專利名稱：適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管線焊接施工設(shè)備，尤其是一種氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器。
背景技術(shù)：
氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器是用在管線焊接施工中，從鋼管內(nèi)部以徑向力把兩根待組對(duì)管管口迅速組對(duì)，且滿足管線焊接要求的一種專用機(jī)械。它是以壓縮空氣為動(dòng)力源來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)與操作。現(xiàn)有的管道內(nèi)對(duì)口器不能在坡度超過30°時(shí)行走，在上坡路行走時(shí)，由于剎車控制閥與行走控制閥互鎖的控制方式造成的停車可靠性差，另外，下坡時(shí)易發(fā)生溜坡，有很大的安全隱患。在有坡度時(shí)，現(xiàn)有的對(duì)口器在管道口調(diào)整位置很困難，效率很低。山地管道施工時(shí)，由于坡度大，內(nèi)對(duì)口器重量大，手動(dòng)控制對(duì)口器行走困難非常大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器不能適用于坡度較大場合、可靠性差、存在安全隱患的不足，本發(fā)明提供一種有效適用于坡度較大場合、不同坡度時(shí)智能定速行走的適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器，包括對(duì)口工作部、行走段和儲(chǔ)氣罐，所述行走段包括車架、行走輪、驅(qū)動(dòng)輪和剎車塊，所述車架上沿車架的中心軸方向依次布置2個(gè)行走輪、驅(qū)動(dòng)輪、剎車塊和2個(gè)行走輪，從軸向上看行走輪位于車架的下半圓，驅(qū)動(dòng)輪和剎車塊位于車架的上半圓；徑向分布為2個(gè)行走輪關(guān)于Y軸對(duì)稱，行走輪安裝在車架上，驅(qū)動(dòng)輪通過一個(gè)銷軸安裝在驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的一端，所述驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的中部可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第一回轉(zhuǎn)軸上，所述第一回轉(zhuǎn)軸固定安裝在車架上，所述驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的另一端通過鉸鏈與第一滑套聯(lián)接，所述驅(qū)動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)裝置連接；剎車塊通過一個(gè)銷軸安裝在剎車塊支撐臂的一端，所述剎車塊支撐臂的中部可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第二回轉(zhuǎn)軸上，所述第二回轉(zhuǎn)軸固定安裝在車架上，所述剎車塊支撐臂的另一端通過鉸鏈與第二滑套聯(lián)接；所述兩個(gè)滑套可滑動(dòng)的套裝在中心軸上，所述滑套與用于推動(dòng)滑套伸縮的伸縮機(jī)構(gòu)連接；所述對(duì)口工作部與滑柱固定連接，所述滑柱可滑動(dòng)地安裝在滑套內(nèi)，所述滑套固定安裝在車架的一側(cè)上，所述滑柱與第三氣缸的活塞桿連接；所述車架的另一側(cè)通過鉸鏈與儲(chǔ)氣罐連接。進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)裝置為氣馬達(dá)，所述氣馬達(dá)安裝在車架上。所述伸縮機(jī)構(gòu)包括第一氣缸和第二氣缸，第一氣缸安裝在對(duì)口器機(jī)架中心，活塞桿與第一滑套連接；第二氣缸也安裝在對(duì)口器機(jī)架中心，活塞桿與第二滑套連接；第一和第二兩個(gè)氣缸相對(duì)布置在中心軸兩端。更進(jìn)一步，所述儲(chǔ)氣罐的外側(cè)等圓弧間隔地設(shè)置三個(gè)滾輪。
智能控制系統(tǒng)包括工控機(jī)，對(duì)口器內(nèi)PLC控制器及其輸入部分、輸出部分，操作儀部分。對(duì)口器控制器與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)有通信接口。對(duì)口器控制器的輸入部分包括光纖傳感器、光電編碼器、傾角傳感器、氣缸磁性開關(guān)、電源電壓信號(hào)、氣壓傳感器。(I)光纖傳感器。光纖傳感器用于對(duì)口器的定位，當(dāng)光纖傳感器在管道內(nèi)時(shí)輸出高電平，當(dāng)光纖傳感器出管后輸出低電平，輸出控制信號(hào)。采用兩級(jí)定位確保定位精度，當(dāng)一級(jí)光纖傳感器輸出定位信號(hào)時(shí)，說明對(duì)口器快到定位位置了，對(duì)口器立即減速，按照設(shè)定程序停止；控制第三氣缸工作，將對(duì)口工作部向前推出，當(dāng)二級(jí)光纖傳感器輸出定位信號(hào)后第三氣缸停止，確保定位精度2_，這時(shí)可以進(jìn)行對(duì)口動(dòng)作。(2)光電編碼器。光電編碼器安裝于驅(qū)動(dòng)輪上?？刂破魍ㄟ^高速計(jì)數(shù)接口采集此信號(hào)，計(jì)算前進(jìn)速度，并可用此計(jì)算對(duì)口器前進(jìn)的距離。(3)傾角傳感器。傾角傳感器安裝于對(duì)口器上，用于測量管道與水平面的傾角。對(duì)口器上坡時(shí)此傾角為正，對(duì)口器下坡時(shí)此傾角為負(fù)?？刂破鞲鶕?jù)此傾角決定對(duì)口器的行
走控制模式即水平、上坡、下坡工作模式，即不同工作模式下兩個(gè)比例減壓閥的控制參數(shù)不同。(4)氣缸磁性開關(guān)。氣缸磁性開關(guān)用于檢測各氣缸伸出或收回是否到位，控制器據(jù)此信號(hào)判斷機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否正確或氣缸故障。(5)電源電壓信號(hào)。電源電壓信號(hào)送到控制器進(jìn)行監(jiān)控，確保控制器的電壓供電穩(wěn)定。當(dāng)電壓低于某一設(shè)定值時(shí)首先進(jìn)行報(bào)警，提示操作者停機(jī)確保安全，若操作者在一定時(shí)間內(nèi)未停機(jī)，控制器通過斷電回路自動(dòng)給系統(tǒng)斷電，這時(shí)系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)。若此時(shí)不強(qiáng)制斷電，控制器可能出現(xiàn)不可預(yù)料的邏輯錯(cuò)誤，發(fā)生安全事故。(6)氣壓傳感器。氣壓傳感器用于檢測啟動(dòng)系統(tǒng)電壓。氣壓低于某一設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。對(duì)口器控制器的輸出部分包括氣動(dòng)電磁閥、氣動(dòng)比例減壓閥、控制器斷電回路、聲光報(bào)警器。(I)氣動(dòng)電磁閥。控制系統(tǒng)通過電磁閥輸出接口并根據(jù)控制要求對(duì)這些閥進(jìn)行邏輯控制。 (2)氣動(dòng)比例減壓閥。兩個(gè)氣動(dòng)比例減壓閥分別與氣馬達(dá)兩個(gè)工作連接，控制器通過比例減壓閥控制板對(duì)進(jìn)出氣馬達(dá)的壓力進(jìn)行控制，通過控制氣馬達(dá)的工作轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)控制對(duì)口器的行進(jìn)速度。(3)控制器斷電回路。在系統(tǒng)電源電壓不正常、氣壓系統(tǒng)氣壓偏低等情況時(shí)，控制器通過繼電器對(duì)控制器斷電回路強(qiáng)制斷電，這時(shí)系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)。(4)聲光報(bào)警器?？刂破鳈z測到系統(tǒng)故障時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。對(duì)口器控制器的操作儀部分操作儀為操作人員的操作面板，并可進(jìn)行系統(tǒng)的狀態(tài)顯示及報(bào)警。(I)按鈕。操作儀有“啟動(dòng)”、“停止”、“急?！钡劝粹o，分別用于系統(tǒng)啟動(dòng)、停止和緊急停止。(2)旋鈕。操作儀上有“手動(dòng)/自動(dòng)”旋鈕，控制器據(jù)此判斷系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行還是由操作者手動(dòng)控制運(yùn)行。操作儀上有“比例控制”旋鈕，和“下坡比例控制”旋鈕，用于調(diào)整行進(jìn)速度。
(3)指示燈。操作儀上有“快到位指示燈”、“到位指示燈”、“電源指示燈”、“故障指
示燈”等。(4)文本顯示器。顯示對(duì)口器運(yùn)行狀態(tài)、前進(jìn)速度、前進(jìn)距離等實(shí)時(shí)參數(shù)。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在有效適用于坡度較大場合，對(duì)于不同坡度，智能定速行走，管口處定位效率高、精確。


圖I是適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器的不意圖。圖2是行走段的軸向示意圖。
圖3是儲(chǔ)氣罐的軸向示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)DI 圖3，一種適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器，這種智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器如圖I所示，沿Z向分為三段，A段為對(duì)口工作部1，B段為行走段，C段為儲(chǔ)氣罐13。滑柱2安裝在A段上，滑套3安裝在B段上，A段與B段通過滑柱與滑套聯(lián)接，B段與C段通過鉸鏈12聯(lián)接。從Z向看，三對(duì)滑柱2與滑套3在圓周上均布。氣缸5通過連接板4推動(dòng)滑柱2使對(duì)口工作部I能相對(duì)行走段移動(dòng)。行走段具有圓柱籠形車架6，沿Z軸方向車架上依次布置兩個(gè)履帶式行走輪7、兩個(gè)履帶式驅(qū)動(dòng)輪8、兩個(gè)剎車塊9和兩個(gè)履帶式行走輪7，徑向分布如圖2所示，兩個(gè)行走輪的夾角為120°并關(guān)于Y軸對(duì)稱，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(兩個(gè)剎車塊)的夾角也為120°并關(guān)于Y軸對(duì)稱，驅(qū)動(dòng)輪與行走輪的夾角為60°。4個(gè)行走輪直接安裝在車架上。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別通過銷軸安裝在驅(qū)動(dòng)輪支撐臂20的一端，驅(qū)動(dòng)輪支撐臂可以繞固定在車架上的回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套22聯(lián)接。氣馬達(dá)19安裝在機(jī)架上，氣馬達(dá)軸、輪支撐臂回轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)輪軸上安裝鏈輪，通過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力從氣馬達(dá)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上，車架安裝了 2套驅(qū)動(dòng)輪及其支撐臂。兩個(gè)剎車塊分別通過銷軸安裝在剎車塊支撐臂18的一端，剎車塊支撐臂可以繞固定在車架上的回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，剎車塊支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套17聯(lián)接。儲(chǔ)氣罐上的滾輪徑向分布如圖3所示，各輪夾角也為120°并關(guān)于Y軸對(duì)稱。若固定在中心機(jī)架上的氣缸23活塞桿伸出時(shí)，推動(dòng)滑套22并使輪支撐臂轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪隨著輪支撐臂的運(yùn)動(dòng)壓在管道壁上，同時(shí)，也使4個(gè)行走輪輪子壓在管道壁上。當(dāng)氣馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而牽引車架在管道內(nèi)行走。當(dāng)氣缸I活塞桿退回，滑套2隨著氣缸23活塞桿的退回拉動(dòng)輪支撐臂使驅(qū)動(dòng)輪脫離管道壁。若固定在中心機(jī)架上的氣缸15活塞桿伸出時(shí)，推動(dòng)滑套17并使剎車塊支撐臂轉(zhuǎn)動(dòng)，剎車塊隨著剎車塊支撐臂的運(yùn)動(dòng)壓在管道壁上，使行走器停止。當(dāng)氣缸15活塞桿退回，滑套17隨著活塞桿的退回拉動(dòng)剎車塊支撐臂使剎車塊脫離管道壁。
權(quán)利要求
1.一種適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器，其特征在于所述氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器包括對(duì)口工作部、行走段和儲(chǔ)氣罐，所述行走段包括車架、行走輪、驅(qū)動(dòng)輪和剎車片，所述車架上沿車架的中心軸方向依次布置2個(gè)行走輪、驅(qū)動(dòng)輪、剎車片和2個(gè)行走輪，從軸向上看行走輪位于車架的下半圓，驅(qū)動(dòng)輪和剎車片位于車架的上半圓；徑向分布為2個(gè)行走輪關(guān)于Y軸對(duì)稱，行走輪安裝在車架上，驅(qū)動(dòng)輪通過一個(gè)銷軸安裝在驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的一端，所述驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的中部可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第一回轉(zhuǎn)軸上，所述第一回轉(zhuǎn)軸固定安裝在車架上，所述驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套聯(lián)接，所述驅(qū)動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)裝置連接；剎車片通過一個(gè)銷軸安裝在剎車片支撐臂的一端，所述剎車片支撐臂的中部可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第二回轉(zhuǎn)軸上，所述第二回轉(zhuǎn)軸固定安裝在車架上，所述剎車片支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套聯(lián)接； 所述滑套可滑動(dòng)的套裝在中心軸上，所述滑套與用于推動(dòng)滑套伸縮的伸縮機(jī)構(gòu)連接； 所述對(duì)口工作部與滑柱固定連接，所述滑柱可滑動(dòng)地安裝在套管內(nèi)，所述滑套固定安裝在車架的一側(cè)上，所述滑柱與氣缸的活塞桿連接；所述車架的另一側(cè)通過鉸鏈與儲(chǔ)氣罐連接。
2.如權(quán)利要求I所述的適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置為氣馬達(dá)，所述氣馬達(dá)安裝在車架上。
3.如權(quán)利要求I或2所述的適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器，其特征在于所述伸縮機(jī)構(gòu)包括第一氣缸和第二氣缸，第一氣缸安裝在對(duì)口器機(jī)架中心，活塞桿與第一滑套連接；第二氣缸也安裝在對(duì)口器機(jī)架中心，活塞桿與第二滑套連接；第一和第二兩個(gè)氣缸相對(duì)布置在中心軸兩端。
4.如權(quán)利要求I或2所述的適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器，其特征在于所述儲(chǔ)氣罐的外側(cè)等圓弧間隔地設(shè)置三個(gè)滾輪。
5.如權(quán)利要求I所述的適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器，其特征在于所述智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器還包括智能控制系統(tǒng)，所述智能控制系統(tǒng)包括工控機(jī)，對(duì)口器內(nèi)PLC控制器及其輸入部分、輸出部分，操作儀部分；對(duì)口器內(nèi)PLC控制器的輸入部分包括光纖傳感器、光電編碼器、傾角傳感器、氣缸磁性開關(guān)、電源電壓信號(hào)和氣壓傳感器；對(duì)口器內(nèi)PLC控制器的輸出部分包括氣動(dòng)電磁閥、氣動(dòng)比例減壓閥、控制器斷電回路和聲光報(bào)警器。
全文摘要
一種適于山地施工的智能型氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器，包括對(duì)口工作部、行走段和儲(chǔ)氣罐，行走輪安裝在車架上，驅(qū)動(dòng)輪通過一個(gè)銷軸安裝在驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的一端，驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的中部可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第一回轉(zhuǎn)軸上，驅(qū)動(dòng)輪支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)裝置連接；剎車片的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)輪類似；滑套可滑動(dòng)的套裝在中心軸上，滑套與用于推動(dòng)滑套伸縮的伸縮機(jī)構(gòu)連接；對(duì)口工作部與滑柱固定連接，滑柱可滑動(dòng)地安裝在套管內(nèi)，滑套固定安裝在車架的一側(cè)上，滑柱與氣缸的活塞桿連接；車架的另一側(cè)通過鉸鏈與儲(chǔ)氣罐連接。本發(fā)明有效適用于坡度較大場合，定位效率高、精確。
文檔編號(hào)B23K37/053GK102848126SQ20121026057
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者邢彤, 王磊, 孟彬 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)