其中各个轴与齿轮箱均通过圆柱滚子轴承5进行配合。

两轮胎通过橡胶充气保证对管道提供压紧力以保证行走的平稳，其中两轮胎7与刮刀3的平面重合，以保证在管道的中心位置行走，确保行走平稳。

一种刮刀打磨一个直径的管道，如需打磨不同的直径管道能通过更换不同直径的刮刀进行打磨

②控制部分：直线往复电机15与支撑台2通过小螺栓14连接，直线往复电机15输出形式为使伸缩轴16伸缩，伸缩轴16固定在固定装置13上，通过轴套12与螺栓9和连杆11连接，连杆11与机械爪8和10通过螺栓9连接，当直线往复电机15输出动力时，伸缩轴16进行伸缩能带动轴套12与连杆11运动，连杆11再推动机械爪8和10开闭，机械爪8和10与刮刀3通过螺栓9连接，机械爪的开闭带动刮刀3的开闭，开状态能完成安装、拆卸、简单越障功能；闭状态通过直线往复电机15传递的闭合力，对管道外壁施加压力，当行走部分运动时，完成对管道外壁的整周打磨。

行走部分以及控制部分的动力源最终安装于支撑台，保证运行过程中的平稳以及整体设备的结构简单。

如图8所示，除漆过程包括以下步骤：

S1、在工作之前，根据需要打磨管道的管径，更换对应管道半径的刮刀3，并调节行走部分中对称安装在齿轮箱4两端轮轴6的间距；不同刮刀3除半径有所不同外，其余结构相同，都可以与机械爪以及滑槽配合，根据不同的管径调节不同的刮刀3在滑槽内行程，保证可以顺利的安装和拆卸，对于不同的管径，行走部分的两个橡胶轮胎7可以控制轮毂21半径以及橡胶轮胎7内充气的多少控制张紧力。

S2、将两片相同结构的刮刀3的第一安装端通过螺栓9与机械爪第一端的螺孔连接，保证连接的稳定，将两片相同结构的刮刀3的第二安装端和支撑台2的滑槽配合，并添加润滑油保证刮刀3工作平稳，在滑槽滑动不卡死；机械爪的行程应保证与滑槽匹配从而保证结构的正常工作不卡死，直线往复电机15与电机1在支撑台2上通过螺栓9连接，结构的重心位于正中央同时保证了整个装置在管道外壁的平稳。

S3、启动位于支撑台2下方的直线往复电机15，将两片相同结构的刮刀3通过机械爪打开，此时伸缩轴16伸长量最大，将两片相同结构的刮刀3张开，保持张开状态。

S4、将装置在管道外壁上安装时，保证刮刀3与未充气的橡胶轮胎7的中心在一个水平面上，此时橡胶轮胎7中未充满气，橡胶轮胎7与管道外壁之间处于未涨紧状态，从而保证安装过程中的调整；当调整完毕后，启动直线往复电机15，将刮刀3的内壁和管道外壁贴合，保证橡胶轮胎7的中心面不会发生偏移从而始终提供对管道的张紧力。

S5、对橡胶轮胎7进行充气，直至橡胶轮胎7与管道外壁有足够的预紧力，保证运行过程中的平稳不会脱离，两橡胶轮胎7对外壁的涨紧保证刮刀3在管道外壁的稳定，刮刀3对管道外壁的贴合保证两橡胶轮胎7中心面不会发生偏移从而始终提供对管道的张紧力。

S6、安装完成后，启动支撑台2上方的电机1，电机1输出给传动轴19动力，通过齿轮箱4内部传动结构，将动力传递给两橡胶轮胎7，此时刮刀3保持闭合状态，装置开始运行，对管道外壁进行打磨。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明能有而各种更改和变化。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。因注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (2)

1.一种用于管道自动除漆的打磨装置，其包括行走部分、传动部分、打磨部分、自动控制部分、动力部分和支撑台，其特征在于，

所述行走部分，其包括橡胶轮胎、圆柱滚子轴承、轮毂和轮轴，所述轮轴的第一安装端通过圆柱滚子轴承和所述大锥齿轮的第一端连接，所述轮轴的第二安装端通过轮毂和所述橡胶轮胎连接，所述轮轴能带动橡胶轮胎转动；所述传动部分，其包括传动轴、大锥齿轮、小锥齿轮、横轴、齿轮箱和电机，所述电机的外壳和所述支撑台上方的上表面固定连接，所述传动轴的第一端和所述电机的输出端连接，所述传动轴的第二端穿过齿轮箱通过齿轮组和所述横轴的中部连接，所述横轴的两端分别与所述小锥齿轮的第一端连接，所述小锥齿轮的第二端和所述大锥齿轮的第二端啮合，将电机动力转化为橡胶轮胎的转动；

所述打磨部分，其包括左右两片结构相同的刮刀，通过支撑台滑槽安装于所述支撑台下方的固定位置上，能沿滑槽实现开合状态；所述自动控制部分，其包括直线往复电机、伸缩轴、连杆、上机械爪、下机械爪、轴套、固定装置和连接组件，所述连接组件，其包括螺栓和小螺栓，所述直线往复电机的外壳通过所述小螺栓固定安装于所述支撑台下方的第一安装端，所述直线往复电机的输出端和所述伸缩轴的第一端连接，所述伸缩轴的第二端穿过所述固定装置的第一安装端通过所述螺栓与所述轴套的第一安装端固定连接，所述上机械爪和所述下机械爪的第一端通过螺栓和所述打磨部分固定连接，所述上机械爪和所述下机械爪的第二端分别通过螺栓和所述固定装置的第二安装端连接，所述上机械爪和所述下机械爪的第三端分别与所述连杆的第一端连接，所述连杆的第二端和所述轴套的第二安装端连接，通过控制直线往复电机的开关进而控制机械爪的开合，从而控制打磨部分的开合；所述刮刀的中间平面与所述橡胶轮胎的中间平面重合；

所述大锥齿轮、所述小锥齿轮和所述横轴均位于所述齿轮箱的内部；所述大锥齿轮、所述小锥齿轮和所述行走部分的数量为二，对称分布在所述横轴的两端，通过橡胶轮胎的充放气对管道外壁提供压紧力，保证装置的行走功能；

所述电机和所述直线往复电机组成动力部分，所述电机为行走部分提供动力，所述直线往复电机为自动控制部分提供动力实现控制打磨装置的开合状态，通过直线往复电机对刮刀进行开闭的功能，能实现安装拆卸便捷，且能通过开闭刮刀实现避障；

所述上机械爪和所述下机械爪组成机械爪，所述连杆、所述上机械爪和所述下机械爪的数量为二，对称分布在所述轴套的两侧，所述轴套、所述固定装置和所述伸缩轴的轴线在同一条直线上；所述机械爪的行程是所述滑槽长度的一半。

2.一种根据权利要求1所述的用于管道自动除漆的打磨装置的打磨方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、在工作之前，根据需要打磨管道的管径，更换对应管道半径的刮刀，并调节行走部分中对称安装在齿轮箱两端轮轴的间距；

S2、将两片相同结构的刮刀的第一安装端通过螺栓与机械爪第一端的螺孔连接，将两片相同结构的刮刀的第二安装端和支撑台的滑槽配合，并添加润滑油保证刮刀在滑槽滑动不卡死；

S3、启动位于支撑台下方的直线往复电机，将两片相同结构的刮刀通过机械爪打开，此时伸缩轴伸长量最大，保持张开状态；

S4、将装置在管道外壁上安装时，保证刮刀与未充气的橡胶轮胎的中心在一个水平面上，当调整完毕后，启动直线往复电机，将刮刀内壁和管道外壁贴合，保证橡胶轮胎中心面不会发生偏移从而始终提供对管道的张紧力；

S5、对橡胶轮胎进行充气，直至橡胶轮胎与管道外壁有足够的预紧力，保证运行过程中的平稳不会脱离；

S6、安装完成后，启动支撑台上方的电机，通过传动部分控制两橡胶轮胎的行走，对管道外壁进行打磨。

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