操纵器和操纵器单元的制作方法

本发明涉及用于加工焊缝根部的操纵器，特别是用于加工回热式热交换器上的焊缝根部。

背景技术

回热式热交换器具有由多个焊接的半壳组成的u形弯头，即，u形弯头具有两个纵向接缝，并且在焊缝内部具有未研磨的焊缝根部。需要对焊缝根部进行研磨以获得u形弯头的更高机械强度。然而，由于50×25毫米的可用空间对于已知的磨具而言太小，所以这些磨具难以用于焊缝根部。因此需要一种具有非常紧凑的结构的研磨操纵器。

这里设想的操纵器包括用于推进操纵器的驱动器。操纵器还包括：具有框架的研磨头，在框架上设置(特别是安装)有第一轮(优选地，四个第一轮)用于推进导轨上的研磨头；和轴，其设置(特别是安装)在研磨头上，在轴上设置有用于研磨焊缝根部(特别是热交换器的焊缝根部)的研磨盘。

然而，已知的研磨操纵器的缺点在于，研磨盘无法总是与焊缝根部形成理想接触从而获得尽可能好的研磨效果。

因此，本发明的目的是提出一种新颖的操纵器，特别是能够建立研磨盘与焊缝根部之间理想接触的操纵器。本发明的另一目的是提出一种新颖的操纵器单元。

上述目的是通过权利要求1的关于操纵器的特征和权利要求11的关于操纵器单元的特征来实现的。在各个从属权利要求中指出了优选实施例和其他构造。

技术实现要素：

根据本发明的操纵器的特征在于，能够水平和垂直地枢转轴，以便以可控的方式使研磨盘与焊缝根部接触。

轴的水平枢转运动可被理解为，特别是指，当被投影到由第一轮和/或由框架所覆盖的平面上时表示在所述平面中的运动的运动。轴的垂直枢转运动可被理解为优选地垂直于前述平面的运动。

特别地，针对水平枢转运动，设置+/-10°的角度范围，优选地为+/-5°，并且针对垂直枢转运动，设置0°～10°的角度范围，优选地为0°～5°。

特别地，针对水平枢转运动，可以设置+/-10mm的枢转范围，优选地为+/-5mm，并且针对垂直枢转运动，可以设置0～10mm的枢转范围，优选地为0～5mm。这种枢转范围特别适用于宽度和高度分别不大于50×25mm、或具有80～100mm尺寸范围的轴长的操纵器。利用根据本发明的操纵器能够进行的改进研磨过程会导致回热式热交换器的机械强度提高。以该方式也增加了热交换器的使用寿命。

操纵器优选以非常紧凑的设计制造，并且优选地具有小于50×25mm的横截面积。

根据本发明的一个特别有利的实施例，规定操纵器包括：位于研磨头上的第一枢转单元，其用于轴的水平移动，所述第一枢转单元包括第一传动装置(特别是倾斜线性传动装置)；以及用于驱动第一传动装置的第一电机。

例如，这种倾斜线性传动装置可以包括柱塞，当柱塞靠在具有倾斜面的轴上的部件上时，该柱塞能够通过电机线性地缩回和延伸。在延伸时，柱塞压靠在倾斜面上，并且水平地枢转轴。为了在另一个方向上恢复或枢转，柱塞可以连接到倾斜面，并在缩回过程中将其拉动，或者可以通过抵抗柱塞的延伸方向的弹力进行恢复。

可以进一步规定，操纵器包括：研磨头上的第二枢转单元，用于轴的垂直运动，所述第二枢转单元包括第二传动装置，特别是凸轮机构；以及用于驱动第二传动装置的第二电机。

例如，这种凸轮机构可以包括偏心轮(例如水滴形偏心轮)，其通过电机旋转并具有与轴上的部件连通的切向外表面。如果电机使偏心轮旋转，使得外表面朝向偏心轮的径向最宽区域或在偏心轮的径向最宽区域中压靠在部件上，则轴被提升；如果电机朝向偏心轮的径向最窄区域或在偏心轮的径向最窄区域中旋转，则轴再次被降低。

根据本发明的实施例变体，研磨头包括用于支撑轴和研磨盘的水平滑动和/或垂直滑动件，特别地还包括具有电机和传动装置的枢转装置。

第一枢转单元和第二枢转单元优选地集成在滑动件中，优选地是组合滑动件，以实现轴的受控水平和垂直运动。

优选地，针对轴设置支架，所述支架设置在研磨头上，特别地，相对于操纵器的向前运动方向设置在研磨头的后端处或研磨头的后端附近。特别地，支架可以是枢转轴承，以便能够实现轴的水平和垂直运动。

根据本发明的变体，驱动器可以直接设置在研磨头上，并且可以驱动例如其第一轮的部分和全部。

然而，根据本发明的优选实施例变体，规定驱动器包括用于推进研磨头的至少一个且优选为两个的驱动单元，各驱动单元包括框架，在该框架上设置(优选地安装)有第一轮(优选为四个第一轮)，用于使驱动单元在导轨上前进，各驱动单元包括用于驱动驱动单元的第一轮的至少一个电机。

可以做出规定，至少一个驱动单元和研磨头、和/或它们彼此之间的驱动单元通过柔性联轴器连接，至少一个驱动单元相对于操纵器的向前运动方向被设置在研磨头的后面。例如，所述柔性联轴器可以包括波纹管或万向接头。

研磨盘和/或轴的旋转运动可以通过第三电机(特别是外部电机)来驱动。在外部电机的情况下，轴可以通过柔性轴延伸件连接到外部电机。

优选地，作出规定，研磨盘在焊缝根部处的旋转方向被加工成垂直于待加工的焊缝根部的纵向延长线。

这里的术语“垂直”一词被广义地理解，并且还包括90°左右的角度范围，这是由于轴的枢转运动而引起的水平偏差。换句话说：在垂直于焊缝根部的纵向延长线的方向上进行研磨。

根据本发明的有利和有效的实施例，设置有第二轮，用于沿着热交换器的表面行进，所述第二轮被设置(特别是安装)在研磨头的框架上，特别地，被设置在所述框架的外部和/或特别是在所述框架外部的至少一个驱动单元的框架上，所述第二轮优选地被弹性安装在相应的框架上，用于产生紧靠热交换器表面的接触压力。

根据本发明的实施例，作出规定，研磨头包括用于监控研磨过程的摄像机，所述摄像机相对于操纵器的向前运动方向被设置在研磨盘的前方，所述摄像机被设置(特别是安装)在研磨头的框架上，并且优选地被构造成使得其能够在框架上枢转。

可以进一步规定，研磨头包括照明装置，特别地用于照射待研磨的焊缝根部，所述照明装置相对于操纵器的向前运动方向被设置在研磨盘的前方，并且优选地与摄像机形成整体单元。

操纵器优选地包括电缆束，特别是在研磨头和/或驱动单元上的电缆束，用于电力供应和/或信号传输，所述电缆束用于将操纵器连接到控制站。

根据本发明的操纵器单元包括根据本发明的操纵器和用于控制(特别地，用于远程控制)操纵器的控制站。

根据操纵器单元的实施例，作出规定，操纵器能够通过控制站进行远程控制，其中，操纵器的轴的水平和垂直枢转、和/或至少一个驱动单元的第一轮的运动、和/或研磨盘的旋转速度都能够由控制站进行远程控制。

根据操纵器单元的有利和有效实施例，作出规定，控制站包括用于控制操纵器的操纵杆、和/或输入装置、和/或用于显示由摄像机拍摄的图像的屏幕、和/或电源。

附图说明

关于其他特征和优点，将通过对实施例的描述和参照附图来更详细地说明本发明。在附图中：

图1示出了根据本发明的操纵器的第一实施例的俯视图；

图2示出了根据本发明的操纵器的研磨头的第一实施例的俯视图；

图3示出了根据本发明的操纵器的研磨头的第二实施例的正视图；

图4示出了根据本发明的操纵器的研磨头的第三实施例的俯视图；

图5示出了根据本发明的操纵器的研磨头的第四实施例的侧视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于加工回热式热交换器12上的焊缝根部11的操纵器10的第一实施例。操纵器10包括用于驱动操纵器10前进的驱动器26。

驱动器26包括用于推进研磨头18的两个驱动单元27。每个驱动单元27包括框架15，在框架15上安装有四个第一轮16，用于使驱动单元10在导轨17上前进。每个驱动单元27还包括用于驱动驱动单元27的第一轮16的电机32。

驱动单元27和研磨头18以及它们彼此之间的驱动单元27通过柔性联轴器33连接，驱动单元27相对于操纵器10的向前运动方向c被设置在研磨头18的后面。

图1至图5示出了：操纵器包括具有框架15的研磨头18，其中框架15上安装四个第一轮16，以使研磨头18在导轨17上前进。

操纵器进一步包括安装至研磨头18的轴20，用于研磨热交换器12的焊缝根部11的研磨盘19设置在所述轴20上。轴20的旋转运动可以由外部电机(未示出)引起，轴20通过柔性轴延伸件(未示出)连接到该外部电机。

轴20能够水平和垂直地枢转，以使研磨盘19以受控的方式与焊缝根部11接触。特别地，水平枢转运动应当被理解为如下的轴的运动：当被投影到图像平面上时，水平枢转运动导致图2和图4中的图像平面中的运动。图4示出了轴20的向右5毫米的水平最大偏转。特别地，垂直枢转运动应当被理解为如下的轴的运动：其垂直于图2和图4中的图像平面并且位于图5中的图像平面中。图5示出了轴20的在向上方向上5毫米的垂直最大偏转。

操纵器10包括用于轴20的水平运动的位于研磨头18上的第一枢转单元28，所述第一枢转单元28包括倾斜线性传动装置30和用于驱动所述倾斜线性传动装置30的第一电机14。

操纵器10进一步包括用于轴20的垂直运动的位于研磨头18上的第二枢转单元29，所述第二枢转单元29包括凸轮机构31和用于驱动所述凸轮机构31的第二电机25。

此外，针对轴20设置有支架24，所述支架被设置在研磨头18上，并相对于操纵器10的向前运动方向c靠近研磨头18的后端。所述支架24是枢转轴承，以便能够实现轴20的水平和垂直运动。

研磨盘19在待加工的焊缝根部11处的旋转方向垂直于待加工的焊缝根部11的纵向延伸。这里的术语“垂直”应当在广义上进行理解并且还包括90°左右的角度范围，这是由于轴20的枢转运动而引起的水平偏差导致的。换句话说：在与焊缝根部11的纵向延伸垂直的方向上进行研磨。

第二轮13被设置用于沿着热交换器12的表面行进(见图3)，所述第二轮13被安装在研磨头的框架15的外侧和两个驱动单元27的框架15的外侧。第二轮13被弹性安装在相应的框架15上，用于产生紧靠热交换器12表面的接触压力。

研磨头18包括用于监控研磨过程的摄像机21，所述摄像机21相对于操纵器10的向前运动方向c设置在研磨盘19的前方，并且所述摄像机21被安装在研磨头18的框架15上。摄像机21还构造成使得其能够在框架15上枢转。

研磨头18进一步包括用于照亮待加工的焊缝根部11的照明装置22，所述照明装置22相对于操纵器10的向前运动方向c设置在研磨盘19的前方。照明装置22与摄像机21形成一体化单元。

操纵器10包括位于研磨头18和驱动单元27上的电缆束23，用于电力供应和/或信号传输。电缆束23用于将操纵器10连接到控制站(图中未示出)。

控制站用于操纵器10的远程控制，其中，操纵器10的轴20的水平和垂直枢转、驱动单元27的第一轮16的运动、以及研磨盘19的旋转速度能够由控制站进行远程控制。

例如，可以如下地利用操纵器10对焊缝根部11进行研磨：首先，操纵器10接近特定位置，然后驱动器26使操纵器10在前后方向上来回移动，同时，操作者基于由摄像机21提供的图像来改变轴20的水平和垂直枢转位置。一旦焊缝根部11在接近的位置被充分研磨，操纵器10就移动到另一个位置并在那里重复上述研磨方法。

为此，控制站包括用于控制操纵器10的操纵杆、输入装置、用于显示由摄像机21拍摄的图像的屏幕、以及电源。

附图标记列表

10操纵器

11焊缝根部

12热交换器

13第二轮

14第一电机

15框架

16第一轮

17导轨

18研磨头

19研磨盘

20轴

21摄像机

22照明装置

23电缆束

24支架

25第二电机

26驱动器

27驱动单元

28第一枢转单元

29第二枢转单元

30第一传动装置

31第二传动装置

32电机

33柔性联轴器

34底盘

a纵轴

b旋转方向

c向前运动方向