一种内环焊缝修磨机

技术领域

本发明涉及焊管内缝修磨加工设备技术领域，具体涉及一种内环焊缝修磨机。

背景技术

目前在焊管行业焊管内焊缝未处理好的大都采用人工处理，对于大直径焊管由工人手持电动砂轮爬入管内进行修磨，对于小直径焊管有工人手持电动砂轮在管外对距管端一定距离的部分进行修模，距管端较远的部分则无法处理，只能降档使用，但在一些加工要求精度比较高的焊管内焊缝的处理中，如核工业焊管、导弹发射筒焊管，由于其精度和安全系数要求高，不能做降档处理，因此对于这些高精度钢管管道内部焊缝的修磨问题变成了焊缝处理技术领域的一大难题；

同时，现有技术中利用人工处理焊缝存在以下缺点和不足：(1)对于大直径管道虽然可以针对全长进行修磨，但工人工作环境差，而且需要对管道内部焊缝处全部进行修磨，因此工人劳动强度大；(2)由于不同管道内径不同因此对工人腰部劳损较大，且用电动砂轮修磨完毕后粉末在狭小空间内不容易扩散，容易造成工人呼吸道疾病；(3)对于小直径管道不能全长修复，难以满足高精度焊管使用要求。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种内环焊缝修磨机，通过夹紧装置将本内环焊缝修磨机固定在需要修磨的焊缝处，利用粗定位装置使得修磨刀具固定在需要修磨的焊缝处，旋转装置带动精定修磨装置对管道内焊缝处进行修磨，实现对不同内径的管道内部焊缝区进行修磨，具有修磨精度高、使用方便简单的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种内环焊缝修磨机，包括夹紧装置、粗定位装置、精定修磨装置和旋转装置；夹紧装置设置在内环焊缝修磨机的两端，对内环焊缝修磨机在焊管内的位置进行定位；粗定位装置活动设置在中心轴上，包括定位组件和定位轮，定位组件控制定位轮预压在焊管的内侧壁上，对精定修磨装置进行粗定位；精定修磨装置设置在粗定位装置的右侧，对焊管内壁进行精定修磨；旋转装置设置在粗定位装置的左侧，带动粗定位装置和精定修磨装置在焊管内旋转，对焊管内壁进行环绕修磨。

优选的，所述的夹紧装置包括左端夹紧组件和右端夹紧组件，左端夹紧组件和右端夹紧组件均包括固定底座、活动底座和夹紧轮，固定底座和活动底座对称设置，固定底座上设置有若干第一活动臂，第一活动臂与设置在活动底座上的第二活动臂对应铰接，夹紧轮设置在第二活动臂的前端，活动底座分别固定安装在中心轴的两端。

优选的，所述的右端夹紧组件还包括气缸和拉杆，气缸安装在右端固定底座的安装槽内，气缸活塞杆的端部与拉杆的一端连接，拉杆的另一端与左端夹紧组件的固定底座连接，拉杆活动安装在中心轴内。

优选的，所述的夹紧轮为凸轮结构，通过固定组件安装在加紧轮安装槽内，加紧轮安装槽设置在第二活动臂的顶端；所述固定组件包括两个扭转弹簧、固定轴和固定螺母，固定轴穿过夹紧轮，且在夹紧轮的两侧均安装扭转弹簧，所述固定螺母与固定轴的两端连接；所述两个扭转弹簧的一端与夹紧轮的侧边固定连接，另一端与加紧轮安装槽的内侧壁固定连接，且所述两个扭转弹簧相反设置在夹紧轮的两侧。

优选的，所述的定位组件包括定位导轨、蜗杆、蝶形垫片、定位驱动电机和蜗轮，定位导轨通过卡接槽滑动安装在旋转单元上，且在定位导轨上端安装有定位轮，旋转单元上设置有中心轴安装孔与中心轴配合使用，旋转单元上还设置有蜗杆伸缩孔，蜗杆伸缩孔与蜗杆的上端无丝部配合使用，蜗杆通过固定螺母和蝶形垫片安装在定位导轨上，蜗杆与蜗轮相互啮合，蜗轮与定位驱动电机的动力输出端连接，定位驱动电机安装在旋转单元下侧的安装架上。

优选的，所述的精定修磨装置包括刀架、修磨组件和进深控制组件，刀架与定位导轨滑动连接，进深控制组件安装在定位导轨上，控制刀架与定位导轨的相对位置，修磨组件安装在刀架上。

优选的，所述的修磨组件包括刀具旋转电机、修磨刀具、第一斜齿轮和第二斜齿轮，刀具旋转电机的动力输出端与第一斜齿轮连接，第一斜齿轮与第二斜齿轮相互啮合，第二斜齿轮通过传动轴与修磨刀具连接，修磨刀具安装在刀架上端的修磨刀具安装槽内。

优选的，所述的进深控制组件包括磨削进给伺服电机、第一齿轮、第二齿轮、同齿齿形带、第三齿轮和转动轴，磨削进给伺服电机设置在定位导轨的右侧，磨削进给伺服电机的动力输出端与第一齿轮连接，第一齿轮与第二齿轮通过同齿齿形带连接，第二齿轮套接在转动轴上，转动轴安装在定位导轨上，转动轴的上端与第三齿轮螺纹连接，第三齿轮的一侧固定卡合在刀架中，转动轴转动带动刀架上下移动。

优选的，所述的旋转装置包括旋转减速机、第四齿轮和旋转单元从动齿盘，旋转减速机固定安装在中心轴的外侧，第四齿轮安装在旋转减速机的动力输出端，且第四齿轮与旋转单元从动齿盘的齿相互啮合，在旋转单元从动齿盘的右侧设置有螺旋伞齿与设置在旋转单元右侧的螺旋伞齿相互卡紧。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种内环焊缝修磨机，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：

(1)本发明设计了一种内环焊缝修磨机，包括夹紧装置，通过夹紧装置的气缸活塞杆带动拉杆和夹紧轮将内环焊缝修磨机固定在焊管内部需要修磨的区域，固定方式简单且便于拆卸；

(2)同时还包括粗定位装置，粗定位装置通过定位驱动电机带动蜗杆来实现调整定位轮的位置，使得定位轮能够与焊管内壁贴合，从而对内环焊缝修磨机的位置进行进一步的固定，且在粗定位装置进行旋转时，配有的碟形垫片可以使此机构的位置进行小范围的浮动；

(3)内环焊缝修磨机还包括精定修磨装置，在使用时，通过伺服进给模块可驱动刀架相对与定位导轨进行进给运动，从而精确的调整吃刀深度，从而实现精准修磨的效果；

(4)旋转装置带动粗定位装置和精定修磨装置对焊管内壁进行精准修磨，以满足高精度焊管的设计和使用要求，具有使用方便、修磨精度高、便于固定和拆卸的优点。

附图说明

图1为本发明内环焊缝修磨机的结构示意图。

图2为本发明左端夹紧组件的结构示意图。

图3为本发明右端夹紧组件的结构示意图。

图4为本发明固定组件的结构示意图。

图5为本发明加紧轮的结构示意图。

图6为本发明扭转弹簧的结构示意图。

图7为本发明内环焊缝修磨机中部结构的结构示意图。

图8为本发明定位组件的右视图。

图9为本发明定位组件的主视图。

图10为本发明定位组件的传动原理的结构示意图。

图11为本发明旋转单元的结构示意图。

图12为本发明精定修磨装置的主视图。

图13为本发明修磨组件的主视图。

图14为本发明进深控制组件的主视图。

图15为本发明旋转装置的主视图。

图16为本发明内环焊缝修磨机的工作流程图。

其中：1.气缸，101.固定底座，102.第一活动臂，103.第二活动臂，1031.加紧轮安装槽，104.活动底座，2.拉杆，3.夹紧轮，31.固定轴，32.固定螺母，33.扭转弹簧，4.中心轴，5.刀具旋转电机，51.第一斜齿轮，52.第二斜齿轮，6.磨削进给伺服电机，61.第一齿轮，62.第二齿轮，63.同齿齿形带，64.第三齿轮，65.转动轴，7.修磨刀具，71.刀架，711.滑动凹槽，8.定位轮，9.旋转减速机，91.第四齿轮，10.旋转单元从动齿盘，11.定位导轨，111.滑动轨道，12.蜗杆，121.上端无丝部，13.蝶形垫片，14.定位驱动电机，141.蜗轮，142.旋转单元，1421.中心轴安装孔，1422.蜗杆伸缩孔。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1-16所示的一种内环焊缝修磨机，包括夹紧装置、粗定位装置、精定修磨装置和旋转装置；夹紧装置设置在内环焊缝修磨机的两端，对内环焊缝修磨机在焊管内的位置进行定位；粗定位装置活动设置在中心轴4上，包括定位组件和定位轮8，定位组件控制定位轮8预压在焊管的内侧壁上，对精定修磨装置进行粗定位；精定修磨装置设置在粗定位装置的右侧，对焊管内壁进行精定修磨；旋转装置设置在粗定位装置的左侧，带动粗定位装置和精定修磨装置在焊管内旋转，对焊管内壁进行环绕修磨。

优选的，所述的夹紧装置包括左端夹紧组件和右端夹紧组件，左端夹紧组件和右端夹紧组件均包括固定底座101、活动底座104和夹紧轮3，固定底座101和活动底座104对称设置，固定底座101上设置有若干第一活动臂102，第一活动臂102与设置在活动底座104上的第二活动臂103一一对应铰接，夹紧轮3设置在第二活动臂103的前端，活动底座104分别固定安装在中心轴4的两端；所述的右端夹紧组件还包括气缸1和拉杆2，气缸1安装在右端固定底座101的安装槽内，气缸1活塞杆的端部与拉杆2的一端连接，拉杆2的另一端与左端夹紧组件的固定底座101连接，且所述拉杆2活动安装(套接)在中心轴4内；在使用时，当需要对内环焊缝修磨机在焊管中的位置进行定位时，我们可以通过给气缸1减压，使得气缸1的活塞杆缩回，带动拉杆2向右运动，因此使得左端夹紧组件和右端夹紧组件上的固定底座101和活动底座104分别相向运动，第一活动臂102与第二活动臂103的前臂在铰接力的作用下向四周伸张(原理与伞相同)，使得夹紧轮3张开，与焊管的管道内壁紧紧接触，实现夹紧，对内环焊缝修磨机在焊管中的位置进行定位，反之，在修磨完毕后，通过给气缸1加压，使活塞杆伸长，则夹紧轮3松开。

优选的，所述的夹紧轮3为凸轮结构，通过固定组件安装在加紧轮安装槽1031内，加紧轮安装槽1031设置在第二活动臂103的顶端；所述固定组件包括两个扭转弹簧33、固定轴31和固定螺母32，固定轴31穿过夹紧轮3，加紧轮3以固定轴31为轴转动，且在夹紧轮3的两侧均安装扭转弹簧33，对加紧轮3进行复位，所述固定螺母32与固定轴31的两端连接，对固定轴31的位置进行固定；所述两个扭转弹簧33的一端与夹紧轮3侧边固定连接，另一端与加紧轮安装槽1031的内侧壁固定连接，且所述两个扭转弹簧33相反设置在夹紧轮3的两侧，形成双扭簧结构，在使用时，当夹紧轮3的一侧顶面(凸轮的上顶面，如图5所示)顶在焊管内壁上，并在气缸1的作用下，夹紧轮3以固定轴31为轴转动，使得凸轮的下顶面向上转动，与焊管内壁相互挤压，对修磨机进行定位，可以减少气缸1的工作量，同时使用此凸轮结构可以增大本修磨机与焊管内壁的固定半径(适用于更大内径的焊管)；而在夹紧轮3以固定轴31为轴转动的同时，设置在夹紧轮3两侧的两个扭转弹簧33分别被扭转和反扭转，因此在完成固定和焊缝修磨后，当夹紧轮3在两个扭转弹簧33的作用力和反作用力下何意被迅速复位，而且由于扭转弹簧33形成双扭簧结构，因此其复位存在一个平衡状态，可以有效保证复位后夹紧轮3的复位位置与设计位置相同，便于进行下一次修磨，同时在本发明的夹紧轮3的两侧设置扭转弹簧33可以起到一定的减震作用，防止本装置的修磨机构在旋转修磨时，产生振动，造成焊管内修磨不平整，保证修磨质量。

优选的，所述的定位组件包括定位导轨11、蜗杆12、蝶形垫片13、定位驱动电机14和蜗轮141，定位导轨11通过卡接槽滑动安装在旋转单元142上，且在定位导轨11上端安装有定位轮8，旋转单元142上设置有中心轴安装孔1421与中心轴4配合使用，中心轴4穿过中心轴安装孔1421，旋转单元142上还设置有蜗杆伸缩孔1422，蜗杆伸缩孔1422与蜗杆12的上端无丝部121配合使用，供蜗杆12伸长和上下移动，蜗杆12通过固定螺母和蝶形垫片13安装在定位导轨11上，蜗杆12与蜗轮141相互啮合，蜗轮141与定位驱动电机14的动力输出端连接；使用时，定位驱动电机14带动蜗轮141转动，蜗轮141通过齿与齿的啮合力带动蜗杆12向上或者向下移动(定位驱动电机14正转，蜗杆12向上移动；定位驱动电机14反转，蜗杆12向下移动)，蜗杆12的上端无丝部121在蜗杆伸缩孔1422内上下移动(因为上端无丝部121没有设置外丝，因此不会对旋转单元造成饶动)，从而带动定位导轨11向上移动或者向下移动，从而使得在不同直径的焊管中，定位轮可以紧紧的顶在焊管内壁上，并且在整个定位组件随旋转单元142转动时，配有的碟形垫片13可以使此定位组件的位置进行小范围的浮动，减少与焊管内壁的绝对刚性接触，对焊管和本内环焊缝修磨机进行保护。

所述的精定修磨装置包括刀架71、修磨组件和进深控制组件，定位导轨11的右侧设置有滑动轨道111，滑动轨道111与设置在刀架71左侧的滑动凹槽711配合使用，实现刀架71与定位导轨11的滑动连接，进深控制组件安装在定位导轨11上，控制刀架71与定位导轨11的相对位置，从而控制进深控制组件在修磨时刀具的进深尺寸，修磨组件安装在刀架71上，随刀架上下移动，对焊管内需要修磨的焊缝进行修磨处理；

所述的修磨组件包括刀具旋转电机5、修磨刀具7、第一斜齿轮51和第二斜齿轮52，刀具旋转电机5的动力输出端与第一斜齿轮51连接，第一斜齿轮51与第二斜齿轮52相互啮合，第二斜齿轮52通过传动轴与修磨刀具7连接，修磨刀具7安装在刀架71上端的修磨刀具安装槽内；使用时，刀具旋转电机5提供第一斜齿轮51转动所需要的动力，带动第一斜齿轮51转动，第一斜齿轮51通过齿与齿之间的啮合力带动第二斜齿轮52转动，第二斜齿轮52通过传动轴带动修磨刀具7转动，利用修磨刀具7对焊管内需要修磨的焊缝进行修磨处理；

所述的进深控制组件包括磨削进给伺服电机6、第一齿轮61、第二齿轮62、同齿齿形带63、第三齿轮64和转动轴65，磨削进给伺服电机6设置在定位导轨11的右侧，磨削进给伺服电机6的动力输出端与第一齿轮61连接，第一齿轮61与第二齿轮62通过同齿齿形带63连接，第二齿轮62套接在转动轴65上，转动轴65安装在定位导轨11上，转动轴65的上端与第三齿轮64螺纹连接，第三齿轮64的一侧固定卡合在刀架71中，转动轴65转动带动刀架上下移动；在使用时，由于焊管的内径和焊缝厚度不同，因此为对焊管内壁焊缝进行较好的修磨，需要对修磨刀具的进深，打开磨削进给伺服电机6带动第一齿轮61转动，第一齿轮61通过同齿齿形带63的带动作用带动第二齿轮62转动，第二齿轮62与转动轴65的下部卡合连接，因此第二齿轮62带动转动轴65(转动轴65安装在定位导轨11上)转动，又因为转动轴65与第三齿轮64螺纹连接，第三齿轮64的一半卡合在刀架71上，当转动轴65转动时，第三齿轮64不会在水平方向上转动，因此转动轴65带动第三齿轮64上下移动，实现对刀架71上下位置的调整，控制修磨刀具7的进深，使其进深满足不同直径焊管和焊缝的修磨要求。

优选的，所述的旋转装置包括旋转减速机9、第四齿轮91和旋转单元从动齿盘10，旋转减速机9固定安装在中心轴4的外侧，第四齿轮91安装在旋转减速机9的动力输出端，且第四齿轮91与旋转单元从动齿盘10的齿相互啮合，在旋转单元从动齿盘10的右侧设置有螺旋伞齿与设置在旋转单元142右侧的螺旋伞齿相互卡紧，在使用时，旋转减速机9固定安装在中心轴4的外侧，因此当旋转减速机9提供转动动力时，第四齿轮91转动，第四齿轮91通过齿与齿之间的啮合力带动旋转单元从动齿盘10和旋转单元142同轴转动(旋转单元从动齿盘10右侧的螺旋伞齿与旋转单元142左侧的螺旋伞齿卡合，相互锁死)，实现粗定位装置和精定修磨装置对焊管内需要修磨的焊缝进行旋转修磨处理。

优选的，所述的内环焊缝修磨机还包括动力装置(动力小车)和激光检测装置，所述动力装置在使用时安装在内环焊缝修磨机的右侧，给内环焊缝修磨机提供动力，使其进入到需要修磨的管道内，运动到须修磨位置附近时，激光检测装置会将刀具中心与焊缝对正，动力小车停止，气缸1工作，夹紧机构张开夹紧，夹紧完成后，定位轮8被定位装置预压到管壁内侧，刀具旋转电机5驱动修磨刀具7旋转，磨削进给伺服电机6缓慢运行，驱动刀架71运动，从而确定吃刀深度；之后，旋转装置运行，带着刀架360度旋转修磨，修磨完毕后，重新打开气缸，使夹紧机构收紧，利用小车再将本内环焊缝修磨机拉出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。