CN116787311A - 一种立式的管道内壁抛光装置及抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超精密加工的技术领域，公开了一种立式的管道内壁抛光装置及抛光方法。包括机架、抛光头升降单元、管道夹持旋转单元、抛光头单元、抛光液循环单元；抛光头升降单元和管道夹持旋转单元固定在机架上；抛光头单元固定在抛光头升降单元上；抛光液收集盒固定在机架上，并与液压旋转接头共同组成抛光液循环更新单元；管道夹持旋转单元借助于旋转平台和液压伸缩杆可实现不同直径管道的定心夹持；抛光头单元借助于液压伸缩装置可实现抛光垫与不同直径管道的自适应贴合。本发明结构简单，上下料方便，抛光头对不同直径管道的自适应能力强，抛光液可循环更新，能够显著提高加工效率和质量。

Description

一种立式的管道内壁抛光装置及抛光方法

技术领域

本公开涉及超精密加工技术领域，尤其涉及一种立式的管道内壁抛光装置及抛光方法。

技术背景

管道作为一种重要的物质运送手段，广泛应用于多行业，多领域。比如固体、粉体颗粒的输送；液体、气体的输送等。而随着机械工业、航天航空和民用工业的高速发展，所需管道的形式和数量不断增多，其使用要求越来越严格。比如发动机的进气、排气管道，因其内壁粗糙不光滑会引起管道内部油污堵塞的问题，使得发动机工作不稳定，降低其使用寿命；金属模具的圆柱形型腔，因其内壁的毛刺、凹坑等缺陷会导致注塑的零件表面缺陷“复印”，影响其使用精度。因此，对于管道内壁进行精加工是社会发展和科技进步过程中亟待解决的问题。

现阶段的管道内壁抛光方法中，所使用的抛光装置大都采用比较传统的卧式内壁抛光装置，许多学者和相关企业已经做了大量的研究。但仍然存在一定问题，具体问题如下：

1.对于同一管道变径的内壁，传统的卧式内壁抛光装置具有装夹困难，抛光困难等问题；

2.对于同一管道不同直径的内壁，传统的卧式内壁抛光装置需要配置对应直径的抛光头。比如对于大口径管道内壁使用小口径抛光头，会使得抛光头难以与其实现有效贴合，降低了加工效率；

3.传统的卧式抛光装置多采用干抛的方式，在一定程度上会导致待加工管道内壁的烧伤，降低加工质量。

发明内容

本发明提供一种立式的管道内壁抛光装置及抛光方法，以期解决对于传统卧式内壁抛光装置对于变径的管道内壁装夹困难、抛光效率低、抛光质量差的问题。本公开的技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种立式的管道内壁抛光装置，所述一种立式的管道内壁抛光装置包括：机架、抛光头升降单元、管道夹持旋转单元、抛光头单元、抛光液循环单元；

所述抛光头升降单元，安装在所述机架上面板上，用于控制所述抛光头单元在管道内壁的沿Z向上下移动，使其能够到达管道内壁的任意位置；

所述管道夹持旋转单元，安装在所述机架上，所述管道夹持旋转单元还包括所述管道夹持单元和所述管道旋转单元，所述管道夹持单元用于夹持并定心不同直径的所述管道，所述管道旋转单元用于辅助定位所述管道并带动所述管道转动；

所述抛光头单元，安装在所述抛光头升降单元的所述抛光头单元支撑架上，用于对所述管道内壁的抛光，所述抛光头单元还包括所述液压旋转接头、所述第二液压缸，用于控制所述抛光板的伸缩，以此让抛光垫自适应不同直径的管道内壁；

所述抛光液收集盒固定在机架上，并与液压旋转接头共同组成抛光液循环更新单元，用于完成抛光液的循环更新。

优选地，所述抛光头升降单元包括右侧龙门架立柱、龙门架横梁、抛光头升降单元驱动电机、抛光头升降单元固定板、主滑块、滚珠丝杠、丝杠导轨、抛光头单元支撑架、第一同步带、左侧龙门架立柱、第一同步带轮。

所述左、右侧龙门架立柱平行安装在所述机架上面板的两侧上；所述龙门架横梁安装在所述左、右侧龙门架立柱顶端；所述抛光头升降单元驱动电机和所述抛光头升降单元固定板安装在所述龙门架横梁中心位置；所述滚珠丝杠和所述丝杠导轨安装在所述抛光头升降单元固定板上；所述主滑块安装在所述滚珠丝杠和所述丝杠导轨上，所述抛光头单元支撑架安装在所述主滑块上；第一同步带轮以同一高度分别安装在抛光头升降单元驱动电机和滚珠丝杠下方，并与之同心；第一同步带轮由第一同步带连接。

所述抛光头单元支撑架表面上大圆的圆心与所述机架上面板上大圆的圆心在一条直线上。

优选地，所述管道夹持旋转单元包括所述管道夹持单元和所述管道旋转单元，所述管道夹持单元安装在所述机架下面板上，所述管道旋转单元安装在所述机架上面板上。

优选地，所述管道夹持单元包括法兰底座、旋转平台、直齿轮、斜齿轮、斜齿轮固定板、斜齿轮驱动电机保持架、斜齿轮驱动电机、旋转滑块、锥形导轨平台、旋转平台封闭盒、上轴承、侧轴承。

所述法兰底座安装在所述机架下面板的中心处，并与所述机架上面板上的大圆处于同心位置；所述旋转平台垂直安装在所述法兰盘底座上，并处于所述旋转平台封闭盒内；所述直齿轮固定在所述旋转平台轴上，并处于所述旋转平台封闭盒下方；所述斜齿轮和所述斜齿轮驱动电机固定在所述旋转平台封闭盒底部，并通过所述斜齿轮固定板和所述斜齿轮驱动电机保持架固定；所述直齿轮与所述斜齿轮相互啮合；所述旋转滑块与所述旋转平台上的弧形轨道配合，并通过所述锥形导轨平台实现所述旋转滑块的直线运动；所述上轴承和所述侧轴承固定在所述旋转滑块上。

所述直齿轮与所述斜齿轮相互啮合，由所述斜齿轮驱动电机带动所述斜齿轮转动，从而带动所述旋转平台转动，最终实现所述三个旋转滑块的同步直线运动。

优选地，所述管道旋转单元包括第一液压缸、圆柱形导轨、液压缸伸缩杆、管道旋转单元固定架、管道旋转单元驱动电机保持架、立柱、管道旋转单元驱动电机、紧固螺栓、定位轮、从动轮、传动带、主动轮、立柱固定螺钉。

所述管道旋转单元固定架固定在所述机架上面板上，所述第一液压缸安装在所述管道旋转单元固定架的右侧；所述立柱通过所述液压缸伸缩杆与所述第一液压缸连接；所述圆柱形导轨安装在所述管道旋转单元固定架和所述立柱底部；所述管道旋转单元驱动电机保持架通过所述立柱固定螺钉与所述立柱固定，且可通过松紧所述立柱固定螺钉来调整所述管道旋转单元保持架的高度；所述管道旋转单元驱动电机安装在所述管道旋转单元驱动电机保持架上；所述主动轮安装在所述管道旋转单元驱动电机的轴上，并与其同心配合；所述从动轮和所述定位轮安装在所述管道旋转单元驱动电机保持架的两个顶角处，并与所述主动轮处以同一高度；所述主动轮与所述从动轮通过所述传动带连接。

所述管道旋转单元固定架在所述机架上板面上采用对称分布，可根据不同直径的所述管道直径完成定位；所述主动轮通过所述同步带轮带动所述从动轮的转动，从而带动所述管道的转动，随后定位轮也随之转动。

所述管道夹持旋转单元通过上述管道夹持单元和上述管道旋转单元最终可实现不同单一直径所述管道内壁、阶梯型直径所述管道内壁，不同高度所述管道内壁的夹持和旋转运动。

优选地，所述抛光头单元包括抛光头驱动电机、旋转液压接头、旋转液压接头固定架、液压油路及抛光液管路、第二同步带、第二同步带轮、抛光垫固定板、抛光垫、抛光头主轴、抛光头伸缩结构固定架、抛光垫固定板支架、抛光液管路、第二液压缸、抛光液通道。

所述抛光头驱动电机安装在所述抛光头单元支撑架的上面板上；所述旋转液压接头通过所述旋转液压接头固定架安装在所述抛光头单元支撑架的上面板上，并与所述抛光头驱动电机处以同一直线上；所述抛光头主轴垂直安装在抛光头单元支撑架上，并与所述旋转液压接头处于同心位置；两个所述第二同步带轮同高安装在所述抛光头驱动电机的轴和所述抛光主轴上，并处于所述抛光头单元支撑架的上下面板中间位置；所述第二同步带轮由所述第二同步带连接。

所述抛光头伸缩结构固定架安装于所述抛光主轴底部，并与之处于同心位置；所述第二液压缸和所述抛光垫固定板支架安装在所述抛光头伸缩结构固定架侧面；所述抛光垫固定板安装于所述所述第二液压缸和所述抛光垫固定板支架上；所述抛光垫粘贴在所述抛光垫固定板上；所述抛光垫固定板和所述抛光垫中心均开设有孔道；所述液压油路及抛光液管路安装于所述旋转液压接头、所述抛光主轴和所述抛光头伸缩结构固定架上；所述旋转液压接头的进油口和出油口分别于所述第二液压缸连接；所述旋转液压接头的进水口与所述抛光垫和抛光垫固定板的中心孔道连接。

优选地，所述抛光液收集盒固定在所述机架的上面板上，并与所述液压旋转接头、所述液压油路及抛光液管路共同组成抛光液循环更新单元，用于完成抛光液的循环更新。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种立式的管道内壁抛光方法，应用于如第一方面所述的一种立式的管道内壁抛光装置，所述方法包括：

打开一种立式的管道内壁抛光装置的电源；

启动一种立式的管道内壁抛光装置的控制系统。控制系统可以调控抛光装置中的内部驱动电机、液压缸和抛光装置外部的液压系统、抛光液循环单元其他组件；

由控制系统控制抛光头升降单元将抛光头单元升到抛光装置的顶端，随后根据待加工的管道高度调整管道旋转单元的高度；

将待加工的管道放置在管道旋转夹持单元上，由控制系统控制管道夹持单元的旋转滑块和管道旋转单元的从动轮、定位轮对待加工管道自动定心夹持；

待加工管道被夹持固定后，根据待加工管道的内壁直径特点，编写控制程序，由控制系统控制抛光装置按照既定的工艺参数(抛光头旋转速度、待加工管道旋转速度、抛光头升降速度和抛光头直径变化位置)对待加工管道内壁开始抛光加工。

打开抛光装置外部的抛光液循环系统其他组件，使抛光液循环单元开始工作。抛光液经抛光液循环系统其他组件被输送到旋转液压接头的进水口，后经抛光液管路输送到抛光垫与待加工管道内壁的抛光区域。最后抛光液由于自身所受的重力及旋转的离心力被收集盒收集。

以上步骤直至完成所需加工要求为止。

优选地，待加工管道内壁的直径可以是大直径内壁、小直径内壁及台阶型内壁，只需要通过控制系统控制管道夹持旋转单元对待加工管道的固定位置及抛光头的直径即可实现不同直径、变径的内壁抛光。

本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

1.本公开实施例提供的一种立式的管道内壁抛光装置的管道夹持旋转单元，对不同直径的管道具有自动定心夹持功能，其可以完成大直径内壁管道、小直径内壁管道和台阶型内壁管道的夹持，具有较广的应用范围；

2.本公开实施例提供的一种立式的管道内壁抛光装置的管道夹持旋转单元，能够带动管道转动，并与抛光头的转动相配合，增加了抛光液中磨粒轨迹的无序性，改善其加工质量，提高了加工效率；

3.本公开实施例提供的一种立式的管道内壁抛光装置的抛光头单元，能够根据待加工管道内壁的直径大小做出相应的变径，使抛光垫时刻紧贴管道内壁，提高加工效率；

4.本公开实施例提供的一种立式的管道内壁抛光装置的抛光液循环单元，能够抛光液进行输送和回收，实现抛光液的循环更新，保证了抛光的稳定性，同时也避免了干抛对内壁带来的烧伤；

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

图1是一种立式的管道内壁抛光装置的总体结构示意图。

图2是机架单元的结构示意图。

图3是抛光头升降单元的结构示意图。

图4是管道夹持旋转单元的结构示意图。

图5是管道夹持单元的结构示意图。

图6是管道夹持单元内部的结构示意图。

图7是管道旋转单元的结构示意图。

图8是各种尺寸的管道的结构示意图。

图9是抛光头单元的结构示意图。

图10是抛光头单元抛光部分的结构示意图。

图11是旋转液压接头的结构示意图。

图12是抛光头主轴的液压油路及抛光液孔道排布结构示意图。

图13是抛光头伸缩结构固定架的结构示意图。

图14是抛光液循环单元的结构示意图。

图例说明

1、11、机架下面板；12、机架上面板；13、机架封闭板；14、机架竖立柱；15、机架横立柱。

2、201、右侧龙门架立柱；202、龙门架横梁；203、抛光头升降单元驱动电机；204、抛光头升降单元固定板；205、主滑块；206、滚珠丝杠；207、丝杠导轨；208、抛光头单元支撑架；209、第一同步带；210、左侧龙门架立柱；211、第一同步带轮。

3、31、管道夹持单元；3101、法兰底座；3102、旋转平台；3103、直齿轮；3104、斜齿轮；

3105、斜齿轮固定板；3106、斜齿轮驱动电机保持架；3107、斜齿轮驱动电机；3108、旋转滑块；3109、锥形导轨平台；3110、旋转平台封闭盒；3111、上轴承；3112、侧轴承；

32、管道旋转单元；3201、第一液压缸；3202、圆柱形导轨；3203、液压缸伸缩杆；3204、管道旋转单元固定架；3205、管道旋转单元驱动电机保持架；3206、立柱；3207、管道旋转单元驱动电机；3208、紧固螺栓、3209、定位轮；3210、从动轮；3211、传动带；3212、主动轮；3213、立柱固定螺钉。

4、401抛光头驱动电机；402、旋转液压接头；403、旋转液压接头固定架；404、液压油路及抛光液管路；405、第二同步带；406、第二同步带轮；407、抛光垫固定板；408、抛光垫；409、抛光头主轴；410、抛光头伸缩结构固定架；411、抛光垫固定板支架；412、抛光液管路；413、第二液压缸；414、抛光液通道。

5、51、台阶型内壁；52、大直径内壁；53、小直径内壁。

6、61、收集盒。

具体实施方式

为了使本技术方案的目的、技术方案和优点更加明晰，下面将结合附图和实施例对本发明实作进一步有说明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实实例，而不是要限制本技术方案的范围。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

本公开实施例提供了一种立式的管道内壁抛光装置，包括机架、抛光头升降单元、管道夹持旋转单元、抛光头单元、抛光液循环单元。具体的，本公开实施例提供的一种立式的管道内壁抛光装置能够通过管道夹持旋转单元，实现大直径内壁管道、小直径内壁管道和台阶型内壁管道的定心夹持，提高装置的应用范围；通过抛光头单元，实现抛光不同直径的管道内壁时，抛光垫能够时刻紧贴管道内壁，提高内壁加工效率；通过管道夹持旋转单元和抛光头单元的旋转，实现抛光液中的磨粒的无序加工，提高内壁表面质量；通过抛光液循环系统，实现抛光区域的抛光液的更新，保证加工的稳定性。

下面结合图1至图14，进行详述如下：

如图1-2所示，本公开实施例提供的一种立式的管道内壁抛光装置包括：包括：机架(1)、抛光头升降单元(2)、管道夹持旋转单元(3)、抛光头单元(4)、管道(5)、抛光液循环单元(6)。

在本实施例中，抛光头升降单元(2)安装在机架上面板(12)上，用于控制抛光头单元(4)在管道(5)内壁的沿Z向上下移动，使其能够到达管道(5)内壁的任意位置；管道夹持旋转单元(3)安装在机架(1)上，管道夹持旋转单元(3)还包括管道夹持单元(31)和管道旋转单元(32)，管道夹持单元(31)用于夹持并定心不同直径的管道(5)，管道旋转单元(32)用于辅助定位管道(5)并带动其转动；抛光头单元(4)，安装在抛光头升降单元(2)的抛光头单元支撑架(208)上，用于对管道(5)内壁的抛光，抛光头单元(4)还包括旋转液压接头(402)、第二液压缸(413)，用于控制抛光垫固定板(407)的伸缩，以此让抛光垫(408)自适应不同直径的管道(5)内壁；抛光液收集盒(61)固定在机架(1)上，并与旋转液压接头(402)和液压油路及抛光液管路(404)共同组成抛光液循环更新单元(6)，用于完成抛光液的循环更新。

如图3所示，所述抛光头升降单元包括右侧龙门架立柱(201)、龙门架横梁(202)、抛光头升降单元驱动电机(203)、抛光头升降单元固定板(204)、主滑块(205)、滚珠丝杠(206)、丝杠导轨(207)、抛光头单元支撑架(208)、第一同步带(209)、左侧龙门架立柱(210)、第一同步带轮(211)。

右侧龙门架立柱(201)和左侧龙门架立柱(210)通过螺钉平行安装在机架上面板(12)的两侧上，且靠近机架上面板(12)顶端；龙门架横梁(202)通过螺钉安装在右侧龙门架立柱(201)和左侧龙门架立柱(210)顶端；抛光头升降单元驱动电机(203)和抛光头升降单元固定板(204)安装在龙门架横梁(202)的中心位置；滚珠丝杠(206)和丝杠导轨(207)安装在抛光头升降单元固定板(204)上；主滑块(205)安装在滚珠丝杠(206)和丝杠导轨(207)上，抛光头单元支撑架(208)安装在主滑块(205)上；抛光头单元支撑架(208)表面上大圆的圆心与机架上面板(12)上大圆的圆心在一条直线上；第一同步带轮(211)以同一高度分别安装在抛光头升降单元驱动电机(203)和滚珠丝杠(206)下方，并与之同心；第一同步带轮(211)由第一同步带(209)连接。

实际应用中，由控制系统给予抛光头升降单元驱动电机(203)控制信号，使其带动第一同步带轮(211)转动，并通过第一同步带(209)将动力传递给滚珠丝杠(206)，滚珠丝杠(206)带动固定在主滑块(205)上抛光头单元支撑架(208)的完成升降的功能，即带动抛光头单元完成升降功能。

如图4所示，所述管道夹持旋转单元(3)包括管道夹持单元(31)和管道旋转单元(32)，管道夹持单元(31)安装在机架下面板(11)上，管道旋转单元(32)安装在机架上面板(12)上。

如图5-6所示，所述管道夹持单元(31)包括法兰底座(3101)、旋转平台(3102)、直齿轮(3103)、斜齿轮(3104)、斜齿轮固定板(3105)、斜齿轮驱动电机保持架(3106)、斜齿轮驱动电机(3107)、旋转滑块(3108)、锥形导轨平台(3109)、旋转平台封闭盒(3110)、上轴承(3111)、侧轴承(3112)。

所述法兰底座(3101)安装在机架下面板(11)的中心处，并与机架上面板(11)上的大圆处于同心位置；旋转平台(3102)垂直安装在法兰盘底座(3101)上，并处于旋转平台封闭盒(3110)内；直齿轮(3103)固定在旋转平台(3102)轴上，并处于旋转平台封闭盒(3110)下方；斜齿轮(3104)和斜齿轮驱动电机(3107)固定在旋转平台封闭盒(3110)底部，并通过斜齿轮固定板(3105)和斜齿轮驱动电机保持架(3106)固定；锥形导轨平台(3109)与旋转平台封闭盒(3110)固定；直齿轮(3130)与斜齿轮(3104)相互啮合，由斜齿轮驱动电机(3107)带动斜齿轮(3104)转动，从而带动旋转平台(3102)转动；旋转滑块(3108)与旋转平台(3102)上的弧形轨道配合，并通过锥形导轨平台(3109)实现旋转滑块(3108)的直线运动；上轴承(3111)和侧轴承(3112)固定在旋转滑块(3108)上。

如图7所示，所述管道旋转单元(32)包括第一液压缸(3201)、圆柱形导轨(3202)、液压缸伸缩杆(3203)、管道旋转单元固定架(3204)、管道旋转单元驱动电机保持架(3205)、立柱(3206)、管道旋转单元驱动电机(3207)、紧固螺栓(3208)、定位轮(3209)、从动轮(3210)、传动带(3211)、主动轮(3212)、立柱固定螺钉(3213)。

所述管道旋转单元固定架(3204)固定在机架上面板(12)上，第一液压缸(3201)安装在管道旋转单元固定架(3204)的右侧；立柱(3206)通过液压缸伸缩杆(3203)与第一液压缸(3201)连接；圆柱形导轨(3202)安装在管道旋转单元固定架(3204)和立柱(3206)底部；管道旋转单元驱动电机保持架(3205)通过立柱固定螺钉(3213)与立柱(3206)固定，且可通过松紧立柱固定螺钉(3213)来调整管道旋转单元驱动电机保持架(3205)的高度；管道旋转单元驱动电机(3207)安装在管道旋转单元驱动电机保持架(3205)上；主动轮(3212)安装在管道旋转单元驱动电机(3207)的轴上，并与其同心配合；从动轮(3210)和定位轮(3209)安装在管道旋转单元驱动电机保持架(3205)的两个顶角处，并与主动轮(3212)处以同一高度；主动轮(3212)与从动轮(3210)通过传动带(3211)连接。

结合图4-8所示，实际应用中，首先根据待加工管道(5)的高度调整管道旋转单元驱动电机保持架(3205)的高度，使其到达待加工管道(5)高度的中心位置。然后由控制系统给予斜齿轮驱动电机(3107)控制信号，使其驱动斜齿轮(3104)转动，从而带动旋转平台(3102)上的旋转滑块(3108)沿直线运动到比待加工管道(5)直径大1cm的位置，将待加工管道(5)放置在旋转滑块(3108)的侧轴承(3112)上，再次启动斜齿轮驱动电机(3107)，使上轴承与待加工管道(5)底端的外壁紧密贴合，完成待加工管道(5)的下端的夹紧功能。在由控制系统给予第一液压缸(3201)控制信号，使其推动立柱(3206)向待加工管道(5)运动，从而使管道旋转单元驱动电机保持架(3205)的两个顶角处的主动轮(3212)和从动轮(3210)与待加工管道(5)中心高度的外壁紧密贴合，完成待加工管道(5)的再定位功能。最后由控制系统给予管道旋转单元驱动电机(3207)控制信号，使其将动力传递给固定管道旋转单元驱动电机(3207)下方的主动轮(3212)，后通过传动带(3211)带动从动轮(3210)的转动，从动轮(3210)靠与待加工管道(5)外壁的摩擦力带动其转动，完成待加工管道(5)的转动功能。管道夹持旋转单元(3)通过上述管道夹持单元(31)和上述管道旋转单元(32)最终可实现不同直径及变径管道(5)、不同高度管道(5)内壁的夹持和旋转运动。

如图9-13所示，所述抛光头单元(4)包括抛光头驱动电机(401)、旋转液压接头(402)、旋转液压接头固定架(403)、液压油路及抛光液管路(404)、第二同步带(405)、第二同步带轮(406)、抛光垫固定板(407)、抛光垫(408)、抛光头主轴(409)、抛光头伸缩结构固定架(410)、抛光垫固定板支架(411)、抛光液管路(412)、第二液压缸(413)、抛光液通道(414)。

所述抛光头驱动电机(401)安装在抛光头单元支撑架(208)的上面板上；旋转液压接头(402)通过旋转液压接头固定架(403)安装在抛光头单元支撑架(208)的上面板上，并与抛光头驱动电机(401)处以同一直线上；抛光头主轴(409)垂直安装在抛光头单元支撑架(208)上，并与旋转液压接头(402)处于同心位置；两个第二同步带轮(406)同高安装在抛光头驱动电机(401)的轴和抛光头主轴(409)上，并处于抛光头单元支撑架(208)的上下面板中间位置；第二同步带轮(406)由第二同步带(405)连接。

所述抛光头伸缩结构固定架(410)安装于抛光头主轴(409)底部，并与之处于同心位置；第二液压缸(413)和抛光垫固定板支架(411)安装在抛光头伸缩结构固定架(410)侧面；抛光垫固定板(407)安装于第二液压缸(413)和抛光垫固定板支架(411)上；抛光垫(408)粘贴在抛光垫固定板(407)上；抛光垫固定板(407)和抛光垫(408)中心均开设有抛光液通道(414)；液压油路及抛光液管路(404)安装于旋转液压接头(402)、抛光头主轴(409)和抛光头伸缩结构固定架(410)上；旋转液压接头(402)的进油口和出油口分别于第二液压缸(413)连接；旋转液压接头(402)的进水口与抛光垫固定板(407)和抛光垫(408)中心的抛光液通道(414)连接。

实际应用中，根据待加工管道(5)的内壁特点，由控制系统给予第二液压缸(413)控制信号，使其推动抛光垫固定板(407)上的抛光垫(408)始终与待加工管道(5)的内壁紧密贴合，完成抛光头自适应变径的功能。再由控制系统控制抛光头驱动电机(401)转动，抛光头驱动电机(401)将动力通过第二同步带(405)传递给抛光头主轴(409)，从而带动抛光头转动，完成抛光头转动的功能。

如图9、图14所示，所述抛光液收集盒(61)固定在机架的上面板(12)上，并与旋转液压接头(402)、液压油路及抛光液管路(404)共同组成抛光液循环更新单元，用于完成抛光液的循环更新。

在实际应用中，打开抛光装置外部的抛光液循环系统其他组件，将抛光液通过旋转液压接头(402)和液压油路及抛光液管路(404)输送到抛光垫(408)与待加工管道(5)内壁的抛光区域，后通过抛光液收集盒(61)收集逃离抛光区域的抛光液，将其输送到抛光装置外部的抛光液循环系统其他组件内，完成抛光液整个抛光过程的循环更新。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种立式的管道内壁抛光方法，应用于如第一方面所述的一种立式的管道内壁抛光装置，所述方法包括：

S101、打开一种立式的管道内壁抛光装置的电源；

通过控制终端启动一种立式的管道内壁抛光装置的控制系统。控制系统可以调控抛光装置中的内部驱动电机、液压缸和抛光装置外部的液压系统、抛光液循环单元其他组件。本实施例中，控制终端为电子设备，电子设备包括笔记本电脑、手机等等。

S102、将待加工管道(5)底端通过管道夹持单元(31)固定在立式的管道内壁抛光装置上。

具体地，由控制系统控制抛光头升降单元(2)将抛光头单元(4)升到立式的管道内壁抛光装置的顶端，随后根据待加工管道(5)的高度调整管道旋转单元驱动电机保持架(3205)的高度，使其到达待加工管道(5)高度的中心位置。然后由控制系统给予斜齿轮驱动电机(3107)控制信号，使其驱动斜齿轮(3104)转动，从而带动旋转平台(3102)上的旋转滑块(3108)沿直线运动到比待加工管道(5)直径大1cm的位置。将待加工管道(5)放置在旋转滑块(3108)的侧轴承(3112)上，再次启动斜齿轮驱动电机(3107)，使上轴承与待加工管道(5)底端的外壁紧密贴合，完成待加工管道(5)的下端的自动定心夹紧功能。

S103、通过管道旋转单元(32)对待加工管道(5)进行再定位。

具体地，由控制系统给予第一液压缸(3201)控制信号，使其推动立柱(3206)向待加工管道(5)运动，从而使管道旋转单元驱动电机保持架(3205)的两个顶角处的主动轮(3212)和从动轮(3210)与待加工管道(5)中心高度的外壁紧密贴合，完成待加工管道(5)的再定位功能。

S104、根据待加工管道(5)的特点(直径大小、高度大小、变径的位置)对管道旋转单元驱动电机(3207)、抛光头驱动电机(401)、抛光头升降单元驱动电机(203)、第二液压缸(413)设置不同的控制信号。

具体地，由控制系统给予管道旋转单元驱动电机(3207)控制信号，使其带动待加工管道(5)按照预设速度参数转动；由控制系统给予第二液压缸(413)控制信号，使其按照预设动力参数控制抛光头上的抛光垫根据管道内壁直径变化而进行自适应变化；由控制系统给予抛光头驱动电机(401)控制信号，使其带动抛光头按照预设速度参数转动；由控制系统给予抛光头升降单元驱动电机(203)控制信号，使其带动抛光头按照预设速度参数上下移动；

S105、打开抛光装置外部的抛光液循环系统其他组件，使抛光液循环单元(6)开始工作。

具体地，抛光液经抛光液循环系统其他组件被输送到旋转液压接头(402)的进水口，后经抛光液管路(412)输送到抛光垫(408)与待加工管道(5)内壁的抛光区域。最后由于抛光液自身所受的重力及旋转的离心力作用，抛光液可以在抛光区域完成更新，最终被抛光液收集盒(61)收集。

以上S101-S105步骤直至完成所需加工要求为止。

以上内容为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，可以在实施例或者应用范围内更改，若未脱离本发明的技术内容的思想，均属于本专利的保护范围。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，包括机架、抛光头升降单元、管道夹持旋转单元、抛光头单元、抛光液循环单元；

所述抛光头升降单元，安装在所述机架上面板上，用于控制所述抛光头单元在管道内壁的沿Z向上下移动，使其能够到达管道内壁的任意位置。

所述管道夹持旋转单元，安装在所述机架上，所述管道夹持旋转单元还包括所述管道夹持单元和所述管道旋转单元，所述管道夹持单元用于夹持并定心不同直径的所述管道，所述管道旋转单元用于辅助定位所述管道并带动所述管道转动。

所述抛光头单元，安装在所述抛光头升降单元的所述抛光头单元支撑架上，用于对所述管道内壁的抛光，所述抛光头单元还包括所述液压旋转接头、所述第二液压缸，用于控制所述抛光板的伸缩，以此让抛光垫自适应不同直径的管道内壁。

所述抛光液收集盒固定在机架上，并与液压旋转接头共同组成抛光液循环更新单元，用于完成抛光液的循环更新。

2.根据权利要求1所述的一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，所述抛光头升降单元包括右侧龙门架立柱、龙门架横梁、抛光头升降单元驱动电机、抛光头升降单元固定板、主滑块、滚珠丝杠、丝杠导轨、抛光头单元支撑架、第一同步带、左侧龙门架立柱、第一同步带轮。

所述左、右侧龙门架立柱平行安装在所述机架上面板的两侧上；所述龙门架横梁安装在所述左、右侧龙门架立柱顶端；所述抛光头升降单元驱动电机和所述抛光头升降单元固定板安装在所述龙门架横梁中心位置；所述滚珠丝杠和所述丝杠导轨安装在所述抛光头升降单元固定板上；所述主滑块安装在所述滚珠丝杠和所述丝杠导轨上，所述抛光头单元支撑架安装在所述主滑块上；第一同步带轮以同一高度分别安装在抛光头升降单元驱动电机和滚珠丝杠下方，并与之同心；第一同步带轮由第一同步带连接。

所述抛光头单元支撑架表面上大圆的圆心与所述机架上面板上大圆的圆心在一条直线上。

3.根据权利要求1所述的一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，所述管道夹持旋转单元包括所述管道夹持单元和所述管道旋转单元，所述管道夹持单元安装在所述机架下面板上，所述管道旋转单元安装在所述机架上面板上。

4.根据权利要求3所述的一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，所述管道夹持单元包括法兰底座、旋转平台、直齿轮、斜齿轮、斜齿轮固定板、斜齿轮驱动电机保持架、斜齿轮驱动电机、旋转滑块、锥形导轨平台、旋转平台封闭盒、上轴承、侧轴承。

所述法兰底座安装在所述机架下面板的中心处，并与所述机架上面板上的大圆处于同心位置；所述旋转平台垂直安装在所述法兰盘底座上，并处于所述旋转平台封闭盒内；所述直齿轮固定在所述旋转平台轴上，并处于所述旋转平台封闭盒下方；所述斜齿轮和所述斜齿轮驱动电机固定在所述旋转平台封闭盒底部，并通过所述斜齿轮固定板和所述斜齿轮驱动电机保持架固定；所述直齿轮与所述斜齿轮相互啮合；所述旋转滑块与所述旋转平台上的弧形轨道配合，并通过所述锥形导轨平台实现所述旋转滑块的直线运动；所述上轴承和所述侧轴承固定在所述旋转滑块上。

所述直齿轮与所述斜齿轮相互啮合，由所述斜齿轮驱动电机带动所述斜齿轮转动，从而带动所述旋转平台转动，最终实现所述三个旋转滑块的同步直线运动。

5.根据权利要求3所述的一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，所述管道旋转单元包括第一液压缸、圆柱形导轨、液压缸伸缩杆、管道旋转单元固定架、管道旋转单元驱动电机保持架、立柱、管道旋转单元驱动电机、紧固螺栓、定位轮、从动轮、传动带、主动轮、立柱固定螺钉。

所述管道旋转单元固定架固定在所述机架上面板上，所述第一液压缸安装在所述管道旋转单元固定架的右侧；所述立柱通过所述液压缸伸缩杆与所述第一液压缸连接；所述圆柱形导轨安装在所述管道旋转单元固定架和所述立柱底部；所述管道旋转单元驱动电机保持架通过所述立柱固定螺钉与所述立柱固定，且可通过松紧所述立柱固定螺钉来调整所述管道旋转单元保持架的高度；所述管道旋转单元驱动电机安装在所述管道旋转单元驱动电机保持架上；所述主动轮安装在所述管道旋转单元驱动电机的轴上，并与其同心配合；所述从动轮和所述定位轮安装在所述管道旋转单元驱动电机保持架的两个顶角处，并与所述主动轮处以同一高度；所述主动轮与所述从动轮通过所述传动带连接。

6.根据权利要求5所述的一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，所述管道旋转单元固定架在所述机架上板面上采用对称分布，可根据不同直径的所述管道直径完成定位；所述主动轮通过所述同步带轮带动所述从动轮的转动，从而带动所述管道的转动，随后定位轮也随之转动。

所述管道夹持旋转单元通过上述管道夹持单元和上述管道旋转单元最终可实现不同单一直径所述管道内壁、阶梯型直径所述管道内壁，不同高度所述管道内壁的夹持和旋转运动。

7.根据权利要求1所述的一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，所述抛光头单元包括抛光头驱动电机、旋转液压接头、旋转液压接头固定架、液压油路及抛光液管路、第二同步带、第二同步带轮、抛光垫固定板、抛光垫、抛光头主轴、抛光头伸缩结构固定架、抛光垫固定板支架、抛光液管路、第二液压缸、抛光液通道。

所述抛光头驱动电机安装在所述抛光头单元支撑架的上面板上；所述旋转液压接头通过所述旋转液压接头固定架安装在所述抛光头单元支撑架的上面板上，并与所述抛光头驱动电机处以同一直线上；所述抛光头主轴垂直安装在抛光头单元支撑架上，并与所述旋转液压接头处于同心位置；两个所述第二同步带轮同高安装在所述抛光头驱动电机的轴和所述抛光主轴上，并处于所述抛光头单元支撑架的上下面板中间位置；所述第二同步带轮由所述第二同步带连接。

8.根据权利要求6所述的一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，所述抛光头伸缩结构固定架安装于所述抛光主轴底部，并与之处于同心位置；所述第二液压缸和所述抛光垫固定板支架安装在所述抛光头伸缩结构固定架侧面；所述抛光垫固定板安装于所述所述第二液压缸和所述抛光垫固定板支架上；所述抛光垫粘贴在所述抛光垫固定板上；所述抛光垫固定板和所述抛光垫中心均开设有孔道；所述液压油路及抛光液管路安装于所述旋转液压接头、所述抛光主轴和所述抛光头伸缩结构固定架上；所述旋转液压接头的进油口和出油口分别于所述第二液压缸连接；所述旋转液压接头的进水口与所述抛光垫和抛光垫固定板的中心孔道连接。

9.根据权利要求1所述的一种立式的管道内壁抛光装置，其特征在于，所述抛光液收集盒固定在所述机架的上面板上，并与所述液压旋转接头、所述液压油路及抛光液管路共同组成抛光液循环更新单元，用于完成抛光液的循环更新。

10.一种立式的管道内壁抛光方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的一种立式的管道内壁抛光装置，所述方法包括：

打开一种立式的管道内壁抛光装置的电源；

启动一种立式的管道内壁抛光装置的控制系统。控制系统可以调控抛光装置中的内部驱动电机、液压缸和抛光装置外部的液压系统、抛光液循环单元其他组件；

由控制系统控制抛光头升降单元将抛光头单元升到抛光装置的顶端，随后根据待加工的管道高度调整管道旋转单元的高度；

将待加工的管道放置在管道旋转夹持单元上，由控制系统控制管道夹持单元的旋转滑块和管道旋转单元的从动轮、定位轮对待加工管道自动定心夹持；

待加工管道被夹持固定后，根据待加工管道的内壁直径特点，编写控制程序，由控制系统控制抛光装置按照既定的工艺参数(抛光头旋转速度、待加工管道旋转速度、抛光头升降速度和抛光头直径变化位置)对待加工管道内壁开始抛光加工。

打开抛光装置外部的抛光液循环系统其他组件，使抛光液循环单元开始工作。抛光液经抛光液循环系统其他组件被输送到旋转液压接头的进水口，后经抛光液管路输送到抛光垫与待加工管道内壁之间。最后抛光液由于自身所受的重力及旋转的离心力被收集盒收集。

以上步骤直至完成所需加工要求为止。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

待加工管道内壁的直径可以是大直径内壁、小直径内壁及台阶型内壁，只需要通过控制系统控制管道夹持旋转单元对待加工管道的固定位置及抛光头的直径即可实现多直径的内壁抛光。