一种管道内壁变径打磨方法与流程

本发明涉及打磨设备技术领域，特别是涉及一种管道内壁变径打磨方法。

背景技术：

现有输送管道经焊接后，管道内壁会有焊接时产生的焊瘤、焊渣以及锈斑等缺陷，而这些缺陷如果不经打磨处理直接投入使用会严重影响输送产品的质量，同时粗糙的表面也会加快管道的腐蚀，缩短管道系统的使用寿命，因此，需要提供一种能够对输送管道的内壁进行打磨的设备。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种管道内壁变径打磨方法。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种管道内壁变径打磨装置，包括变径打磨机构、设于变径打磨机构一端的前位移支撑机构和前打磨支撑机构、设于变径打磨机构另一端的后位移支撑机构和后打磨支撑机构、以及公转驱动部件，所述变径打磨机构用于对管道内壁进行打磨，所述前位移支撑机构和后位移支撑机构交替为变径打磨机构提供轴向位移，所述前打磨支撑机构和后打磨支撑机构用于为变径打磨机构提供径向支撑力，所述公转驱动部件用于带动变径打磨机构旋转。

其中，所述变径打磨机构包括变径螺杆、导向芯轴、变径驱动部件、打磨驱动部件、若干打磨组件以及与打磨组件配合的升降组件，所述变径螺杆设于导向芯轴内，所述变径螺杆两端的螺纹旋向相反，所述导向芯轴沿平行于轴向方向间隔设置有燕尾槽，所述变径驱动部件固定在导向芯轴的一端并与变径螺杆的一端传动连接，所述变径螺杆的另一端转动连接在导向芯轴的另一端，所述变径螺杆的两端分别连接有滑动螺母，每个所述打磨组件通过一个升降组件与导向芯轴滑动连接，所述升降组件的两端分别嵌设在燕尾槽内并与滑动螺母固定连接，所述打磨驱动部件固定在导向芯轴的另一端，所述打磨驱动部件用于驱动打磨组件进行管道内壁打磨工作。

其中，所述打磨组件包括磨料保持架、以及对称安装在磨料保持架上的粗磨砂轮和精磨砂轮，所述磨料保持架固定在升降组件上，所述粗磨砂轮和精磨砂轮均与打磨驱动部件传动连接。

其中，所述升降组件包括升降块以及分别铰接在升降块两端的升降臂，所述升降臂的另一端通过一个铰接座铰接在一个滑动块上，所述滑动块嵌设在燕尾槽内，所述滑动块的另一端固定在滑动螺母上。

其中，所述打磨驱动部件包括打磨驱动电机、电机固定架、固定盘、第一齿圈、以及若干传动构件，所述打磨驱动电机固定在电机固定架上，所述电机固定架安装在导向芯轴的另一端，所述第一齿圈固定在固定盘上，所述固定盘设于电机固定架内并与打磨驱动电机的输出端连接，所述传动构件的一端通过齿轮与第一齿圈传动连接，所述传动构件的另一端与粗磨砂轮和精磨砂轮传动连接。

其中，所述传动构件包括花键轴、变速箱体、第一级伞齿轮组以及第二级伞齿轮组，所述花键轴的两端分别通过一个支撑块与导向芯轴连接，所述花键轴的一端与第一齿圈传动连接，所述变速箱体固定在铰接座上，所述第一级伞齿轮组设于变速箱体上并与花键轴传动连接，所述第一级伞齿轮组还传动连接有第一带轮，所述第二级伞齿轮组设于磨料保持架并与粗磨砂轮和精磨砂轮传动连接；还包括第二带轮和第三带轮，所述第二带轮可转动连接在升降块上，所述第三带轮通过一个传动轴与第二级伞齿轮组传动连接，所述第二带轮分别通过传动皮带与第一带轮和第二带轮连接。

其中，所述前打磨支撑机构包括第一支撑筒、以及若干第一支撑组件，所述第一支撑筒的一端连接在变径打磨机构上，若干所述第一支撑组件沿第一支撑筒的外壁间隔设置，所述第一支撑组件包括第一气缸和第一支撑臂，所述第一气缸铰接在第一支撑筒的一端，所述第一气缸的输出端与第一支撑臂中部铰接，所述第一支撑臂的一端铰接在第一支撑筒的另一端，所述第一支撑臂的另一端轴接有支撑轮。

其中，所述前位移支撑机构包括第二支撑筒、前位移气缸、以及若干第二支撑组件，所述前位移气缸固定在第一支撑筒的另一端，所述前位移气缸伸入第二支撑筒内且其输出端与第二支撑筒远离第一支撑筒的一端固定连接，若干所述第二支撑组件沿第二支撑筒的外壁间隔设置，所述第二支撑组件包括第二气缸和第二支撑臂，所述第二气缸铰接在第二支撑筒的一端，所述第二气缸的输出端与第二支撑臂中部铰接，所述第二支撑臂的一端铰接在第二支撑筒的另一端，所述第二支撑臂的另一端轴接有卡紧爪。

其中，所述后打磨支撑机构包括第三支撑筒、以及若干第三支撑组件，所述第三支撑筒的一端连接在变径打磨机构上，若干所述第三支撑组件沿第三支撑筒的外壁间隔设置，所述第三支撑组件包括第三气缸和第三支撑臂，所述第三气缸铰接在第三支撑筒的一端，所述第三气缸的输出端与第三支撑臂中部铰接，所述第三支撑臂的一端铰接在第三支撑筒的另一端，所述第三支撑臂的另一端轴接有支撑轮。

其中，所述前位移支撑机构包括第四支撑筒、后位移气缸、以及若干第四支撑组件，所述后位移气缸固定在第三支撑筒的另一端，所述后位移气缸伸入第四支撑筒内且其输出端与第四支撑筒远离第三支撑筒的一端固定连接，若干所述第四支撑组件沿第四支撑筒的外壁间隔设置，所述第四支撑组件包括第四气缸和第四支撑臂，所述第四气缸铰接在第四支撑筒的一端，所述第四气缸的输出端与第四支撑臂中部铰接，所述第四支撑臂的一端铰接在第四支撑筒的另一端，所述第四支撑臂的另一端轴接有卡紧爪。

本发明的有益效果为：通过前打磨支撑机构和后打磨支撑机构共同支撑住变径打磨机构，为变径打磨机构提供良好的支撑刚度，为进行大量磨削工作创造条件，然后变径打磨机构根据不同管径的管道调整活动半径，在公转驱动部件的带动下旋转，对管道内壁上的焊瘤、焊渣以及锈斑进行打磨，形成光洁表面，适用范围更广，而前位移支撑机构和后位移支撑机构交替为变径打磨机构提供轴向位移，驱动变径打磨机构完成整个管道内壁的打磨，使变径打磨机构能够不间断运行，提高打磨效率，能够适用长管道的打磨。

附图说明

图1是本发明实施例提供的打磨装置的立体图；

图2是本发明实施例提供的变径打磨机构第一视角的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的变径打磨机构第二视角的结构示意图；

图4是图3中a-a方向的局部剖视图；

图5是本发明实施例提供的变径打磨机构的部分结构示意图；

图6是图1中i处的局部放大示意图；

图7是图1中ii处的局部放大示意图；

图8是图1中iii处的局部放大示意图；

图9是图1中iv处的局部放大示意图；

图10是本发明实施例提供的升降组件的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的导向芯轴的结构示意图；

附图标记说明：1-变径打磨机构；11-变径螺杆；12-导向芯轴；13-变径驱动部件；14-打磨驱动部件；141-打磨驱动电机；142-电机固定架；143-固定盘；144-第一齿圈；145-传动构件；1451-花键轴；1452-变速箱体；1453-第一级伞齿轮组；1454-第二级伞齿轮组；1455-第一带轮；1456-第二带轮；1457-第三带轮；15-打磨组件；151-磨料保持架；152-粗磨砂轮；153-精磨砂轮；16-升降组件；161-升降块；162-升降臂；163-铰接座；164-滑动块；

2-前位移支撑机构；21-第二支撑筒；22-前位移气缸；23-第二支撑组件；231-第二气缸；232-第二支撑臂；

3-前打磨支撑机构；31-第一支撑筒；32-第一支撑组件；321-第一气缸；322-第一支撑臂；

4-后位移支撑机构；41-第四支撑筒；42-后位移气缸；43-第四支撑组件；431-第四气缸；432-第四支撑臂；

5-后打磨支撑机构；51-第三支撑筒；52-第三支撑组件；521-第三气缸；522-第三支撑臂；

6-公转驱动部件；61-公转驱动电机；62-第二齿圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图11所示，本实施例所述的一种管道内壁变径打磨装置，包括变径打磨机构1、设于变径打磨机构1一端的前位移支撑机构2和前打磨支撑机构3、设于变径打磨机构1另一端的后位移支撑机构4和后打磨支撑机构5、以及公转驱动部件6，所述变径打磨机构1用于对管道内壁进行打磨，所述前位移支撑机构2和后位移支撑机构4交替为变径打磨机构1提供轴向位移，所述前打磨支撑机构3和后打磨支撑机构5用于为变径打磨机构1提供径向支撑力，所述公转驱动部件6用于带动变径打磨机构1旋转，从而进行打磨管道内壁。

本实施例的工作方式是：工作时，将打磨装置放入到待打磨的管道内，然后前打磨支撑机构3和后打磨支撑机构5同时工作，将变径打磨机构1支撑在管道内，保证良好的支撑刚度，为需要大量打磨工作创造条件，然后变径打磨机构1工作，根据不同的管道内径，调整活动半径，同时公转驱动部件6带动变径打磨机构1旋转，从而实现对管道内壁进行打磨，将管道内壁上的焊瘤、焊渣以及管道内表面锈斑等缺陷打磨掉，使管道内壁更光滑，而前位移支撑机构2和后位移支撑机构4交替带动变径打磨机构1沿管道轴向移动，进而将整个管道内壁打磨完。

本实施例通过前打磨支撑机构3和后打磨支撑机构5共同支撑住变径打磨机构1，为变径打磨机构1提供良好的支撑刚度，为进行大量磨削工作创造条件，变径打磨机构1根据不同管径的管道调整活动半径，在公转驱动部件6的带动下旋转，对管道内壁上的焊瘤、焊渣以及锈斑进行打磨，形成光洁表面，适用范围更广，而前位移支撑机构2和后位移支撑机构4交替为变径打磨机构1提供轴向位移，驱动变径打磨机构1完成整个管道内壁的打磨，使变径打磨机构1能够不间断运行，提高打磨效率，能够适用长管道的打磨。

本实施例中，如图2至图5、以及图10和图11所示，所述变径打磨机构1包括变径螺杆11、导向芯轴12、变径驱动部件13、打磨驱动部件14、若干打磨组件15以及与打磨组件15配合的升降组件16，所述变径螺杆11设于导向芯轴12内，所述变径螺杆11两端的螺纹旋向相反，所述导向芯轴12沿平行于轴向方向间隔设置有燕尾槽，所述变径驱动部件13固定在导向芯轴12的一端并与变径螺杆11的一端传动连接，所述变径螺杆11的另一端转动连接在导向芯轴12的另一端，所述变径螺杆11的两端分别连接有滑动螺母，每个所述打磨组件15通过一个升降组件16与导向芯轴12滑动连接，所述升降组件16的两端分别嵌设在燕尾槽内并与滑动螺母固定连接，所述打磨驱动部件14固定在导向芯轴12的另一端，所述打磨驱动部件14用于驱动打磨组件15进行管道内壁打磨工作；优选地，所述打磨组件15的数量为三组，对应地，所述升降组件16的数量也为三组，所述变径驱动部件13包括变径驱动电机，该变径驱动电机通过一个安装支架与导向芯轴12连接，且变径驱动电机的输出端通过联轴器与变径螺杆11连接；工作时，变径驱动电机带动变径螺杆11旋转，由于变径螺杆11两端的螺纹旋向相反设置，因此变径螺杆11旋转会使两个滑动螺母相向移动，两个滑动螺母带动升降组件16的一端沿着导向芯轴12移动，使升降组件16带动打磨组件15向外伸出，直至打磨组件15接触到管道内壁，实现调整打磨组件15的活动半径，然后打磨驱动组件工作，驱动打磨组件15工作，同时在公转驱动部件6的带动下，导向芯轴12旋转，导向芯轴12带动三组打磨组件15旋转，进而对管道内壁进行打磨。

本实施例中，如图4和图5所示，所述打磨组件15包括磨料保持架151、以及对称安装在磨料保持架151上的粗磨砂轮152和精磨砂轮153，所述磨料保持架151固定在升降组件16上，所述粗磨砂轮152和精磨砂轮153均与打磨驱动部件14传动连接，升降组件16带动磨料保持架151向外伸出，使粗磨砂轮152和精磨砂轮153接触管道内壁，然后打磨驱动部件14驱动粗磨砂轮152和精磨砂轮153旋转，实现打磨管道内壁。本实施例中，所述升降组件16包括升降块161以及分别铰接在升降块161两端的升降臂162，所述升降臂162的另一端通过一个铰接座163铰接在一个滑动块164上，所述滑动块164嵌设在燕尾槽内，所述滑动块164的另一端固定在滑动螺母上；滑动块164在滑动螺母的带动下，沿着燕尾槽移动，而两个升降臂162将升降块161支撑起，进而带动磨料保持架151伸出，实现变径的过程，可以针对不同管径的管道，适用范围更广，同时粗磨砂轮152和精磨砂轮153组合一体，打磨效果更好。

本实施例中，如图2至图5所示，所述打磨驱动部件14包括打磨驱动电机141、电机固定架142、固定盘143、第一齿圈144、以及若干传动构件145，所述打磨驱动电机141固定在电机固定架142上，所述电机固定架142安装在导向芯轴12的另一端，所述第一齿圈144固定在固定盘143上，所述固定盘143设于电机固定架142内并与打磨驱动电机141的输出端连接，所述传动构件145的一端通过齿轮与第一齿圈144传动连接，所述传动构件145的另一端与粗磨砂轮152和精磨砂轮153传动连接；对应地，所述传动构件145的数量为三个，工作时，打磨驱动电机141带动固定盘143旋转，固定盘143带动第一齿圈144旋转，第一齿圈144通过齿轮带动传动构件145转动，实现一级变速，然后传动构件145带动粗磨砂轮152和精磨砂轮153旋转。

如图5所示，本实施例中，所述传动构件145包括花键轴1451、变速箱体1452、第一级伞齿轮组1453以及第二级伞齿轮组1454，所述花键轴1451的两端分别通过一个支撑块与导向芯轴12连接，所述花键轴1451的一端与第一齿圈144传动连接，所述变速箱体1452固定在铰接座163上，所述第一级伞齿轮组1453设于变速箱体1452上并与花键轴1451传动连接，所述第一级伞齿轮组1453还传动连接有第一带轮1455，所述第二级伞齿轮组1454设于磨料保持架151并与粗磨砂轮152和精磨砂轮153传动连接；还包括第二带轮1456和第三带轮1457，所述第二带轮1456可转动连接在升降块161上，所述第三带轮1457通过一个传动轴与第二级伞齿轮组1454传动连接，所述第二带轮1456分别通过传动皮带与第一带轮1455和第二带轮1456连接；工作时第一齿圈144通过齿轮带动花键轴1451旋转，实现一级变速，花键轴1451带动第一级伞齿轮组1453旋转，第一级伞齿轮组1453带动第一带轮1455，实现二级变速，第一带轮1455带动第二带轮1456和第三带轮1457转动，第三带轮1457带动第二级伞齿轮组1454转动，从而实现粗磨砂轮152和精磨砂轮153旋转，进而实现三级变速；具体地，第一级伞齿轮组1453包括一个大伞齿轮和一个小伞齿轮，大伞齿轮通过轴承配合在变速箱体1452上并与第一带轮1455连接，小伞齿轮套设在花键轴1451上并通过轴承配合在变速箱体1452上，从而可以实现动态的动力传递，大伞齿轮与小伞齿轮相互啮合；第二级伞齿轮组1454包括一个大伞齿轮和两个小伞齿轮，该大伞齿轮与传动轴固定连接，两个小伞齿轮分别与粗磨砂轮152和精磨砂轮153传动连接，该大伞齿轮分别与两个小伞齿轮啮合，本实施例通过在第一带轮1455与第三带轮1457之间设置第二带轮1456，通过两条传动皮带传动，从而可以通过两条传动皮带之间的夹角变化来实现调整传动链路变化，使升降臂162在任意角度均不影响动力传动链路的效率，同时采用三级变速调整，可以使粗磨砂轮152和精磨砂轮153获得很高的转速，利于打磨出管道内壁更光洁的管道。

本实施例中，如图6所示，所述前打磨支撑机构3包括第一支撑筒31、以及若干第一支撑组件32，所述第一支撑筒31的一端连接在变径打磨机构1上，若干所述第一支撑组件32沿第一支撑筒31的外壁间隔设置，所述第一支撑组件32包括第一气缸321和第一支撑臂322，所述第一气缸321铰接在第一支撑筒31的一端，所述第一气缸321的输出端与第一支撑臂322中部铰接，所述第一支撑臂322的一端铰接在第一支撑筒31的另一端，所述第一支撑臂322的另一端轴接有支撑轮；具体地，第一支撑筒31的一端通过两个轴承连接在电机固定架142上，打磨驱动电机141位于第一支撑筒31内，进一步可以节省径向空间，第一支撑筒31套设有滑动环，滑动环上设置有梳耳，第一气缸321与梳耳铰接，优选地，第一支撑组件32的数量为三组，工作时，第一气缸321伸出，从而带动第一支撑臂322张开，使支撑轮顶靠在管道内壁上，进而为变径打磨机构1提供径向的支撑力，以便于变径打磨机构1工作，在第一支撑臂322上设置支撑轮，以便于在前位移支撑机构2或后位移支撑机构4带动下，前打磨支撑机构3能够沿管道移动，减少移动时受到的阻力。

进一步地，所述公转驱动部件6包括公转驱动电机61和第二齿圈62，所述公转驱动电机61安装在第一支撑筒31的外壁，所述第二齿圈62固定电机固定架142上，所述公转驱动电机61的输出端通过一个齿轮与第二齿圈62传动连接，工作时，公转驱动电机61带动第二齿圈62转动，第二齿圈62带动电机固定架142旋转，电机固定架142带动导向芯轴12旋转，导向芯轴12通过升降组件16带动打磨组件15转动，从而进行对管道内壁的打磨工作。

如图8所示，本实施例中，所述前位移支撑机构2包括第二支撑筒21、前位移气缸22、以及若干第二支撑组件23，所述前位移气缸22固定在第一支撑筒31的另一端，所述前位移气缸22伸入第二支撑筒21内且其输出端与第二支撑筒21远离第一支撑筒31的一端固定连接，若干所述第二支撑组件23沿第二支撑筒21的外壁间隔设置，所述第二支撑组件23包括第二气缸231和第二支撑臂232，所述第二气缸231铰接在第二支撑筒21的一端，所述第二气缸231的输出端与第二支撑臂232中部铰接，所述第二支撑臂232的一端铰接在第二支撑筒21的另一端，所述第二支撑臂232的另一端轴接有卡紧爪；优选地，第二支撑组件23的数量为三组，第一支撑筒31上套设滑动环，滑动环设置有梳耳，第二气缸231与梳耳铰接，而前位移气缸22通过一个星型固定块与第一支撑筒31固定连接，前位移气缸22的输出端通过另一个星型固定块与第二支撑筒21固定连接，工作时，前位移气缸22的输出端带动第一支撑筒31伸出，同时后位移支撑机构4带动变径打磨机构1移动，当前位移气缸22完全伸出和后位移支撑机构4完成带动变径打磨机构1移动时，第二气缸231的输出端伸出，从而带动第二支撑臂232向外张开，此时卡紧爪撑住在管道内壁上，然后前位移气缸22收回，从而带动变径打磨机构1移动，在前位移气缸22的完全收回后，第二气缸231带动第二支撑臂232收回，然后再由后位移支撑机构4带动变径打磨机构1移动，同时前位移气缸22伸出，如此循环，实现变径打磨装置不间断地打磨管道内壁，提高打磨效率。

如图7所示，本实施例中，所述后打磨支撑机构5包括第三支撑筒51、以及若干第三支撑组件52，所述第三支撑筒51的一端连接在变径打磨机构1上，若干所述第三支撑组件52沿第三支撑筒51的外壁间隔设置，所述第三支撑组件52包括第三气缸521和第三支撑臂522，所述第三气缸521铰接在第三支撑筒51的一端，所述第三气缸521的输出端与第三支撑臂522中部铰接，所述第三支撑臂522的一端铰接在第三支撑筒51的另一端，所述第三支撑臂522的另一端轴接有支撑轮；优选地，所述三支撑组件的数量为三组，具体地，第三支撑筒51通过一个旋转中心轴和轴承与导向芯轴12连接，该旋转中心轴套设在导向芯轴12上，第三支撑筒51通过轴承与旋转中心轴连接，变径驱动部件13位于第三支撑筒51内，该第三支撑筒51上同样套设有滑动环，该滑动环设置有梳耳，第三气缸521与该梳耳铰接，工作时，第三气缸521伸出，从而带动第三支撑臂522张开，使支撑轮顶靠在管道内壁上，进而为变径打磨机构1提供径向的支撑力，以便于变径打磨机构1工作，在第三支撑臂522上同样设置支撑轮，以便于在前位移支撑机构2或后位移支撑机构4带动下，后打磨支撑机构5能够沿管道移动，减少移动时受到的阻力。

如图9所示，本实施例中，所述前位移支撑机构2包括第四支撑筒41、后位移气缸42、以及若干第四支撑组件43，所述后位移气缸42固定在第三支撑筒51的另一端，所述后位移气缸42伸入第四支撑筒41内且其输出端与第四支撑筒41远离第三支撑筒51的一端固定连接，若干所述第四支撑组件43沿第四支撑筒41的外壁间隔设置，所述第四支撑组件43包括第四气缸431和第四支撑臂432，所述第四气缸431铰接在第四支撑筒41的一端，所述第四气缸431的输出端与第四支撑臂432中部铰接，所述第四支撑臂432的一端铰接在第四支撑筒41的另一端，所述第四支撑臂432的另一端轴接有卡紧爪；优选地，所述第四支撑组件43的数量为三组，所述第四支撑筒41上套设有滑动环，该滑动环设置有梳耳，第四气缸431与梳耳铰接，而后位移气缸42通过一个星型固定块与第三支撑筒51固定连接，后位移气缸42的输出端通过另一个星型固定块与第四支撑筒41固定连接，工作时，第四气缸431工作，带动第四支撑臂432张开，使卡紧爪撑住在管道内壁上，从将第四支撑筒41与管道固定，此时第二气缸231带动第二支撑臂232收回，然后后位移气缸42伸出，同时前位移气缸22伸出，此时，由于第四支撑臂432固定在管道上，后位移气缸42伸出时会推动变径打磨机构1移动，在后位移气缸42行程完成后，同时前位移气缸22完全伸出，此时第二气缸231带动第二支撑臂232张开，使第二支撑臂232与管道固定住，而第四气缸431带动第四支撑臂432收回，然后前位移气缸22收回、后位移气缸42收回，此时由于第二支撑臂232与管道固定，前位移气缸22收回时会拖拽变径打磨机构1移动；如此循环，实现前位移支撑机构2与后位移支撑机构4交替推动变径打磨机构1沿管道移动，使变径打磨机构1可以不间断运行，完成管道内壁打磨工作。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。