阅读说明：本技术 一种环焊缝自动打磨装置及其操作方法 (Automatic circumferential weld polishing device and operation method thereof ) 是由 张晓鹏 李玉柱 李玉波 刘云飞 韩杨 于 2019-08-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环焊缝自动打磨装置及其操作方法,包括压缩空气动力源、用于支撑且旋转筒形工件的焊接滚动架、设置在所述筒形工件一侧用来打磨所述筒形工件的筒体焊缝机械打磨机,所述筒体焊缝机械打磨机包括底座组件、摆动组件、气控组件,所述气控组件的输入端与所述压缩空气动力源连接；本发明中所述气控组件分别控制所述砂轮机组件的杯型砂轮片转动、控制所述气囊组件的腔内压力升降、控制所述自动往复气缸的往复运动范围及快慢；通过调节所述气囊组件的腔内压力可调节所述砂轮机组件与所述筒形工件之间的打磨预紧力,可实现对打磨压力的调节。(the invention discloses an automatic circumferential weld polishing device and an operation method thereof, and the automatic circumferential weld polishing device comprises a compressed air power source, a welding rolling frame for supporting and rotating a cylindrical workpiece, and a barrel weld mechanical polishing machine arranged on one side of the cylindrical workpiece and used for polishing the cylindrical workpiece, wherein the barrel weld mechanical polishing machine comprises a base assembly, a swinging assembly and a pneumatic control assembly, and the input end of the pneumatic control assembly is connected with the compressed air power source; the pneumatic control assembly respectively controls the cup-shaped grinding wheel of the grinder assembly to rotate, the pressure in the cavity of the air bag assembly to rise and fall, and the reciprocating motion range and speed of the automatic reciprocating cylinder; the grinding pretightening force between the grinder component and the cylindrical workpiece can be adjusted by adjusting the pressure in the cavity of the air bag component, so that the grinding pressure can be adjusted.)

一种环焊缝自动打磨装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种打磨装置，具体地说是一种环焊缝自动打磨装置及其操作方法。

背景技术

压力容器环焊缝热处理后需要在环焊缝两侧打磨出一条总宽度约为3.4倍壁厚的TOFD无损探伤通道，目前压力容器行业通常安排操作者骑坐在横卧的压力容器上部进行人力打磨作业，操作者在这种状态下作业时存在一定的人身安全隐患，而且人力打磨存在打磨效率低、产品表面磨痕明显打磨质量差、人力和物力成本高等不足。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种环焊缝自动打磨装置及其操作方法。本发明采用的技术手段如下：

一种环焊缝自动打磨装置，包括压缩空气动力源、用于支撑且旋转筒形工件的焊接滚动架、设置在所述筒形工件一侧用来打磨所述筒形工件的筒体焊缝机械打磨机；

所述筒体焊缝机械打磨机包括底座组件、设置在所述底座组件上用来打磨所述筒形工件的摆动组件、设置在所述底座组件上且可驱动所述摆动组件运动的气控组件，所述气控组件的输入端与所述压缩空气动力源连接；

所述底座组件的顶部两侧分别设有摆动组件轨道，且所述摆动组件轨道的延伸方向与所述筒形工件的轴线方向平行；两个所述摆动组件轨道所在平面为一向所述筒形工件倾斜的斜面；

所述摆动组件包括摆动框架，且所述摆动框架的底部两侧固定有与所述摆动组件轨道相配合的随动轮组件；所述随动轮组件具有与所述摆动组件轨道相配合的随动轮，且所述随动轮通过随动轮安装架与所述摆动框架固定连接；

所述摆动框架的底部设有固定在所述底座组件上且能驱动所述摆动组件沿所述摆动组件轨道运动的自动往复气缸；

所述摆动框架的上表面靠近所述筒形工件的一侧铰接有多个砂轮机组件，所述砂轮机组件的输出端与所述筒形工件的外壁贴合，所述砂轮机组件与所述砂轮机组件的输出端相对的一端设有气囊组件，所述气囊组件与所述摆动框架的上表面固定连接，所述砂轮机组件中与所述砂轮机组件的输出端相对的一端与所述气囊组件接触连接；

所述气控组件的输出端分别与所述自动往复气缸、所述气囊本体、所述砂轮机组件的输入端连接。

所述气控组件包括设置在所述底座组件中的气包，所述气包的两侧分别设有进气口，所述进气口处设有进气球阀和进气口快速接头，所述压缩空气动力源的输出端与进气管的一端连接，所述进气管的另一端通过所述进气口快速接头与所述进气口连通，所述气包上表面设有多个出气口，所述出气口处设有出气球阀和出气管接头；

多个所述出气管接头中其中一个出气管接头与出气管Ⅰ的一端连通，所述出气管Ⅰ的另一端通过二位五通气控阀和往复气缸连接管路与所述自动往复气缸连通；

多个所述出气管接头中一个出气管接头与出气管Ⅱ的一端连通，所述出气管Ⅱ的另一端与减压阀的一端连通，所述减压阀的另一端与四通接头的第一端口连通，所述四通接头的第二端口连接有压力表，所述四通接头的第三端口连接有放气阀，所述四通接头的第四端口通过气囊连接管路与所述气囊组件连通；实现所述气囊组件中压力的升降调节。

多个所述出气管接头中部分出气管接头通过出气管Ⅲ与所述砂轮机组件连通。

所述底座组件包括支撑腿组件和底座框架；

所述底座框架包括两根平行设置的芯管套管，且所述芯管套管的延伸方向与所述摆动组件轨道的延伸方向平行，所述芯管套管的上方固定有H型钢底座，所述H型钢底座的顶端固定有方钢支架，所述方钢支架的顶端与所述摆动组件轨道的下表面固定连接，所述方钢支架的上部设有往复气缸安装板，所述自动往复气缸与所述往复气缸安装板固定连接，且所述往复气缸安装板上设有与所述自动往复气缸的推杆相匹配的通孔；所述摆动框架的底部固定有自动往复气缸推杆安装板，且所述自动往复气缸推杆安装板上设有U形孔；所述自动往复气缸的推杆依次穿过所述通孔和所述U形孔，且所述自动往复气缸的推杆的背侧与所述并自动往复气缸推杆安装板固定连接；需要注意的是往复气缸推杆安装板和往复气缸安装板的通孔要保证同轴，这样可以减少或避免摆动组件在自由摆动状态下导致的所述自动往复气缸的推杆的磨损。

所述方钢支架的中部固定有L型固定座，所述气包设置在所述L型固定座上；

所述方钢支架的两侧设有收纳所述进气管的压缩空气管收纳钩；

所述H型钢底座的底部固定有脚轮组件；

支撑腿组件包括分别设置在所述芯管套管两端的伸缩芯管，且所述伸缩芯管的一端穿入所述芯管套管内，所述伸缩芯管的另一端设有T型螺纹丝杠，所述T型螺纹丝杠的顶端固定有可转动所述T型螺纹丝杠的钢质手轮，所述T型螺纹丝杠的底端设有挂胶防滑脚垫，所述伸缩芯管靠近所述T型螺纹丝杠的一端固定有与所述T型螺纹丝杠相配合的螺母。

所述脚轮组件具有脚轮，且所述脚轮的内部为钢结构，所述脚轮的外部包覆弹性橡胶，所述脚轮为万向型。所述脚轮组件可以带有防止所述脚轮滚动的脚刹车。

所述摆动框架的底部固定有机械限位开关撞针；

所述方钢支架的上部固定有机械限位开关安装槽；

所述机械限位开关安装槽内安装有控制所述机械限位开关撞针工作的机械限位开关，所述机械限位开关与所述二位五通气控阀连接。

所述砂轮机组件包括砂轮机本体、夹持所述砂轮机本体的砂轮机外壳夹具、砂轮机通气手柄夹具、砂轮机侧边手柄固定板和砂轮机组件固定耳座，所述砂轮机组件固定耳座与所述摆动框架的上表面靠近所述筒形工件的一侧固定连接，夹持所述砂轮机本体的砂轮机外壳夹具通过所述砂轮机组件固定耳座与所述摆动框架铰接，所述砂轮机本体的通气手柄通过所述砂轮机通气手柄夹具与所述砂轮机外壳夹具固定连接，所述砂轮机侧边手柄固定板与所述砂轮机本体侧边的手柄安装孔用螺栓固定连接，本发明所使用的砂轮机本体的侧边手柄已经卸下，卸下手柄后，手柄安装孔与所述砂轮机侧边手柄固定板使用螺栓固定，且所述砂轮机侧边手柄固定板与所述砂轮机外壳夹具焊接，能够再次起到固定所述砂轮机本体的作用。且所述砂轮机外壳夹具与所述砂轮机本体相匹配，保证夹紧所述砂轮机本体，防止所述砂轮机本体晃动。

所述随动轮为偏心型凸轮轴承随动轮。

所述气囊组件包括气囊本体和气囊固定卡环，所述砂轮组件中所述砂轮机组件的输出端相对的一端与所述气囊本体接触连接，所述气囊本体通过所述气囊固定卡环与所述摆动框架固定连接。为延长气囊本体的使用寿命，可以在气囊本体的外表面包覆一层3mm厚的耐磨橡胶。

所述砂轮机组件的输出端为杯形砂轮片。

本发明中的所述压缩空气动力源经过所述进气管向所述气控组件供气，所述气控组件分别控制所述砂轮机组件的杯型砂轮片转动、控制所述气囊组件的腔内压力升降、控制所述自动往复气缸的往复运动范围及快慢；通过调节所述气囊组件的腔内压力可调节所述砂轮机组件与所述筒形工件之间的打磨预紧力，可实现对打磨压力的调节。

一种环焊缝自动打磨装置的操作方法，包括如下步骤：

S1：将所述筒形工件吊至已调整好的所述焊接滚轮架上；

S2：通过所述脚轮将所述筒体环焊缝机械打磨机移动至筒形工件旁边，使所述筒体环焊缝机械打磨机靠近计划打磨区域，旋转所述钢质手轮使挂胶防滑脚垫接触地面，进而固定所述筒体环焊缝机械打磨机；

S3：将所述进气管连接所述压缩空气动力源和所述筒体环焊缝机械打磨机，分别开通连接所述气囊组件和自动往复气缸出气口，进而调整筒体环焊缝机械打磨机，使所述摆动组件的移动中心处于计划打磨区域的中心位置，并使所述杯形砂轮片与所述筒形工件的外壁贴合；

S4：分别开通连接所述砂轮机组件的出气口，根据打磨状态微调所述减压阀，通过调节气囊组件的压力而使所述杯形砂轮片与筒形工件之间的打磨压力处于合适的状态，同时微调所述焊接滚轮架的转动速度，使所述筒形工件的转动线速度与所述摆动组件的移动速度相匹配，保证一次打磨完毕打磨区域无氧化皮残留；

S5：重复所述步骤S2、S3、S4，完成压力容器所有环焊缝区域的自动打磨工作。

本发明具有以下优点：

1、效率提高约7倍：以往人工打磨一条外径5米，宽度范围1米的热处理后环焊缝，打磨完1圈需要1个班即8小时不间断作业，而借助环焊缝自动打磨机，打磨完1圈仅需1个小时，总体打磨时间较人力打磨大幅降低。

2、打磨质量好：相比人力打磨磨痕明显、受人为因素影响大、打磨质量不受控等不足，自动打磨后的压力容器表面光洁度明显提高，质量稳定可控，可较好地保证产品交货状态的外观质量。

3、成本降低：自动打磨基本省去了人力成本，自动打磨装置所用杯形砂轮片等耗材的损耗速度较普通砂轮片大幅下降，从而使物料成本大幅下降。

基于上述理由本发明可在压力容器外表面打磨抛光等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1和实施例2中一种环焊缝自动打磨装置布置示意图。

图2是本发明实施例1和实施例2中一种筒体环焊缝机械打磨机的结构示意图。

图3是图2的右视图。

图4是本发明实施例1和实施例2中支撑腿组件的局部放大图。

图5是本发明实施例1和实施例2中底座框架结构示意图。

图6是本发明实施例1和实施例2中摆动组件结构示意图。

图7是图6的右视图。

图8是本发明实施例1和实施例2中气控组件连接示意图。

图中：1、压缩空气动力源，2、进气管，3、筒体环焊缝机械打磨机，4、焊接滚轮架，5、筒形工件，6、底座组件，7、摆动组件，8、气控组件，9、脚轮组件，10、支撑腿组件，11、伸缩芯管，12、钢质手轮，13、T型螺纹丝杠，14、挂胶防滑脚垫，15、芯管套管，16、H型钢底座，17、方钢支架，18、压缩空气管收纳钩，19、摆动组件轨道，20、往复气缸安装板，21、机械限位开关安装槽，22、摆动框架，23、随动轮安装架，24、砂轮机组件，25、气囊组件，26、往复气缸推杆安装板，27、机械限位开关撞针，28、随动轮，29、砂轮机外壳夹具，30、砂轮机通气手柄夹具，31、砂轮机侧边手柄固定板，32、砂轮机组件固定耳座，33、气囊固定卡环，34、气包，35、进气口，36、出气口，37、L型固定座，38、进气球阀，39、进气快速接头，40、出气球阀，41、出气管接头，42、出气管Ⅰ，43、二位五通气控阀，44、机械限位开关，45、自动往复气缸，46、自动往复气缸连接管路，47、减压阀，48、四通接头，49、气压表，50、放气阀，51、气囊连接管路，52、杯型砂轮片，53、出气管Ⅱ，54、出气管Ⅲ，55、砂轮机本体，56气囊本体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-图8所示，一种环焊缝自动打磨装置，包括压缩空气动力源1、用于支撑且旋转筒形工件5的焊接滚动架4、设置在所述筒形工件5一侧用来打磨所述筒形工件5的筒体焊缝机械打磨机3；

所述筒体焊缝机械打磨机3包括底座组件6、设置在所述底座组件6上用来打磨所述筒形工件5的摆动组件7、设置在所述底座组件6上且可驱动所述摆动组件7运动的气控组件8，所述气控组件8的输入端与所述压缩空气动力源1连接；

所述底座组件6的顶部两侧分别设有摆动组件轨道19，且所述摆动组件轨道19的延伸方向与所述筒形工件5的轴线方向平行；两个所述摆动组件轨道19所在平面为一向所述筒形工件5倾斜的斜面；

所述摆动组件7包括摆动框架22，且所述摆动框架22的底部两侧固定有与所述摆动组件轨道19相配合的随动轮组件；所述随动轮组件具有与所述摆动组件轨道19相配合的随动轮28，且所述随动轮28通过随动轮安装架23与所述摆动框架22固定连接；

所述摆动框架22的底部设有固定在所述底座组件6上且能驱动所述摆动组件7沿所述摆动组件轨道19运动的自动往复气缸45；

所述摆动框架22的上表面靠近所述筒形工件5的一侧铰接有多个砂轮机组件24，所述砂轮机组件24的输出端与所述筒形工件5的外壁贴合，所述砂轮机组件24与所述砂轮机组件24的输出端相对的一端设有气囊组件25，所述气囊组件25与所述摆动框架22的上表面固定连接，所述砂轮机组件24中与所述砂轮机组件24的输出端相对的一端与所述气囊组件25接触连接；

所述气控组件8的输出端分别与所述自动往复气缸45、所述气囊本体、所述砂轮机组件24的输入端连接。

所述气控组件8包括设置在所述底座组件6中的气包34，所述气包34的两侧分别设有进气口35，所述进气口35处设有进气球阀38和进气口快速接头39，所述压缩空气动力源1的输出端与进气管2的一端连接，所述进气管2的另一端通过所述进气口快速接头39与所述进气口35连通，所述气包34上表面设有多个出气口36，所述出气口处设有出气球阀40和出气管接头41；

多个所述出气管接头41中其中一个出气管接头41与出气管Ⅰ42的一端连通，所述出气管Ⅰ42的另一端通过二位五通气控阀43和往复气缸连接管路46与所述自动往复气缸45连通；

多个所述出气管接头41中一个出气管接头41与出气管Ⅱ53的一端连通，所述出气管Ⅱ53的另一端与减压阀47的一端连通，所述减压阀47的另一端与四通接头48的第一端口连通，所述四通接头48的第二端口连接有压力表49，所述四通接头48的第三端口连接有放气阀50，所述四通接头48的第四端口通过气囊连接管路51与所述气囊组件25连通；实现所述气囊组件25中压力的升降调节。

多个所述出气管接头41中部分出气管接头41通过出气管Ⅲ54与所述砂轮机组件24连通。

所述底座组件6包括支撑腿组件10和底座框架；

所述底座框架包括两根平行设置的芯管套管15，且所述芯管套管15的延伸方向与所述摆动组件轨道19的延伸方向平行，所述芯管套管15的上方固定有H型钢底座16，所述H型钢底座16的顶端固定有方钢支架17，所述方钢支架17的顶端与所述摆动组件轨道19的下表面固定连接，所述方钢支架17的上部设有往复气缸安装板20，所述自动往复气缸45与所述往复气缸安装板20固定连接，且所述往复气缸安装板20上设有与所述自动往复气缸45的推杆相匹配的通孔；所述摆动框架22的底部固定有自动往复气缸推杆安装板26，且所述自动往复气缸推杆安装板26上设有U形孔；所述自动往复气缸45的推杆依次穿过所述通孔和所述U形孔，且所述自动往复气缸45的推杆的背侧与所述并自动往复气缸推杆安装板26固定连接；需要注意的是往复气缸推杆安装板26和往复气缸安装板20的通孔要保证同轴，这样可以减少或避免摆动组件7在自由摆动状态下导致的所述自动往复气缸的推杆的磨损。

所述方钢支架17的中部固定有L型固定座37，所述气包34设置在所述L型固定座37上；

所述方钢支架17的两侧设有收纳所述进气管2的压缩空气管收纳钩18；

所述H型钢底座16的底部固定有脚轮组件9；

支撑腿组件10包括分别设置在所述芯管套管15两端的伸缩芯管11，且所述伸缩芯管11的一端穿入所述芯管套管15内，所述伸缩芯管11的另一端设有T型螺纹丝杠13，所述T型螺纹丝杠13的顶端固定有可转动所述T型螺纹丝杠13的钢质手轮12，所述T型螺纹丝杠13的底端设有挂胶防滑脚垫14，所述伸缩芯管11靠近所述T型螺纹丝杠13的一端固定有与所述T型螺纹丝杠相配合的螺母。

所述脚轮组件9具有脚轮，且所述脚轮的内部为钢结构，所述脚轮的外部包覆弹性橡胶，所述脚轮为万向型。所述脚轮组件9可以带有防止所述脚轮滚动的脚刹车。

所述摆动框架22的底部固定有机械限位开关撞针27；

所述方钢支架17的上部固定有机械限位开关安装槽21；

所述机械限位开关安装槽21内安装有控制所述机械限位开关撞针27工作的机械限位开关44，所述机械限位开关44与所述二位五通气控阀43连接。

所述砂轮机组件24包括砂轮机本体55、夹持所述砂轮机本体55的砂轮机外壳夹具29、砂轮机通气手柄夹具30、砂轮机侧边手柄固定板31和砂轮机组件固定耳座32，所述砂轮机通气手柄夹具30与所述出气管Ⅲ54连接，所述砂轮机组件固定耳座32与所述摆动框架22的上表面靠近所述筒形工件5的一侧固定连接，夹持所述砂轮机本体55的砂轮机外壳夹具29通过所述砂轮机组件固定耳座32与所述摆动框架22铰接，所述砂轮机本体55的通气手柄通过所述砂轮机通气手柄夹具29与所述砂轮机外壳夹具29固定连接，所述砂轮机侧边手柄固定板31与所述砂轮机本体55侧边的手柄安装孔用螺栓固定连接，本发明所使用的砂轮机本体55的侧边手柄已经卸下，卸下手柄后，手柄安装孔与所述砂轮机侧边手柄固定板31使用螺栓固定，且所述砂轮机侧边手柄固定板31与所述砂轮机外壳夹具29焊接，能够再次起到固定所述砂轮机本体55的作用。且所述砂轮机外壳夹具29与所述砂轮机本体相匹配，保证夹紧所述砂轮机本体，防止所述砂轮机本体晃动。

所述随动轮28为偏心型凸轮轴承随动轮。

所述气囊组件25包括气囊本体56和气囊固定卡环33，所述砂轮组件24中所述砂轮机组件24的输出端相对的一端与所述气囊本体56接触连接，所述气囊本体56通过所述气囊固定卡环33与所述摆动框架22固定连接。为延长气囊本体56的使用寿命，可以在气囊本体56的外表面包覆一层3mm厚的耐磨橡胶。

所述砂轮机组件24的输出端为杯形砂轮片52。

本发明中的所述压缩空气动力源1经过所述进气管2向所述气控组件8供气，所述气控组件8分别控制所述砂轮机组件24的杯型砂轮片52转动、控制所述气囊组件25的腔内压力升降、控制所述自动往复气缸45的往复运动范围及快慢；通过调节所述气囊组件25的腔内压力可调节所述砂轮机组件24与所述筒形工件5之间的打磨预紧力，可实现对打磨压力的调节。

实施例2

如图1-8所示，一种实施例1所述的一种环焊缝自动打磨装置的操作方法，包括如下步骤：

S1：将所述筒形工件5吊至已调整好的所述焊接滚轮架4上；

S2：通过所述脚轮将所述筒体环焊缝机械打磨机3移动至筒形工件5旁边，使所述筒体环焊缝机械打磨机3靠近计划打磨区域，旋转所述钢质手轮12使挂胶防滑脚垫14接触地面，进而固定所述筒体环焊缝机械打磨机3；

S3：将所述进气管2连接所述压缩空气动力源1和所述筒体环焊缝机械打磨机3，分别开通连接所述气囊组件25和自动往复气缸45出气口36，进而调整筒体环焊缝机械打磨机3，使所述摆动组件7的移动中心处于计划打磨区域的中心位置，并使所述杯形砂轮片52与所述筒形工件5的外壁贴合；

S4：分别开通连接所述砂轮机组件24的出气口36，根据打磨状态微调所述减压阀47，通过调节气囊组件25的压力而使所述杯形砂轮片52与筒形工件5之间的打磨压力处于合适的状态，同时微调所述焊接滚轮架4的转动速度，使所述筒形工件5的转动线速度与所述摆动组件7的移动速度相匹配，保证一次打磨完毕打磨区域无氧化皮残留；

S5：重复所述步骤S2、S3、S4，完成压力容器所有环焊缝区域的自动打磨工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。