管道焊缝内防腐打磨机构的制作方法

1.本实用新型涉及管道焊缝内防腐打磨机构。


背景技术：

2.工业和生活中，管路是常用的流体输送方式，对于金属管路的安装，考虑到重量和运输的便利性，金属管需要加工成固定长度的一段，安装时需要将金属管拼接并焊接在一起，焊接完成后，需要对管内焊缝进行打磨去毛刺、喷涂防腐涂料等操作。这些工作传统方式是由人工钻入管内进行操作，但是这种方式效率低下、工作环境恶劣且对于较细的管路无法操作。
3.对此，市面上也出现了一些用于管内打磨的机器人，但是现有管内打磨机器人的打磨机构结构复杂且在使用过程中容易卡滞，尤其是针对不同管径、不同焊缝的金属管，对于有些焊缝高度不均匀的金属管焊缝来说，其打磨机构卡滞的几率更大；另一方面，现有的打磨机构在使用时，随着打磨的进行，焊缝被逐渐磨平、砂轮也逐渐消耗而减小直径，导致后续打磨时砂轮与焊缝无法接触，影响最终打磨效果和打磨效率。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种管道焊缝内防腐打磨机构，用以解决现有管内打磨机器人的打磨机构容易卡滞以及砂轮与焊缝无法及时有效接触而影响打磨效果的技术问题。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.管道焊缝内防腐打磨机构包括：
7.驱动电机；
8.涡轮蜗杆机构，蜗杆与驱动电机的输出轴连接，蜗杆在驱动电机驱动下带动涡轮旋转；
9.凸轮，呈椭圆形，凸轮与涡轮同轴固定，凸轮外周设置有椭圆形凹槽；
10.打磨单元，有两个，关于凸轮对称设置，打磨单元包括伸缩杆以及固定在伸缩杆外端的砂轮机构，伸缩杆的内端设有弯折段，弯折段上转动装配有滚轮，伸缩杆的内端通过滚轮在所述椭圆形凹槽内滚动以带动伸缩杆沿其轴向移动；伸缩杆上设有主动伸缩机构和被动伸缩结构以调节伸缩杆的长度，伸缩杆包括相互套设的外杆、中杆和内杆，主动伸缩机构由伸缩电机驱动以带动外杆与中杆相对滑动，被动伸缩结构通过设置在中杆与内杆之间的弹簧被动控制中杆和内杆的相对滑动；砂轮机构包括砂轮电机、传动组件和砂轮。
11.在上述方案的基础上，进一步改进如下，外杆和中杆均为方管，外杆上设置有矩形的缺口，中杆的对应于缺口的一侧侧面为弧形面，弧形面上设置有用于与螺杆啮合传动的齿，缺口处罩设有机匣，机匣内安装有螺杆以及驱动螺杆旋转的调节电机，螺杆与中杆的齿啮合传动以带动中杆相对于外杆滑动，外杆、中杆、机匣、螺杆和调节电机构成所述主动伸缩机构。方管具有止转的作用，调节电机通过螺杆与齿的配合实现主动调节，不仅调节准确
方便，而且可以调节后有效自锁。
12.在上述方案的基础上，进一步改进如下，中杆内设有沿轴向延伸的盲孔，内杆滑动装配在中杆的盲孔内，盲孔的孔底与内杆的端部之间设有所述弹簧，中杆、内杆和弹簧构成所述被动伸缩结构。此结构滑动稳定可靠，自带导向功能，不易偏斜，弹簧也被直接导向，不易歪斜。
13.在上述方案的基础上，进一步改进如下，内杆的一端设有限位杆，限位杆的一端具有直接大于限位杆的直径的挡板，盲孔的孔底设有柱形腔，限位杆穿入柱形腔内，挡板位于柱形腔内，在挡板的移动行程上具有与柱形腔的腔顶挡止限位配合的第一极限位以及与柱形腔的腔底挡止限位配合的第二极限位。限位结构的设置确保伸缩杆的被动调节在一定范围内有效，避免超过弹簧行程的位移而导致弹簧不可恢复的损坏。
14.在上述方案的基础上，进一步改进如下，砂轮机构的传动组件包括与砂轮电机的输出轴同轴连接的主动链轮、与砂轮的转轴同轴连接的从动链轮以及同时与主动链轮和从动链轮啮合传动的链条。砂轮机构直接就进依靠砂轮电机和传动组件驱动，确保每个砂轮机构可以独立运行。
15.在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述内杆上安装有摄像头，摄像头朝向对应的砂轮设置。摄像头的设置一方面方便对待打磨部位的准确定位，另一方面方便随时查看打磨情况以及砂轮的磨损情况。
16.在上述方案的基础上，进一步改进如下，驱动电机和/或砂轮电机为步进电机。
17.本实用新型的有益效果：本实用新型的管道焊缝内防腐打磨机构在使用时，将打磨机构安装在管道打磨机器人上，原始状态的打磨机构的伸缩杆处于收缩状态，即伸缩杆处于长度最短的状态以免在行进过程中被管内壁上的物体阻碍而卡滞，使打磨机构沿管道的某一直径方向布置，随着管道打磨机器人运行至焊缝处或其他待打磨的部分时，停止行进，启动机器人行起轮转向90
°
，使机器人处于自旋准备状态。首先控制主动伸缩机构启动，增加伸缩杆的长度，使得两个打磨单元的砂轮接近待打磨部位，随后停止主动伸缩机构的伸展，启动两个打磨单元的砂轮机构，使砂轮运行，然后启动驱动电机带动涡轮蜗杆机构运行，从而带动凸轮旋转，凸轮旋转带动两个打磨单元同步向靠近待打磨部位的方向移动，随后启动管道打磨机器人使得机器人绕管道轴线旋转，运转的砂轮在移动过程中逐渐接触待打磨部位，如接触焊缝，可对焊缝进行打磨，在此过程中，由于砂轮对焊缝的打磨需要一定的时间，打磨的速度肯定没有砂轮朝向焊缝的移动速度快，此时，被动伸缩结构起作用，自动调节伸缩杆的长度，如压缩伸缩杆的长度，并使得砂轮时刻抵顶在焊缝上，既确保了打磨过程不卡滞，又保护了打磨单元不受损，而且被动伸缩结构还具有一定的缓冲作用。
18.可见，本实用新型的管道焊缝内防腐打磨机构可独立加装在现有的各种管道打磨机器人的行走机构上，方便对现有管道打磨机器人的改造，该打磨机构具有砂轮不易卡滞、不易损坏、砂轮可以平稳对待打磨部位进行打磨，确保打磨效果的高效性；而且由于伸缩杆可以主动调节长度，可以适用于一定范围内的不同的管径，提高产品的适用性。
附图说明
19.图1为本实用新型的管道焊缝内防腐打磨机构在管道打磨机器人上对焊缝打磨时的状态示意图；
20.图2为本实用新型的管道焊缝内防腐打磨机构在管道内行进过程中的状态示意图；
21.图3为图2的右视图（未显示打磨机构）；
22.图4为打磨机构的主视图；
23.图5为打磨机构的侧视图；
24.图6为图5中a处的局部放大图；
25.图7为图5中b处的局部剖视放大图（被动伸缩结构的弹簧被压缩状态）；
26.图8为被动伸缩结构的弹簧伸展状态示意图；
27.图9为图5中c处的局部剖视放大图（主动伸缩机构）。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，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所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
31.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
32.本实用新型的管道焊缝内防腐打磨机构的一种实施方式：该管道焊缝内防腐打磨机构在使用时安装在管道打磨机器人的机体上，由机器人的行走机构和转向机构的配合带动打磨机构的前进、后退和旋装等动作，如图1
‑
3所示。
33.具体地，如图4
‑
9所示，管道焊缝内防腐打磨机构包括驱动电机32、涡轮蜗杆机构、凸轮35、打磨单元4等。其中：
34.驱动电机32为步进电机。涡轮蜗杆机构的蜗杆33与驱动电机32的输出轴连接，蜗杆33在驱动电机32驱动下带动涡轮34旋转；凸轮35呈椭圆形，凸轮35与涡轮34同轴固定，凸轮35外周设置有椭圆形凹槽351；打磨单元4有两个，关于凸轮35对称设置，打磨单元4包括伸缩杆41以及固定在伸缩杆41外端的砂轮机构31，伸缩杆41的内端设有弯折段4111，弯折段4111上转动装配有滚轮4112，伸缩杆41的内端通过滚轮4112在所述椭圆形凹槽351内滚动以带动伸缩杆41沿其轴向移动；伸缩杆41上设有主动伸缩机构和被动伸缩结构以调节伸
缩杆41的长度，伸缩杆41包括相互套设的外杆411、中杆412和内杆413，主动伸缩机构由伸缩电机驱动以带动外杆411与中杆412相对滑动，被动伸缩结构通过设置在中杆412与内杆413之间的弹簧417被动控制中杆412和内杆413的相对滑动；砂轮机构31包括砂轮电机311、传动组件和砂轮315。外杆411和中杆412均为方管，外杆411上设置有矩形的缺口，中杆412的对应于缺口的一侧侧面为弧形面，弧形面上设置有用于与螺杆415啮合传动的齿4121，缺口处罩设有机匣414，机匣414内安装有螺杆415以及驱动螺杆415旋转的调节电机416，螺杆415与中杆412的齿4121啮合传动以带动中杆412相对于外杆411滑动，外杆411、中杆412、机匣414、螺杆415和调节电机416构成主动伸缩机构。方管具有止转的作用，调节电机416通过螺杆415与齿4121的配合实现主动调节，不仅调节准确方便，而且可以调节后有效自锁。中杆412内设有沿轴向延伸的盲孔4122，内杆413滑动装配在中杆412的盲孔4122内，盲孔4122的孔底与内杆413的端部之间设有弹簧417，中杆412、内杆413和弹簧417构成被动伸缩结构。此结构滑动稳定可靠，自带导向功能，不易偏斜，弹簧417也被直接导向，不易歪斜。内杆413的一端设有限位杆4131，限位杆4131的一端具有直接大于限位杆4131的直径的挡板4132，盲孔4122的孔底设有柱形腔4123，限位杆4131穿入柱形腔4123内，挡板4132位于柱形腔4123内，在挡板4132的移动行程上具有与柱形腔4123的腔顶挡止限位配合的第一极限位以及与柱形腔4123的腔底挡止限位配合的第二极限位。限位结构的设置确保伸缩杆41的被动调节在一定范围内有效，避免超过弹簧417行程的位移而导致弹簧417不可恢复的损坏。砂轮机构31的传动组件包括与砂轮电机311的输出轴同轴连接的主动链轮312、与砂轮的转轴同轴连接的从动链轮313以及同时与主动链轮312和从动链轮313啮合传动的链条314。砂轮机构31直接就进依靠砂轮电机311和传动组件驱动，确保每个砂轮机构31可以独立运行。内杆413上安装有摄像头5，摄像头5朝向对应的砂轮设置。摄像头5的设置一方面方便对待打磨部位的准确定位，另一方面方便随时查看打磨情况以及砂轮的磨损情况。驱动电机32和砂轮电机311为步进电机。
35.本实用新型的管道焊缝内防腐打磨机构在使用时，将打磨机构3安装在管道打磨机器人上，原始状态的打磨机构3的伸缩杆41处于收缩状态，即伸缩杆41处于长度最短的状态以免在行进过程中被管内壁上的物体阻碍而卡滞，使打磨机构3沿管道的某一直径方向布置，随着管道打磨机器人运行至焊缝处或其他待打磨的部分时，停止行进，启动机器人行起轮转向90
°
，使机器人处于自旋准备状态。首先控制主动伸缩机构启动，增加伸缩杆41的长度，使得两个打磨单元4的砂轮接近待打磨部位，随后停止主动伸缩机构的伸展，启动两个打磨单元4的砂轮机构31，使砂轮运行，然后启动驱动电机32带动涡轮蜗杆机构运行，从而带动凸轮35旋转，凸轮35旋转带动两个打磨单元4同步向靠近待打磨部位的方向移动，随后启动管道打磨机器人使得机器人绕管道轴线旋转，运转的砂轮在移动过程中逐渐接触待打磨部位，如接触焊缝，可对焊缝进行打磨，在此过程中，由于砂轮对焊缝的打磨需要一定的时间，打磨的速度肯定没有砂轮朝向焊缝的移动速度快，此时，被动伸缩结构起作用，自动调节伸缩杆41的长度，如压缩伸缩杆41的长度，并使得砂轮时刻抵顶在焊缝上，既确保了打磨过程不卡滞，又保护了打磨单元4不受损，而且被动伸缩结构还具有一定的缓冲作用。本实用新型的管道焊缝内防腐打磨机构3可独立加装在现有的各种管道打磨机器人的行走机构上，方便对现有管道打磨机器人的改造，该打磨机构3具有砂轮不易卡滞、不易损坏、砂轮可以平稳对待打磨部位进行打磨，确保打磨效果的高效性；而且由于伸缩杆41可以主动
调节长度，可以适用于一定范围内的不同的管径，提高产品的适用性。
36.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。