专利名称：可快速精确定位的组合式山地内对口器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种管道内施工设备，尤其是一种内对口器。
背景技术：
气动内对口器是用在管线焊接施工中，从钢管内部以径向力把两根待组对管管口迅速组对，且满足管线焊接要求的一种专用机械。它是以压缩空气为动力源来实现设备的驱动与操作。现有的管道内对口器不能在坡度超过30°时行走。在上坡路行走时，由于刹车控制阀与行走控制阀互锁的控制方式造成停车可靠性差，另外，下坡时易发生溜坡，有很大的安全隐患。在有坡度时，现有的对口器在管道口调整位置很困难，效率低。
发明内容为了克服已有气动内对口器不能适用于坡度较大场合、可靠性差、存在安全隐患的不足，本实用新型提供一种有效适用于坡度较大场合、可靠性良好、消除安全隐患的可快速精确定位的组合式山地内对口器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种可快速精确定位的组合式山地内对口器，包括上坡安全保障车、对口器主体、储气罐和下坡安全保障车；所述对口器主体的一侧安装第一连接环，所述对口器主体的另一侧通过铰链与储气罐的一侧连接，所述储气罐的另一侧设有第二连接环；其中，所述上坡安全保障车包括第一车架、第一驱动轮和爪，所述第一车架上布置3个第一驱动轮和3个爪，径向分布为3个第一驱动轮和3个爪均关于Y轴对称，第一驱动轮通过一个销轴安装在第一驱动轮支撑臂的一端，所述第一驱动轮支撑臂的中部可转动地安装在第一回转轴上，所述第一回转轴固定安装在第一车架上，所述第一驱动轮支撑臂的另一端通过铰链与第一滑套联接，所述第一驱动轮与第一驱动装置连接；所述爪安装在连杆一端，所述连杆的中部可转动地安装在第二回转轴上，所述第二回转轴固定安装在第一车架上，所述连杆的另一端安装在车架上，所述第二回转轴与第一车架之间的连杆上安装弹簧；所述第一滑套可滑动的套装在空心轴上，所述空心轴固定安装在车架上，所述电动推杆位于空心轴内，且所述电动推杆的动端与所述第一滑套联动；所述第一车架内安装第一卷扬机，所述第一卷扬机上的钢索与所述第一连接环连接；所述对口器主体包括对口工作段和自行走段，所述自行走段包括第二车架、行走轮、第二驱动轮和刹车块，所述第二车架上沿车架的中心轴方向依次布置2个行走轮、第二驱动轮、刹车块和2个行走轮，从轴向上看行走轮位于第二车架的下半圆，第二驱动轮和刹车块位于第二车架的上半圆；径向分布为2个行走轮关于Y轴对称，行走轮安装在第二车架上，第二驱动轮通过一个销轴安装在第二驱动轮支撑臂的一端，所述第二驱动轮支撑臂的中部可转动地安装在第三回转轴上，所述第三回转轴固定安装在第二车架上，所述第二驱动轮支撑臂的另一端通过铰链与第二滑套联接，所述第二驱动轮与第二驱动装置连接；刹车块通过一个销轴安装在刹车块支撑臂的一端，所述刹车块支撑臂的中部可转动地安装在第四回转轴上，所述第四回转轴固定安装在第二车架上，所述刹车块支撑臂的另一端通过铰链与第三滑套联接；所述第二和第三滑套可滑动的套装在第二中心轴上，所述第二和第三滑套与用于推动第二和第三滑套伸缩的伸缩机构连接；所述对口工作段与滑柱固定连接，所述滑柱可滑动地安装在套管内，所述滑套固定安装在第二车架的一侧上，所述滑柱与气缸的活塞杆连接；所述下坡安全保障车包括包括第三车架、第三驱动轮和刹车块，所述第三车架上布置3个第三驱动轮和3个刹车块，径向分布为3个第三驱动轮和3个刹车块均关于Y轴对称，第三驱动轮通过一个销轴安装在第三驱动轮支撑臂的一端，所述第三驱动轮支撑臂的中部可转动地安装在第五回转轴上，所述第五回转轴固定安装在第三车架上，所述第三驱动轮支撑臂的另一端通过铰链与第四滑套联接，所述第三驱动轮与第三驱动装置连接；刹车块通过一个销轴安装在刹车块支撑臂的一端，所述刹车块支撑臂的中部可转动地安装在第六回转轴上，所述第六回转轴固定安装在第三车架上，所述刹车块支撑臂的另一端通过铰链与第四滑套联接；所述第四滑套可滑动的套装在空心轴上，所述空心轴固定安装在第三车架上，所述电动推杆位于空心轴内，且所述电动推杆的动端与所述第三滑套联动；所述第三车架内安装第二卷扬机，所述第二卷扬机上的钢索与所述第二连接环连接。进一步，所述第一、第三驱动装置为电机(步进电机或伺服电机)，所述的第二驱动装置为气马达。再进一步，所述伸缩机构包括第一气缸和第二气缸，两气缸都安装在对口器主体机架轴心并相对布置在中心轴两端，第一气缸活塞杆与第二滑套连接；第二气缸也安装在对口器机架中心，第二气缸活塞杆与第三滑套连接。所述储气罐的外侧等圆弧间隔地设置三个滚轮。本实用新型的有益效果主要表现在有效适用于坡度较大场合、可靠性良好、消除安全隐患，管口处定位效率高、精确。
[0013]图[0014]图[0015]图[0016]图[0017]图[0018]图[0019]图[0020]图[0021]图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。参照图1 图9，一种可快速精确定位的组合式山地内对口器，这种组合式山地管道内对口器由代号为AB⑶的4段组合在一起，如图1所示，A段为上坡安全保障车，B段为对口器主体，C段为储气罐，D段为下坡安全保障车，B段与C段通过铰链38联接。A段可自行走上坡安全保障车，如图2所示，具有圆柱笼形车架I，车架轴心处安装的空心轴2，其外部有能滑动的滑套3，传动机构围绕空心轴对称布置。该车由电池4供电，控制器5进行控制。车内安装有伺服电机16驱动的卷扬机15。驱动轮6通过销轴安装在驱动轮支撑臂7的一端，驱动轮支撑臂可以绕固定在车架上的回转轴转动，支撑臂的另一端通过铰链与滑套3联接，电机14安装在驱动轮支撑臂上，通过同步带传动机构15驱动，车架安装了 3套驱动轮及其支撑臂。爪10安装在连杆11一端，连杆可以绕固定在车架上的回转轴转动，连杆上安装有弹簧13，弹簧的另一端安装在机架上，在弹簧力作用下，连杆使爪10上的小滚轮9压在管道壁上，车架安装了 3套爪机构。各驱动轮和爪径向分布如图3所示，驱动轮的夹角为120°并关于Y轴对称，三个爪的夹角为120°并关于Y轴对称，各爪与驱动轮的夹角为60°。若固定在中心轴上的电动推杆8缩回时，推动滑套3并使轮支撑臂转动，驱动轮随着轮支撑臂的运动压在管道壁上。当电机14转动时，通过同步带机构15驱动，从而牵引车架I在管道内行走。当电动推杆8伸出，滑套3随着电动推杆8的退回拉动轮支撑臂使驱动轮脱离管道壁。B段对口器主体，如图4所示，从功能上分为对口工作部18及其后面的行走部，对口工作部上有连接滑柱19，行走部上有滑套20，两部分通过滑柱与滑套联接。从Z向看，三对滑柱与滑套在圆周上均布。气缸23通过连接板22推动滑柱19使对口工作部能相对行走部移动。自行走部具有圆柱笼形车架21，沿Z轴方向车架上依次布置两个履带式行走轮24、两个履带式驱动轮25、两个刹车块26和两个履带式行走轮24，径向分布如图5所示，两个行走轮的夹角为120°并关于Y轴对称，两个驱动轮(两个刹车块)的夹角也为120°并关于Y轴对称，驱动轮与行走轮的夹角为60°。4个行走轮直接安装在车架上。两个驱动轮分别通过销轴安装在驱动轮支撑臂31的一端，驱动轮支撑臂可以绕固定在车架上的回转轴转动，支撑臂的另一端通过铰链与滑套29联接。气马达32安装在机架上，气马达轴、轮支撑臂回转轴和驱动轮轴上安装链轮，通过链传动将动力从气马达传递到驱动轮上，车架安装了 2套驱动轮及其支撑臂。两个刹车块分别通过销轴安装在刹车块支撑臂33的一端，刹车块支撑臂可以绕固定在车架上的回转轴转动，刹车块支撑臂的另一端通过铰链与滑套34联接。C段储气罐39提供压缩空气，其上面的滚轮40径向分布如图7所示，各轮夹角也为120°并关于Y轴对称。D段可自行走下坡安全保障车，如图8所示，包括呈圆柱笼形架41，车架中心有空心轴45，其外部有能滑动的滑套46，传动机构围绕空心轴对称布置。该车由电池43供电，控制器43进行控制，安装有伺服电机56驱动的卷扬机55。驱动轮44通过销轴安装在驱动轮支撑臂51的一端，驱动轮支撑臂可以绕固定在车架上的回转轴转动，支撑臂的另一端通过铰链与滑套46联接，电机53安装在驱动轮支撑臂上，通过同步带传动机构52驱动，车架安装了 3套驱动轮及其支撑臂。刹车块48通过销轴安装在刹车块支撑臂47的一端，刹车块支撑臂可以绕固定在车架上的回转轴转动，刹车块支撑臂的另一端通过铰链与滑套46联接，车架安装了 3套刹车块及其支撑臂。各驱动轮和刹车块径向分布如图9所示，3个驱动轮(3个刹车块)径向均匀分布，并关于Y轴对称。[0031]若固定在中心机架上的电动推杆54向右伸出时，推动滑套46并使轮支撑臂转动，驱动轮随着轮支撑臂的运动压在管道壁上，并使刹车块48脱离管道壁。当电机转动53时，通过同步带机构52驱动，从而牵引车架41在管道内行走。当电动推杆54退回，带动滑套46向左运动，拉动轮支撑臂使驱动轮脱离管道壁。若滑套继续向左运动，刹车块随着刹车块支撑臂的运动压在管道壁上，使行走器停止。各段组合在一起时，A段上坡安全保障车的卷扬机收紧，A段与B段紧靠在一起；BC两段通过铰链连接；D段上的卷扬机收紧，D段与C段紧靠在一起。上坡坡度较大时，为保障整个工程车安全行走，第一步，C段的刹车块26压紧在管道壁上，使整个工程车停止在管道内；第二步，上坡安全保障车自主向前行走，卷扬机16放钢缆，B⑶三段不动，当上坡安全保障车行走到管道尽头时，连杆11在弹簧力的作用下将爪10伸出管道外并挡在管道边沿上，同时连杆11上接近开关12输出控制信号使上坡安全保障车停止行走，同时，卷扬机16也停止放钢缆；第三步，BCD三段共同向上行走，同时卷扬机16收钢缆。由于卷扬机16上有类似汽车安全带的快速自锁装置，当出现BCD三段向下滑的趋势时，A段上坡安全保障车上的钢缆可将后面的三段拉住，从而保障整个工程车不会滑落到管道深处。下坡坡度较大时，为保障整个工程车安全行走，第二步，D段的刹车块48压紧在管道壁上，使下坡安全保障车停止在管道内；第二步，B段带着AC段自行走，同时卷扬机55放钢缆，由于卷扬机上有类似汽车安全带的快速自锁装置，当出现ABC三段向下滑的趋势时，D段下坡安全保障车上的钢缆可将前面的三段拉住，从而保障整个工程车不会滑落到管道深处。第三步，ABC三段行走到管道口目标位置后停止，D段下坡安全保障车的刹车块48释放，驱动轮44工作向下行走，同时卷扬机55收钢缆。其它情况时，组合体可不分开。
权利要求1.一种可快速精确定位的组合式山地内对口器，其特征在于所述组合式山地内对口器包括上坡安全保障车、对口器主体、储气罐和下坡安全保障车；所述对口器主体的一侧安装第一连接环，所述对口器主体的另一侧通过铰链与储气罐的一侧连接，所述储气罐的另一侧设有第二连接环；其中，所述上坡安全保障车包括第一车架、第一驱动轮和爪，所述第一车架上布置3个第一驱动轮和3个爪，径向分布为3个第一驱动轮和3个爪均关于Y轴对称，第一驱动轮通过一个销轴安装在第一驱动轮支撑臂的一端，所述第一驱动轮支撑臂的中部可转动地安装在第一回转轴上，所述第一回转轴固定安装在第一车架上，所述第一驱动轮支撑臂的另一端通过铰链与第一滑套联接，所述第一驱动轮与第一驱动装置连接；所述爪安装在连杆一端，所述连杆的中部可转动地安装在第二回转轴上，所述第二回转轴固定安装在第一车架上，所述连杆的另一端安装在车架上，所述第二回转轴与第一车架之间的连杆上安装弹簧；所述第一滑套可滑动的套装在空心轴上，所述空心轴固定安装在车架上，所述电动推杆位于空心轴内，且所述电动推杆的动端与所述第一滑套联动；所述第一车架内安装第一卷扬机，所述第一卷扬机上的钢索与所述第一连接环连接；所述对口器主体包括对口工作段和自行走段，所述自行走段包括第二车架、行走轮、第二驱动轮和刹车块，所述第二车架上沿车架的中心轴方向依次布置2个行走轮、第二驱动轮、刹车块和2个行走轮，从轴向上看行走轮位于第二车架的下半圆，第二驱动轮和刹车块位于第二车架的上半圆；径向分布为2个行走轮关于Y轴对称，行走轮安装在第二车架上， 第二驱动轮通过一个销轴安装在第二驱动轮支撑臂的一端，所述第二驱动轮支撑臂的中部可转动地安装在第三回转轴上，所述第三回转轴固定安装在第二车架上，所述第二驱动轮支撑臂的另一端通过铰链与第二滑套联接，所述第二驱动轮与第二驱动装置连接；刹车块通过一个销轴安装在刹车块支撑臂的一端，所述刹车块支撑臂的中部可转动地安装在第四回转轴上，所述第四回转轴固定安装在第二车架上，所述刹车块支撑臂的另一端通过铰链与第三滑套联接；所述第二和第三滑套可滑动的套装在第二中心轴上，所述第二和第三滑套与用于推动第二和第三滑套伸缩的伸缩机构连接；所述对口工作段与滑柱固定连接，所述滑柱可滑动地安装在套管内，所述滑套固定安装在第二车架的一侧上，所述滑柱与气缸的活塞杆连接；所述下坡安全保障车包括包括第三车架、第三驱动轮和刹车块，所述第三车架上布置3 个第三驱动轮和3个刹车块，径向分布为3个第三驱动轮和3个刹车块均关于Y轴对称，第三驱动轮通过一个销轴安装在第三驱动轮支撑臂的一端，所述第三驱动轮支撑臂的中部可转动地安装在第五回转轴上，所述第五回转轴固定安装在第三车架上，所述第三驱动轮支撑臂的另一端通过铰链与第四滑套联接，所述第三驱动轮与第三驱动装置连接；刹车块通过一个销轴安装在刹车块支撑臂的一端，所述刹车块支撑臂的中部可转动地安装在第六回转轴上，所述第六回转轴固定安装在第三车架上，所述刹车块支撑臂的另一端通过铰链与第四滑套联接；所述第四滑套可滑动的套装在空心轴上，所述空心轴固定安装在第三车架上，所述电动推杆位于空心轴内，且所述电动推杆的动端与所述第三滑套联动；所述第三车架内安装第二卷扬机，所述第二卷扬机上的钢索与所述第二连接环连接。
2.如权利要求1所述的可快速精确定位的组合式山地内对口器，其特征在于所述第一、第三驱动装置为电机，所述的第二驱动装置为气马达。
3.如权利要求1或2所述的可快速精确定位的组合式山地内对口器，其特征在于所述伸缩机构包括第一气缸和第二气缸，两气缸都安装在对口器主体机架轴心并相对布置在中心轴两端，第一气缸活塞杆与第二滑套连接；第二气缸也安装在对口器机架中心，第二气缸活塞杆与第三滑套连接。
4.如权利要求1或2所述的可快速精确定位的组合式山地内对口器，其特征在于所述储气罐的外侧等圆弧间隔地设置三个滚轮。
专利摘要一种可快速精确定位的组合式山地内对口器，包括上坡安全保障车、对口器主体、储气罐和下坡安全保障车；所述对口器主体的一侧安装第一连接环，所述对口器主体的另一侧通过铰链与储气罐的一侧连接，所述储气罐的另一侧设有第二连接环；第一车架内安装第一卷扬机，所述第一卷扬机上的钢索与所述第一连接环连接；第三车架内安装第二卷扬机，所述第二卷扬机上的钢索与所述第二连接环连接。本实用新型提供一种有效适用于坡度较大场合、可靠性良好、消除安全隐患的可快速精确定位的组合式山地内对口器。
文档编号B23K37/053GK202825094SQ20122036266
公开日2013年3月27日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者邢彤, 孟彬 申请人:浙江工业大学