一種可攜式管道自動環向行走設備及管道加工方法

2023-06-10 08:12:31 2

專利名稱：一種可攜式管道自動環向行走設備及管道加工方法
技術領域：
本發明涉及一種可攜式管道自動環向行走設備及管道加工方法，屬於管道加工及 施工技術領域。
背景技術：
在管道的加工及施工現場，經常會遇到管道環向的切割、焊接、噴塗防腐等加工需 求。對於加工精度要求不高的情況，可採用人工方式加工，這種方式勞動強度大，工作效率 低。但是在某些要求較高的場合，這種方法顯然是不能達到要求的。經對現有的管道環向機構的研究發現，為了達到環向加工的需求，以往有四種自 動或半自動的方式第一是採用人力式的管道環向行走機構，將實際用於加工的工具，例如火焰割炬、 焊接槍、噴槍等安裝於管道環向行走機構之上，然後人工驅動行走機構做環向運動，完成加 工動作。這種方式的關鍵問題是行走的速度不可控，加工的質量很難保證，因為焊接、切割、 噴塗的質量與速度有很強的依賴關係，另外，當行走機構運行到管道底部或某些特殊位置 時，操作者可能無法觸及，這給實際生產帶來了很多不便；第二是磁力式行走機構，這種方式結構簡單，主要應用於管道的切割領域，這種方 式應用於切割領域的缺點有，1、對鋼管橢圓度不好的情況下，磁力小車沿管壁走，行走路徑 改變，特別是大口徑鋼管，焊接後橢圓度很難保持很好，切割效果不好。2、在表面有塗層或 保溫層等情況下，磁力減少，無法克服自重，磁力式無法工作。3、在切割有縫管特別是螺旋 管時，磁力式行走軌跡發生變化，磁力小車在經過螺旋管的焊縫處易掉下來或是由於顛簸， 行走機構車輪走偏。4、不鏽鋼等無磁性管道不能切割。5、磁力切割機放置到管子上的時候 很難保證切割機體與管子端面的平行，行走偏差不可避免，管徑越大，偏差越大，因此常常 先畫線，切割過程中再由工人實時監控，出現偏差再手動幹預，浪費工時，同時又不能徹底 保證質量。第三，鏈條式自動行走機構，這種方式1、鏈條節與節之間有空隙，使用鏈條作為軌 道，很難保證行走精度。鋼管口徑越大，誤差越大；2、每次工作前鏈條都要一節一節安裝，鏈 條在安裝過程中是鬆弛的，安裝好的鏈節容易脫落，安裝費時費力，並容易加劇上述1的缺點。第四是定位塊式自動行走機構，這種方式定位準，但是製造成本高，設備重，部件 多，安裝費時費力。

發明內容
本發明針對現有技術的不足和缺陷，提供可攜式管道自動環向行走設備及管道加 工方法，用於管道加工及施工領域的環向行走需求，特別能滿足管道環向切割、焊接、表面 塗覆等加工的要求。能很好地提高環向行走的精度，安裝非常方便，自動化程度高，而且對 不同直徑範圍的管道具有很強的適應性，靈活便捷。
本發明提供的一種可攜式管道自動環向行走設備由環形軌道部分、行走機構部 分、控制部分組成；所述環形軌道部分由軌道和用於安裝軌道的爪具構成；所述行走機構 部分由機座、車輪、鏈條張緊機構、驅動電機系統、鏈條組成；所述控制部分由本地控制器和 遠程控制器組成。本發明提供的一種管道加工方法，包括步驟在所述設備上安裝加工工具；將所 述設備安裝於所述管道；啟動所述設備，並設置加工方向及速度；啟動施工工具，開始對管 道進行加工。本發明提供的可攜式管道自動環向行走設備及管道加工方法具有實質性特點和 顯著進步，本發明具有超高的行走精度，採用軌道和鏈條複合行走機構，保證軌跡起點與終 點重合，圓度和圓柱度誤差自動補償；控制模式方便，有本地和遠程兩種控制模式，操作簡 單安全，無需專業培訓，遠程控制模式採用遠程控制盒，操作者可遠距離操作；簡便的安裝 過程，鏈條採用設計新穎的活扣，取代傳統鏈條接頭，根據鋼管直徑任意調節，數秒完成鏈 條連接。主機採用鋁質機身，搬運輕巧；雙鏈輪結構，將鏈條預緊力對電機的損害降到最低， 延長電機使用壽命；採用柔性軌道，一種軌道適用多種管徑。軌道式切割不受鋼管外塗層影 響。對於螺旋鋼管、表面粗糙的鋼管、截面變形的鋼管都有自適應性；優越的防滑性能，主機 鏈條採用精心設計的鏈條。


圖1為本發明實施例軌道示意圖；圖2為本發明實施例安裝軌道用的爪具示意圖；圖3為本發明實施例行走及控制部分示意圖；圖4為本發明實施例遠程控制器示意圖；圖5為本發明實施例結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下 述的實施例。本實施例由環形軌道部分、行走機構部分、控制部分組成。其中環形軌道部分，由 軌道10(見圖1)，和安裝軌道用的爪具20(見圖2)組成。其中軌道10由不同長度的薄板 製成，薄板具有進行塑性變形的能力，可以根據需要彎成不同的弧度，以適應不同直徑的管 道。沿軌道長度方向分布有若干凹槽11。軌道10的一端具有兩個螺釘12，螺釘12通過機 械連接、焊接或其他方式與軌道10連接，保證螺釘12與軌道10是一個剛性的連接。靠近軌 道10的另一端面，左右邊緣處沿軌道10的長度方向分別設有一排孔13，孔可被爪具20的 爪鉤21鉤住。在軌道10的中心線附近，沿軌道10的長度方向安裝有防滑帶14。爪具20 是一個獨立的個體，爪具20具有四個爪形結構22、連接塊一 23、連接塊二 24和一個連接螺 栓25。其中兩個爪形結構22端部具有爪鉤21，另外兩個爪形結構22的端部具有孔26，這 兩個孔26在使用過程中套在軌道10 —端的螺釘12上。爪具20中部的連接塊一 23中間 具有通孔，連接塊二 24中間具有螺紋孔。連接螺栓25首先從連接塊一 23的通孔中穿過，然後擰進連接塊二 24的螺紋孔中。所述行走機構30部分(見圖3)，由機座31、車輪32、鏈條張緊機構33、驅動電機 系統34組成。其中機座31是整個行走機構的連接核心，車輪32安裝於機座31的底部四 個角上，車輪32的軸線與管道的中心軸線平行。前面兩個車輪32內側面的距離以及後面 兩個車輪內側面的距離正好等於軌道的寬度，這樣車輪正好可以卡著軌道向前滾動，保證 不會跑偏。鏈條張緊機構33位於機座31的前端，具有兩根固定於機座上的導軌331，導軌 與水平面垂直。在導軌上具有一個可上下移動的移動梁332，移動梁332的底部安裝有一個 可轉動的從動鏈輪333，移動梁332頂部安裝有一根螺紋杆334，螺紋杆上安裝有彈簧335 以及調節螺母336，轉動調節螺母336可以使得移動梁332沿導軌331做上下運動。在機座 31上部，安裝有驅動電機系統34，驅動電機系統34含有電機341 —個，電機341出軸上安 裝有主動鏈輪342。所述控制部分(見圖3和圖4)由本地控制器35和遠程控制40器組成，其中本地 控制器35與電機341連接，是控制電機341進行工作的主控制器。本地控制器35可以調 節電機341正轉和反轉，也即可以調節行走機構繞管道進行順時針旋轉或逆時針旋轉。本 地控制器35還可以調節行走機構運行的速度。其中遠程控制器40具有調節電機341正轉 和反轉，也即可以調節行走機構繞管道進行順時針旋轉或逆時針旋轉的功能，同時也可以 實施調節行走機構運行的速度。所述主動鏈輪342的齒形中心面保證與從動鏈輪的中心面在同一個平面內。所述鏈條52是具有防滑齒的鏈條，防滑齒和軌道上的防滑帶14相互配合，起到防 止鏈條52發生滑動摩擦的作用。在實際使用過程中，鏈條52與主動鏈輪342、從動鏈輪333 組成鏈式傳動結構，在電機341的驅動下，驅使設備環繞鋼管51運行。所述遠程控制器40與本地控制器35用導線連接進行數據通信，或者採用無線信 號與本地控制器35進行通信。本實施例的工作過程為管道自動環向行走的方法是(見圖5)，首先確定切割鋼 管51的直徑，選擇合適軌道10，不同長度的軌道10，可以單獨圍成一個圓，也可以兩根相互 組合圍成一個圓，或者用更多根軌道圍成一個圓。然後將安裝軌道用的爪具20具有孔26 的兩個爪安裝在軌道一端的兩個螺釘12上。接著將軌道10環抱在管道51上，用爪具20 的另外兩個帶爪鉤21鉤住軌道10的孔13，所鉤的孔13位置要儘量使得軌道10環抱鋼管 51最緊。接著旋擰爪具20的連接螺栓25，使得爪具20將軌道10緊密環抱住鋼管51，軌 道10安裝完畢。接著將行走機構30安裝在鋼管51上部，讓行走機構30的車輪32內側正 好卡在軌道10上，旋轉調節螺母336將移動梁332調節至最低的位置，然後讓鏈條52在軌 道10上環繞一周，並將鏈條52的一端從主動鏈輪342和從動鏈輪333上部嚙合穿過。選 擇合適的鏈條長度，將鏈條52基本拉緊。最後旋轉調節螺母336，將移動梁332位置提升， 鏈條52會隨之張緊，在張緊力的作用下，行走機構30會被牢固地安裝在鋼管51上。接通 電源後，選擇本地控制器35控制或遠程控制器40控制，啟動行走開關，行走機構30就會以 一定的速度開始繞鋼管51做圓周運動，根據需要可以將速度調節至適當值。在行走機構30 上預留一些安裝位置，可以將例如焊槍、切割器、噴槍等設備安裝在行走機構上，可以滿足 環向加工的需要。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種可攜式管道自動環向行走設備，其特徵在於，由環形軌道部分、行走機構部分、 控制部分組成；其中所述環形軌道部分由軌道和用於安裝軌道的爪具構成；所述行走機構部分由機座、車輪、鏈條張緊機構、驅動電機系統、鏈條組成；所述控制部分由本地控制器和遠程控制器組成。
2.根據權利要求1所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，所述軌道沿長度 方向分布有至少一個凹槽；軌道的一端具有兩個螺釘，螺釘與軌道剛性連接；在軌道的另一端的兩側邊緣處沿軌道長度方向各設置有一列孔。
3.根據權利要求1或2所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，所述軌道由不 同長度的薄板製成，薄板具有塑性變形能力。
4.根據權利要求1或2所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，在所述環形軌 道的中心線附近，沿軌道長度方向安裝有防滑帶。
5.根據權利要求1所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，所述爪具具有四 個爪形結構、兩個連接塊和一個連接螺栓。
6.根據權利要求5所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵在於，所述爪具的兩 個爪形結構端部具有彎鉤，另外兩個爪形結構的端部具有孔，這兩個孔用於在使用過程中 套在軌道一端的螺釘上；爪具中部有兩個連接塊，連接塊一中間具有通孔，連接塊二中間具有螺紋孔；連接螺栓 用於從連接塊一的通孔中穿過，再擰進連接塊二的螺紋孔中。
7.根據權利要求1所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，所述車輪有四個， 分別安裝於機座底部的四角；鏈條張緊機構位於機座前端；移動梁安裝在導軌上，移動梁的底部安裝有一個可轉動的從動鏈輪，移動梁頂部安裝 有一根螺紋杆；螺紋杆上安裝有彈簧以及調節螺母；驅動電機系統在機座上部，驅動電機系統含有電機一個，齒輪減速箱或蝸輪蝸杆減速 箱與電機連接，齒輪減速箱或蝸輪蝸杆減速箱的出軸上安裝有主動鏈輪，主動鏈輪的齒形 中心面保證與從動鏈輪的中心面在同一個平面內；鏈條與主動鏈輪及從動鏈輪組成鏈式傳動結構。
8.根據權利要求7所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，所述四個車輪中， 前面兩車輪內側面距離及後面兩車輪內側面距離均等於軌道寬度。
9.根據權利要求1所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，所述鏈條具有防滑齒。
10.根據權利要求1所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，所述本地控制器 與電機連接，用於控制電機進行工作；所述遠程控制器用於控制方向和速度。
11.根據權利要求1或10所述的可攜式管道自動環向行走設備，其特徵是，所述遠程控 制器與本地控制器用導線連接進行數據通信；或者所述遠程控制器與本地控制器採用無線信號進行通信。
12. —種管道加工方法，採用1 12中任一項權利要求所述的設備，包括步驟 在所述設備上安裝加工工具；將所述設備安裝於所述管道； 啟動所述設備，並設置加工方向及速度； 啟動施工工具，開始對管道進行加工。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵是，還包括在施工過程中進行停機、換向和/或 調速操作的步驟。
14.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述加工工具為焊槍、火焰割炬、等離子 槍、噴槍、清洗機、探頭或傳感器等。
全文摘要
一種可攜式管道自動環向行走設備及管道加工方法屬於管道加工及施工技術領域。本發明由環形軌道部分、行走機構部分、控制部分組成。環形軌道部分由軌道和安裝軌道用的爪具組成。具有一種軌道適應多種管徑、多種軌道配合適應更多管徑的特徵。行走機構部分由機座、車輪、鏈條張緊機構、驅動電機系統、鏈條組成。控制部分由本地控制器和遠程控制器組成。本地控制器可以調節電機正轉和反轉，也即可以調節行走機構繞管道進行順時針旋轉或逆時針旋轉。遠程控制器可以在較遠的地方對行走機構進行控制，簡潔便利。本發明安裝方便、行走精度高，不受管道有無塗層的影響，適合於現場管道環向施工的需求。
文檔編號B23K37/00GK102000928SQ20091019500
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月1日 優先權日2009年9月1日
發明者於蘭蘭, 於美美, 劉國慶, 錢海東, 陳廣森, 黃雄榮 申請人:上海宣邦金屬新材料科技有限公司