CN1203271C - 管道周向精密旋转控制机构 - Google Patents

Abstract

一种管道周向精密旋转控制机构，行星小齿轮固定在电动机的输出轴上，并可在上、下连接板之间形成的空腔内自由旋转，上下连接板嵌入大齿轮圈的凹槽内，可绕大齿轮圈的轴心线旋转，大齿轮圈固定在安装平台上，大齿轮圈及上下连接板均采用剖分结构，通过快速定位连接装置定位连接成一个整体，行星小齿轮可绕大齿轮圈外啮合旋转。本发明采用剖分结构来适应在线、在役、封闭及超长管道安装，设计了快速连接装置保证安装拆卸方便快捷及剖分前后功能不会发生改变，保证了较高的精度和较大的承载能力，可应用于核工业、石油化学工业、天然气等行业的管道圆周方向焊接、切割及检测等。

Description

管道周向精密旋转控制机构

技术领域：

本发明涉及一种管道周向精密旋转控制机构，可以安装于核能、化工、油、气和水输送等行业的在线、在役、封闭或超长管道并完成圆周方向精密旋转运动，携带焊接设备、切割设备、检测设备等可以完成管道圆周方向焊接、切割及检测等工业。属于机电技术领域。

背景技术：

核能、化工、油、气和水的输送等行业有大量相贯封闭管道，这些在线、在役管道需要进行日常维护和检测。在维护和检测过程中需要操作人员或机器人携带维护工具和检测仪器实现管道圆周方向运动，如携带超声波换能器进行焊缝检测，携带焊接设备进行管道焊接；管道加工中有许多超长管道，这些超长管道需要进行切割、加工成为合适长度的管道，由于管道长度限制，需要采用特殊工具来完成超长管道的切割。现在通用的管道圆周方向旋转机构采用软齿形带来完成，在需要进行维护、检测或切割的管道上安装软齿形带，齿形带形状可以适应管道形状，在齿形带上安装与之啮合的行星齿轮，齿形带、行星齿轮可以实现绕齿形带旋转的功能，采用齿形带实现绕管道旋转的机构有如下缺点：(1)行星齿轮机构与齿形带啮合，齿形带的精度影响行星齿轮机构啮合的精度及平稳性。(2)齿形带的安装精度也影响着系统精度，由于采用齿形带安装在管道上，没有较高精度的定位设施，齿形带的安装精度不高，绕管道旋转机构的总体安装精度较低。(3)承载能力较低，采用齿形带与行星齿轮啮合机构，整体机构的承载能力受限于齿形带与管道结合的机构，承载能力受到限制。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，研制一种能够实现在线、在役、封闭及超长管道圆周方向精密旋转控制机构，这种机构能够适应大范围内管道直径变化，承载能力大，安装拆卸方便快捷，在此旋转机构上安装焊接设备、切割设备及检测设备等，可以完成精度较高的焊接、切割和检测工作。

为实现这样的目的，本发明采用行星齿轮机构来实现圆周方向旋转运动，同时采用剖分结构来适应在线、在役、封闭及超长管道的安装，并设计了快速定位连接装置保证安装拆卸方便快捷及剖分前后机构的功能不会发生改变。

本发明的旋转机构由剖分式大齿轮圈、行星小齿轮、剖分式上连接板、剖分式下连接板、电动机及快速定位连接装置等组成。大齿轮圈、上连接板及下连接板由于采用剖分结构适应在线、在役、封闭及超长管道安装，设计了快速定位连接装置保证剖分前后机构的功能不会发生改变。大齿轮圈和上、下连接板沿直径方向剖分为结构对称的两部分，上连接板和下连接板分别嵌入大齿轮圈的两个凹槽内，采用螺栓将上连接板和下连接板连接成为一个整体。上下连接板可以绕大齿轮圈的轴心线自由旋转，电动机法兰盘固定在下连接板上，行星小齿轮固定在电动机输出轴上，实现轴向固定，并可在上、下连接板之间形成的空腔内绕大齿轮圈外啮合自由旋转。

电动机通电后，驱动行星小齿轮绕大齿轮圈外啮合旋转，同时带动上、下连接板绕大齿轮圈轴线旋转，实现绕管道圆周方向旋转的功能。焊接设备、切割设备及检测设备固定在与电动机对称的下连接板的另一侧。电动机通电后，驱动行星小齿轮绕管道实现圆周方向运动的同时，携带焊接设备、切割设备或检测设备等实现绕管道圆周方向的焊接、切割及检测等高精度运动。

本高精度旋转控制机构可以应用于在线、在役、封闭及超长管道周向旋转运动的焊接、切割及检测作业，定位精度高；安装拆卸方便快捷、结构简单、性能可靠；适应大范围内管道直径变化，可应用于在线、在役、封闭及超长管道安装，极大在扩大了该旋转机构的应用范围；具有较高的承载能力，可以作为管道焊接、切割及检测等作业的运动控制机构及承载平台，还可应用于其它圆柱体形物体圆周方向旋转运动的控制机构。

附图说明：

图1为管道周向精密旋转控制机构剖面图。

图1中，1为电动机，2为行星小齿轮，3为下连接板，4为上连接板，5为大齿轮圈，6为剖分式固定支座，7为管道，8为附加设备(如焊接设备、切割设备或检测设备)的安装位置。

图2为管道周向精密旋转控制机构总体图。

图2中，1为电动机，2为行星小齿轮，3为下连接板，4为上连接板，5为大齿轮圈，8为附加设备的安装位置，9为快速定位连接装置。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明的结构如图1所示，主要由电动机、行星小齿轮2、下连接板3、上连接板4、大齿轮圈5等部件组成。电动机1法兰盘固定在下连接板3上，行星小齿轮2固定在电动机的输出轴上，并进行轴向固定，上连接板4与下连接板3通过螺栓固定成为一个整体，上连接板4、下连接板3分别嵌入大齿轮圈5的两个凹槽内，并且可以绕大齿轮圈5的轴心线旋转，行星小齿轮2可以在上下连接板之间形成的空腔内，绕大齿轮圈5外啮合自由旋转，大齿轮圈5则通过螺栓固定在安装平台6上。

图2为本发明的总体图。

如图2所示，本发明采用剖分结构，大齿轮圈5、上连接板4和下连接3沿直径方向剖分为结构对称的两部分，被剖分的大齿轮圈5和上、下连接板分别采用快速定位连接装置9定位连接成为一个整体，保证剖分前后功能不会发生改变。

本发明的机构安装时，将安装平台6固定夹紧在管道7上，由于大齿轮圈5通过螺栓与安装平台6连接起来，大齿轮圈5也随之固定在管道7上，采用快速定位连接装置9将剖分的大齿轮圈5定位连接成为一个整体。随后将上连接板4与下连接板3剖分后的两部分分别安装在大齿轮圈5的两个凹槽内，再采用一个快速定位连接装置9将剖分后的两部分定位连接成为一个整体。焊接设备、切割设备或检测设备等安装在位置8处，与电动机1对称地安装在下连接板3两侧。

电动机1通电后，驱动行星小齿轮2绕大齿轮圈5外啮合旋转，带动上连接板4、下连接板3及固定在下连接板上的焊接设备、切割设备或检测设备绕管道7的轴心线旋转，实现绕管道圆周方向旋转运动，在旋转过程中，各机构的中心距保持不变，保证了较高的旋转精度。

拆卸时，将连接固定上连接板4、下连接板3的快速定位连接装置9拆卸下来，即可将上连接板4、下连接板3从大齿轮圈5上拆卸下来，随后将大齿轮圈5的快速定位连接装置9拆卸下来，最后将安装平台6从管道7上拆卸下来，即完成整个旋转控制机构的拆卸，实现安装拆卸方便快捷，并保证了较高的定位精度。

Claims (1)

1、一种管道周向精密旋转控制机构，其特征在于电动机(1)的法兰盘固定在下连接板(3)上，行星小齿轮(2)固定在电动机(1)的输出轴上，上连接板(4)与下连接板(3)通过螺栓固定成为一个整体，行星小齿轮(2)可在上、下连接板之间形成的空腔自由旋转，上连接板(4)、下连接板(3)分别嵌入大齿轮圈(5)的两个凹槽内，并可绕大齿轮圈(5)的轴心线旋转，大齿轮圈(5)通过螺栓固定在安装平台(6)上，安装平台(6)固定夹紧在管道(7)上，大齿轮圈(5)、上连接板(4)与下连接板(3)均采用剖分结构，通过快速定位连接装置(9)定位连接成为一个整体，行星小齿轮(2)可绕大齿轮圈(5)外啮合旋转。