专利名称：多功能磨头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种砂带或砂轮磨削装置，特别适用于重型工业罐体直焊缝和环焊缝打磨、开焊接坡口、清理焊根及内表面堆焊层的磨削加工。
背景技术：
工业罐体尤其是核工业用罐体，由于其使用场合的特殊性，不仅要求对内外表面进行磨削加工，而且对焊缝和堆焊层质量提出了严格的要求。重庆大学相关科研人员在91年《机床》第三期上发表的抛磨机的砂带磨削装置采用接触轮和张紧轮双浮动的结构，将磨头和配重块分别安装在十字架主机的横梁两端，通过水平和竖直安装的电机驱动横梁，即磨头能沿水平和垂直两个方向运动。砂带由气缸张紧，偏摆机构中的电机通过蜗轮蜗杆副带动磨头围绕弹性可转支座绕水平轴在竖直面内有±10°摆动范围。
中国实用新型专利申请号为91230152.X，申请日是1991年10月29日，其名称为“罐体抛磨机”。该罐体抛磨机磨头及支撑部分悬在横梁的前端，通过安装在横梁上的蜗轮蜗杆机构使弹性可转支座绕横梁转轴在上下±10°摆动。砂带张紧机构是由气缸带动张紧轮使磨头自动张紧。为了使磨头能在竖直方向浮动，利用弹簧将滑动支撑架支撑在弹性可转支座上，滑动支撑架下部的外圆面与弹性可转支座孔相结合，键起轴向导向作用。另外，磨头能绕滑动支撑架的支撑轴轴心线水平转动，其水平旋转定位机构是由紧固螺钉将滑动支撑架固定在弹性可转支座上。偏摆机构则利用偏摆电机带动活动杆驱使磨头沿接触轮轴线方向作小行程往复运动，砂带能在宽度方向均匀接触工件补偿了砂带磨粒不等高缺陷和砂带磨损均匀化。罐体抛磨机磨头在水平面和竖直面内转动的基础上，结合工件绕轴线的回转运动，可实现罐体内外表面的纵向和环向磨削。
大型工业罐体通常由厚钢板卷制而成，焊缝根据形状可分为纵焊缝、直焊缝和螺旋焊缝。一般对接处焊缝需经如下主要加工工序首先，经过外圈焊接将各段对接或轴向焊接。第二，在板材的焊缝背面开深焊接坡口并清理焊根。第三，背面焊接。第四，焊缝余高磨削。另外，还须进行罐体内表面堆焊和堆焊层余高磨削。目前国内开焊接坡口、焊根清理及内表面堆焊层磨削主要依靠手工打磨。现有工业罐体抛磨机磨头只能对罐体内外表面磨削加工和进行焊缝余高磨削。因此，现有罐体抛磨机磨头的不足之处在于加工范围窄，不能在罐体对接处开焊接坡口及进行焊根清理；磨头结构单一，尤其是滑动支撑架与弹性可转支座相结合刚性差，不满足大余量强力堆焊层和焊缝磨削；磨头旋转和移动调整不灵活。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多功能磨头。该磨头加工范围宽，能实现砂轮和砂带的互换，磨头旋转和水平移动灵活。
为实现上述实用新型的目的，其技术方案是该多功能磨头包括偏摆机构、砂带张紧机构、砂轮砂带互换机构、转盘机构、水平移动机构、升降机构、水平缓冲机构、平移机构、旋转机构、支座、主电机；所述转盘机构包括环座(8)、压板(7)、转环(9)，其中环座(8)位于转环(9)上，并通过置于环座(8)上的压板(7)和转环(9)连接把整个转盘机构固定；所述水平移动机构包括两根水平导柱(13)、(42)及其支撑座，四直线运动轴承(139)、(140)、(146)、(147)及其轴承座(15)、(36)，支撑臂(20)、气缸(120)、气缸固定座(130)，两根水平导柱(13)、(42)平行地位于转环(9)的底部下方，每一水平导柱的两端分别通过支撑座固定连接在转环(9)底部，每一水平导柱上装有与该水平导柱活动配合的直线运动轴承，每一直线运动轴承装在轴承座内，两轴承座(15)、(36)分别固定连接在支撑臂(20)两端，与气缸垂直并固定连接，该气缸(120)与气缸固定座(130)固定，气缸固定座(130)与转环(9)固定连接；所述的升降机构包括两根升降导柱(24)、(30)及其支撑座(34)，两直线运动轴承(22)、(32)，气缸(63)、(121)，恒压支座(135)、阻尼器(49)，两升降导柱(24)、(30)平行固定在支撑座(34)上，升降导柱(24)、(30)分别与直线运动轴承(22)、(32)配合，直线运动轴承(22)、(32)分别与支撑臂(20)的中段上的两通孔活动配合，在支撑座(34)的下底板上平行地固定连接两气缸(63)、(121)，气缸(63)、(121)均固定在支撑臂(20)上，恒压支座(135)固定连接在支撑座(34)的上端面上，与升降导柱平行的阻尼器(49)的上端与恒压支座(135)上端固定连接，该阻尼器(49)的下端与支撑臂(20)上的通孔活动配合；水平缓冲机构包括堵头(191)、(97)，压簧(193)、(199)，支座(194)、(198)，心轴(192)、(65)，滑套(195)，调节螺杆(189)、(123)，圆杆(131)，支座(194)、(198)的上部分别与任一水平导柱的两端的支撑座固定连接，圆柱形的空心滑套(195)的两端分别位于两个支座(194)、(198)的相对一端的孔内并活动配合，每一支座的另一端与堵头固定连接，在每一堵头的中部装有调节螺杆，每一调节螺杆的顶部与一个位于一支座孔内的心轴接触，在滑套(195)的中部孔内装有与该孔活动配合的短轴，圆杆(131)与位于滑套内的段轴垂直并固定连接，圆杆(131)伸出滑套(125)，圆杆伸出端与任一水平导柱上的轴承座固定连接，在每一心轴与短轴之间装有一压簧；平移机构包括连接板(80)，支撑座，导柱(78)、(96)，直线运动轴承及其对应的轴承座、齿条(82)、齿轮(83)、链轮(86)、(168)，传动轴(85)、电机(165)、轴承、轴承座(92)、减速器(185)、移动板(76)、张紧臂(171)、张紧链轮(170)、螺钉(180)、螺母(41)，两根导柱通过支撑座平行安装在连接板(80)的内表面的上、下部，每一导柱上装有与移动板(76)为一体的轴承座和轴承座相对应的直线运动轴承，与连接板(80)相对应的移动板(76)与固定架(74)的后端固定连接，电机(165)和减速(185)固定连接，减速(185)安装在连接板(80)的外表面上，减速器的输出轴与传动轴(14)固定连接，链条(167)套在链轮(86)、(168)上，位于连接板(80)内侧的链轮(86)与传动轴(85)固定连接，传动轴(85)通过安装在连接板(80)中部通孔上的轴承、轴承座支撑，该轴承座通过端盖(90)固定，传动轴(85)的另一端与齿轮(83)固定连接，齿轮(83)与齿条(82)啮合，齿条(82)与固定板(81)的一端固定连接，固定板(81)的另一端与移动板(76)固定连接，张紧链轮(170)位于链轮(86)、(168)之间并与链条(167)啮合，张紧链轮(170)与轴承配合，轴承和传动轴配合，该传动轴的另一端与张紧臂(171)的支撑端的端部固定连接，张紧臂(171)中部的通孔与轴活动配合，该轴位于链轮(86)下方，其一端与连接板(80)固定连接，张紧臂(171)的另一端与螺钉(180)的一端接触，螺钉(180)与螺母(41)配合，螺母(41)固定在连接板(80)上；旋转机构包括固定架(74)、法兰盘(72)、蜗轮轴(159)、端盖(164)、蜗杆轴(100)、锁紧螺杆(158)、锁紧套(163)、调整环(162)、锁紧螺母(73)，旋转机构上的法兰盘(72)与环座(8)固定连接，法兰盘(72)与蜗轮轴(159)的前端固定连接，空心圆柱形的固定架(74)套在蜗轮轴(159)上，在蜗轮轴(159)下方的圆柱形的固定架(74)内装有与蜗轮轴(159)啮合的蜗杆轴(100)，蜗杆轴的一端伸出圆柱形的固定架(74)，蜗杆轴(100)的两端由轴承支撑，轴承位于蜗杆轴(100)所在的圆柱形的固定架孔内，轴承的端部固定有端盖，在固定架(74)的上部有一盲孔，锁紧螺杆(158)装入该盲孔，并使锁紧螺杆(158)的一端伸出盲孔，该盲孔内装有与锁紧螺杆(158)配合的锁紧套(163)，在锁紧套(163)和锁紧螺母(73)之间装有调整(162)，琐紧螺母(73)装锁紧螺杆(158)上。
多功能磨头实现砂轮、砂带的互换。同时转盘机构还可以通过人工旋转90度，这样就可以方便地改变磨头的磨削位置。在砂轮工作时，驱动电机通过皮带传动及主轴，带动砂轮作高速旋转，磨头通过气缸升至最高位置的加工部位，拧松锁紧机构上的螺栓，释放气缸，使气缸作用，在阻尼器和水平缓冲机构的作用下，对罐体坡口进行打磨。在砂带工作时，驱动电机通过皮带传动及主轴，带动接触轮作高速旋转。磨头采用气缸张紧砂带，使砂带包络在张紧轮，接触轮和支撑轮上，绷紧砂带运转。在运行过程中，通过偏摆机构做往复运动，使支撑轮作来回转动，使砂带作往复摆动，而达到更理想的磨削效果。在砂带磨削堆焊层时，应使磨头保持在中间位置，还必须将锁紧机构锁住。
本实用新型有以下技术效果(1)在结构上采用砂轮和砂带互换，因而既可磨削焊缝、堆焊层亦可清除焊根，节约了成本；(2)砂轮磨削时，水平移动机构通过气缸的作用避免了砂轮过度磨损、和撞击造成的砂轮破损；(3)偏摆机构通过偏摆电机的作用使整条砂带与工件充分接触，减缓了砂带磨损速度，延长了砂带的寿命。
附图1为本实用新型的主视图；附图2为本实用新型的左视图；附图3为本实用新型的俯视图；附图4为本实用新型的右视图；附图5为图1中的B-B剖视图；附图6为图1中的A-A剖视图；附图7为本实用新型的砂轮安装位置剖视图；附图8为图3中的磨头锁紧机构C-C剖视图；附图9为磨头旋转机构主视图；附图10为图9中的磨头旋转机构D-D剖视图；附图11为图10中的磨头旋转机构E-E剖视图；附图12为图15磨头平移机构G-G局部剖视图；附图13为磨头旋转机构中固定架剖视图；附图14为磨头旋转机构中蜗轮轴剖视图；附图15为图4中的磨头平移机构F-F剖视图；附图16为环座零件图；附图17为环座零件左视图；附图18为压板剖视图；附图19为磨头转环剖视图；附图20为水平缓冲机构左视图；附图21为水平缓冲机构主剖视图；
在图1至图19中1——保护罩2——惰轮 3——砂带 4——支架5——主电机6——螺钉 7——压板 8——环座9——转环 10——螺钉 11——平垫圈 12——支撑座13——水平导柱 14——传动轴15——轴承座 16——浮动杆支撑座17——螺钉 18——弹性垫圈 19——平垫圈 20——支撑臂21——轴承座 22——直线运动轴承 23——端盖24——升降导柱25——圆螺母 26——主轴座27——主轴28——接触轮29——圆螺母 30——升降导柱 31——端盖32——直线运动轴承33——轴承座 34——支撑座35——固定座 36——轴承座37——螺钉 38——平垫圈39——螺钉40——平垫圈41——螺母 42——水平导柱 43——螺钉44——平垫圈45——支撑座 46——限位座47——螺钉48——螺钉49——阻尼器 50——导向螺钉 51——支撑叉 52——张紧轮53——销 54——支撑臂55——支撑叉 56——气缸57——轴承座 58——固定杆59——活动杆 60——偏心电机61——固定座 62——保护罩63——气缸64——支撑座65——心轴 66——气缸接头 67——圆螺母 68——端盖69——圆螺母 70——纵向浮动杆71——挡环72——法兰盘73——锁紧螺母 74——固定架75——由承座 76——移动板77——螺母 78——导柱 79——支撑座 80——连接板81——固定板 82——齿条 83——齿轮84——平键85——传动轴 86——链轮 87——圆螺母 88——套简89——轴承 90——端盖 91——轴承92——轴承座93——螺钉 94——平垫圈95——支撑座 96——导柱97——堵头 98——轴承座99——端盖100——蜗杆轴101——皮带轮 102——轴套 103——端盖 104——轴承105——轴 106——轴承 107——端盖 108——端盖
109——轴承 110——轴承111——螺钉 112——螺母113——端盖 114——轴承115——轴116——套筒117——轴承 118——端盖119——固定座120——气缸121——气缸 122——键 123——调节螺杆 124——支撑座125——轴承座126——螺钉127——平垫片128——圆螺母129——气缸接头 130——气缸固定座 131——圆杆 132——支撑座133——螺钉 134——平垫片 135——恒压支座 136——主轴皮带轮137——平键 138——螺母139——直线运动轴承 140——直线运动轴承141——平键 142——端盖143——套筒 144——轴承145——轴承 146——直线运动轴承147——直线运动轴承 148——轴承149——轴承 150——端盖151——套筒 152——皮带153——砂轮法兰盘154——砂轮155——砂轮压盘 156——保护罩157——端盖 158——锁紧螺杆159——蜗轮轴160——轴承161——轴承 162——调整环 163——锁紧套164——端盖165——电机 166——支撑座 167——链条 168——链轮169—平键170——张紧链轮171——张紧臂172——螺栓173——平垫圈174——螺母175——支撑座176——轴承座177——直线运动轴承 178——直线运动轴承179——螺母 180——螺钉181——直线运动轴承 182——轴承座 183——直线运动轴承 184——固定板185——减速器186——螺钉187——平垫圈188——罐抛机横梁189——调节螺杆 190——螺母191——堵头 192——心轴193——压簧 194——支座195——滑套 196——螺栓197——螺母 198——支座199——压簧具体实施方式
该实用新型的转盘机构针对磨削纵、环焊缝的区别，可以把置于环座上方的压板松开通过人工旋转环座90度以满足磨削方向改变的要求。电机板安装在支撑座上端面，主电机则安装在电机板上。接触轮安装在固定在支撑座下部的主轴上，主轴的另一端安装一主轴带轮，主轴带轮通过多契带与电机带轮连接在一起，电机带轮安装在主电机主轴上。同时为了更好使升降运动提高抗震性，又提供了一个阻尼器来实现，该减震器通过安装在支撑座上的恒压支座穿过支撑臂上一孔。磨头的旋转通过蜗轮蜗杆的原理来实现，旋转机构固定架安装在平移机构的移动板上，在固定架里面配合一蜗轮轴并通过端盖将其在水平方向固定，在整个机构下方的固定架和蜗轮轴中间安装一手动蜗杆轴，而在整个机构上方的固定架和蜗轮轴中间有一锁紧机构，锁紧螺杆的一侧与蜗轮轴配合，另一侧穿过锁紧套与锁紧螺母配合，整个旋转机构通过蜗轮轴与环座安装。磨头的平移机构采用齿轮齿条作用支撑座将平移导柱安装在连接板的两侧，移动板上的轴承座配合移动导柱上的轴承，一传动轴安装在连接板中央，链轮安装在轴的最里侧，稍外面是齿轮，在齿轮上方有一齿条与齿轮配合，而齿轮同时固定在移动板上，斜齿轮-蜗轮蜗杆减速机安装在连接板另一侧并与另一传动轴相连，传动轴上安装另一链轮，链轮张紧机构中的张紧臂固定在连接板上并处于连接板中央的下方，在张紧臂的左端固定一张紧链轮，张紧臂的另一侧安装一调节螺母。水平移动机构还包括限位座和螺钉，限位座为直角形，在该限位座水平方向上有一长方形的通槽，限位座的上端与转环的底部固定连接，螺钉穿过该限位座的一长方形的通槽与水平移动机构中的任一水平导柱的轴承座上的螺孔配合。
权利要求1.一种多功能磨头，包括偏摆机构、砂带张紧机构、砂轮砂带互换机构、转盘机构、水平移动机构、升降机构、水平缓冲机构、平移机构、旋转机构、支座、主电机；其特征在于所述转盘机构包括环座(8)、压板(7)、转环(9)，其中环座(8)位于转环(9)上，并通过置于环座(8)上的压板(7)和转环(9)连接把整个转盘机构固定；所述水平移动机构包括两根水平导柱(13)、(42)及其支撑座，四直线运动轴承(139)、(140)、(146)、(147)及其轴承座(15)、(36)，支撑臂(20)、气缸(120)、气缸固定座(130)，两根水平导柱(13)、(42)平行地位于转环(9)的底部下方，每一水平导柱的两端分别通过支撑座固定连接在转环(9)底部，每一水平导柱上装有与该水平导柱活动配合的直线运动轴承，每一直线运动轴承装在轴承座内，两轴承座(15)、(36)分别固定连接在支撑臂(20)两端，与气缸垂直并固定连接，该气缸(120)与气缸固定座(130)固定，气缸固定座(130)与转环(9)固定连接；所述的升降机构包括两根升降导柱(24)、(30)及其支撑座(34)，两直线运动轴承(22)、(32)，气缸(63)、(121)，恒压支座(135)、阻尼器(49)，两升降导柱(24)、(30)平行固定在支撑座(34)上，升降导柱(24)、(30)分别与直线运动轴承(22)、(32)配合，直线运动轴承(22)、(32)分别与支撑臂(20)的中段上的两通孔活动配合，在支撑座(34)的下底板上平行地固定连接两气缸(63)、(121)，气缸(63)、(121)均固定在支撑臂(20)上，恒压支座(135)固定连接在支撑座(34)的上端面上，与升降导柱平行的阻尼器(49)的上端与恒压支座(135)上端固定连接，该阻尼器(49)的下端与支撑臂(20)上的通孔活动配合；水平缓冲机构包括堵头(191)、(97)，压簧(193)、(199)，支座(194)、(198)，心轴(192)、(65)，滑套(195)，调节螺杆(189)、(123)，圆杆(131)，支座(194)、(198)的上部分别与任一水平导柱的两端的支撑座固定连接，圆柱形的空心滑套(195)的两端分别位于两个支座(194)、(198)的相对一端的孔内并活动配合，每一支座的另一端与堵头固定连接，在每一堵头的中部装有调节螺杆，每一调节螺杆的顶部与一个位于一支座孔内的心轴接触，在滑套(195)的中部孔内装有与该孔活动配合的短轴，圆杆(131)与位于滑套内的短轴垂直并固定连接，圆杆(131)伸出滑套(125)，圆杆伸出端与任一水平导柱上的轴承座固定连接，在每一心轴与短轴之间装有一压簧；平移机构包括连接板(80)，支撑座，导柱(78)、(96)，直线运动轴承及其对应的轴承座、齿条(82)、齿轮(83)、链轮(86)、(168)，传动轴(85)、电机(165)、轴承、轴承座(92)、减速器(185)、移动板(76)、张紧臂(171)、张紧链轮(170)、螺钉(180)、螺母(41)，两根导柱通过支撑座平行安装在连接板(80)的内表面的上、下部，每一导柱上装有与移动板(76)为一体的轴承座和轴承座相对应的直线运动轴承，与连接板(80)相对应的移动板(76)与固定架(74)的后端固定连接，电机(165)和减速器(185)固定连接，减速器(185)安装在连接板(80)的外表面上，减速器的输出轴与传动轴(14)固定连接，链条(167)套在链轮(86)、(168)上，位于连接板(80)内侧的链轮(86)与传动轴(85)固定连接，传动轴(85)通过安装在连接板(80)中部通孔上的轴承、轴承座支撑，该轴承座通过端盖(90)固定，传动轴(85)的另一端与齿轮(83)固定连接，齿轮(83)与赤条(82)啮合，齿条(82)与固定板(81)的一端固定连接，固定板(81)的另一端与移动板(76)固定连接，张紧链轮(170)位于链轮(86)、(168)之间并与链条(167)啮合，张紧链轮(170)与轴承配合，轴承和传动轴配合，该传动轴的另一端与张紧臂(171)的支撑端的端部固定连接，张紧臂(171)中部的通孔与轴活动配合，该轴位于链轮(86)下方，其一端与连接板(80)固定连接，张紧臂(171)的另一端与螺钉(180)的一端接触，螺钉(180)与螺母(41)配合，螺母(41)固定在连接板(80)上；旋转机构包括固定架(74)、法兰盘(72)、蜗轮轴(159)、端盖(164)、蜗杆轴(100)、锁紧螺杆(158)、锁紧套(163)、调整环(162)、锁紧螺母(73)，旋转机构上的法兰盘(72)与环座(8)固定连接，法兰盘(72)与蜗轮轴(159)的前端固定连接，空心圆柱形的固定架(74)套在蜗轮轴(159)上，在蜗轮轴(159)下方的圆柱形的固定架(74)内装有与蜗轮轴(159)啮合的蜗杆轴(100)，蜗杆轴的一端伸出圆柱形的固定架(74)，蜗杆轴(100)的两端由轴承支撑，轴承位于蜗杆轴(100)所在的圆柱形的固定架孔内，轴承的端部固定有端盖，在固定架(74)的上部有一盲孔，锁紧螺杆(158)装入该盲孔，并使锁紧螺杆(158)的一端伸出盲孔，该盲孔内装有与锁紧螺杆(158)配合的锁紧套(163)，在锁紧套(163)和锁紧螺母(73)之间装有调整环(162)，琐紧螺母(73)装锁紧螺杆(158)上。
2.根据权利要求1所述的多功能磨头，其特征在于在砂轮磨削时，水平移动机构还包括限位座(46)、螺钉(43)，限位座(46)为直角形，在该限位座水平方向上有一长方形的通槽，限位座(46)的上端与转环(9)的底部固定连接，螺钉(43)穿过该限位座的一长方形的通槽与水平移动机构中的任一水平导柱的轴承座上的螺孔配合。
专利摘要一种多功能磨头涉及砂轮或砂带磨削装置。本实用新型包括偏摆机构、砂带张紧机构、砂轮砂带互换机构、转盘机构、水平移动机构、升降机构、水平缓冲机构、平移机构、旋转机构、支座、主电机。解决了现有技术加工范围窄、磨头结构单一、磨头旋转移动不灵活的问题。在结构上采用砂轮和砂带互换，因而既可磨削焊缝、堆焊层亦可清除焊根，节约了成本；砂轮磨削时，水平移动机构通过浮动气缸的作用避免了砂轮过度磨损和撞击造成的砂轮破损；偏摆机构通过偏摆电机的作用使整条砂带与工件充分接触，减缓了砂带磨损速度，延长了砂带的寿命。
文档编号B24B25/00GK2880379SQ200520009848
公开日2007年3月21日 申请日期2005年8月26日 优先权日2005年8月26日
发明者黄云 申请人:重庆大学, 重庆市材料表面精密加工及成套装备工程技术研究中心, 重庆市三磨海达磨床有限公司