一种管件端部加工装置、方法及应用与流程

本发明涉及一种管件端部加工装置、方法及应用。

背景技术：

在机械加工行业，经常需要对管件进行加工，例如焊接前需对待焊接的管件进行打磨，去除油污和锈迹等污秽，避免造成焊接缺陷。又如钻杆、钢管等进行无损检测时，需要对管件的管体进行清洗、除尘等操作，以防止泥浆物质影响检测的正确性和完整性；另外，对于不规则的管件可能需要铣削等等。

然而，现在对于机械加工中管件的操作，多是采用人工操作，利用简单的工具进行打磨、清洗或铣削，这种操作存在以下问题：

(1)浪费人力，人力投入大，部分精密仪器的操作要求高，对于人员的专业能力要求高，培养成本较高。同时，管件加工的成功率主要依靠于操作人员的能力，形成不必要的管件原材浪费；

(2)对于重量较大的管件，因为太重不方便移动和旋转，人员操作耗时较长，效率低下。

当然，随着科技的进步，目前出现了许多对于管件加工的部件，但是这些部件均具有以下的缺陷：设备较为巨大，一般都是磨光机床或者铣床等大型加工设备，对于管状部件，尤其是管壁比较薄、需要精密加工处理的管状部件不易操作，容易破坏管壁结构，对于大型的管状部件，由于设备更为巨大，不好移动，只能移动管状部件，增加搬运过程时的劳动力和对管状部件造成损伤的风险；现有大型加工设备在操作过程中需要人工参与或干预较多，且难以降低人工投入，同时，在操作大型加工设备时，还存在操作人员的人身安全风险；对于规则或不规则的管状部件的操作，都需要额外的找正或自定心装置，以防止对管壁的不均匀操作，造成管状部件的损坏，不能应用；需要投入额外的成本，同时在找正或自定心之后，大型加工设备不一定能够很好的适配，依旧造成误操作。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种管件端部加工装置、方法及应用，本发明在操作过程中无需移动管件，可以进行自定心、自动找正，具有较好的操作体验，且提高了对管件的处理操作效率。

本发明的第一目的是提供一种管件端部加工装置，本装置结构简单、体积小，专门针对于管件的端部，无需人员去移动或旋转管件，减少人员参与环节，提高操作效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种管件端部加工装置，包括自定心部件，所述自定心部件包括中心定位卡盘和多个沿中心定位卡盘圆周分布的卡爪，每个卡爪可沿中心定位卡盘的径向方向延伸，且各个卡爪之间同步联动；随着各个卡爪在管件内的同时伸展，自定心部件完成对于管件的自动找正。

进一步的，所述装置还包括与所述自定心部件同轴连接的内部调节部件或/和外部调节部件，内部调节部件、外部调节部件均包括沿轴心均匀分布的若干可调支架以及设置在支架上的旋转件，随着自定心部件在管件内的自动找正，内部调节部件的旋转件沿可调支架径向向外可延展，外部调节部件的旋转件沿可调支架径向向内可延展，直至分别卡紧管件的内或/和外管壁。

进一步的，所述自定心部件包括中心定位卡盘和多个沿中心定位卡盘圆周分布的同步联动的自定心卡爪。

所述卡爪至少为两个，且沿中心定位卡盘圆周均匀分布，彼此之间的夹角一致。

进一步的，所述自定心部件包括中心齿轮、多个支座、锁紧马达和自锁丝杠，多个支座沿中心轴线圆周均匀分布，所述中心齿轮固定于支座中心上，每个卡爪通过一个齿轮啮合连接于中心齿轮上，卡爪底部设在支座的滑槽内，齿轮连接轴上设有自锁丝杠，自锁丝杠螺纹与卡爪相配合。

进一步的，所述卡爪外侧端部为圆弧形。圆弧状的卡爪能够更好的配合管壁内壁的弧形，不会由于具有尖锐部分而破坏管件内壁结构。

进一步的，所述中心齿轮和齿轮均为锥形或伞形。

优选的，卡爪至少有3个。

这样的设计能够使得中心齿轮和齿轮在啮合转动配合的过程中，保证卡爪在支座的滑槽内移动。当然，本领域技术人员能够在本发明的工作原理下，将齿轮更换为其他啮合件或传动机构，以保证卡爪一起动作，这些替换属于常规替换，理应属于本发明的保护范围。

进一步的，所述加工装置包括一底座，所述底座上设置于多个沿轴心均匀分布呈放射状向外延伸的支架，相邻的两个支架分别属于内部调节部件和外部调节部件。

进一步的，所述内部调节部件的支架上设置有滑槽，滑槽内设置有旋转件，所述旋转件上连接有弹性元件，所述弹性元件另一端抵靠在设置于旋转件内侧的连接柱上，以对旋转件施加向外的张紧力。

进一步的，所述外部调节部件的支架上设置有滑槽，滑槽内设置有旋转件，所述旋转件上连接有弹性元件，所述弹性元件另一端抵靠在设置于旋转件外侧的连接柱上，以对旋转件施加向内的张紧力。

进一步的，底座设有旋转驱动装置，能够驱动底座带动支架和/或旋转件的旋转。

优选的，所述连接柱有调节丝杠，以灵活调节旋转件到管臂的距离。

当然，本领域技术人员完全能够在本发明的启示下，将外部调节部件或内部调节部件替换为其他形式，但其目的都是自动在内部和外部同时对管壁进行定位抵靠与夹紧，理应属于受本发明的启示。

旋转件为具有一转轴的旋转器件，优选为具有一转轴的圆柱状器件。

本发明的第二目的是提供一种基于上述加工装置的工作方法，该方法能够自动找正，对内外径进行定位夹紧。

基于上述装置的找正方法，利用自定心部件找正于管件的正中心，调节外部调节部件，使外部旋转件与管件的外壁相接触，依靠弹性元件调节夹紧力；或/和调节内部调节部件，使内部旋转件与管件的内壁相接触，依靠弹性元件调节夹紧力，通过旋转驱动装置带动每个旋转件围绕管件旋转。

本发明的第三目的是提供基于上述加工装置的应用，本加工装置能够适用于任何对于管件的端部需要加工的领域。

一种打磨装置，包括上述加工装置，且旋转件为千叶轮，分别对管端的内外壁进行打磨。

一种清洗装置，包括上述加工装置，且旋转件外部套设有柔性件，分别对管端的内外壁进行清洗。

一种铣削装置，包括上述加工装置，且旋转件外部套设有铣削件，分别对管端的内外壁进行铣削。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明结构简单，方便装夹，在加工时无需移动管件；

(2)同时带动多卡爪一起动作，能够自动定位、自动找正，使得卡紧装置能够定位管件中心，不会发生错位造成管壁损伤；

(3)内、外部调节部件同时设置有旋转装置，当同时具有内、外部调节部件时，加工装置可以同时对管件的内外壁进行操作，提高工作效率，操作简单；

(4)通过弹性元件调节旋转件与管壁的夹紧力，进而可以调整磨削力或清洗力度；

(5)本发明的适用性强，适用范围广泛，能够将旋转件进行替换，如旋转件为千叶轮时可以进行打磨，旋转件为清洗毛刷时，可以用于管件的清洗等等，可根据对于管件的操作的不同灵活替换。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明工作在管件上的结构侧视图；

图3是本发明工作在管件上的结构正视图；

图4是本发明工作在管件上的结构主视图；

图5是本发明的磨削部分结构主视图。

其中：1、旋转台，2、气动马达，3、自锁丝杠，4、三爪自定心卡盘，5、卡爪，6、锥齿轮，7、中心锥齿轮，8、卡盘锁紧气动马达，9、外部调节丝杠，10、外部张紧弹簧，11、外部千叶轮，12、内部调节丝杠，13、内部张紧弹簧，14、内部千叶轮。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在浪费人力，人力投入大，部分紧密仪器的操作要求高，对于人员的专业能力要求高，培养成本较高，也会造成对于管件加工的成功率基于人员的能力，形成不必要的管件原材浪费；对于重量较大的管件，因为太重不方便移动和旋转，人员操作耗时较长，效率低下不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种管件端部加工装置、方法及应用。

本申请的第一种典型的实施方式中，如图1所示，以打磨装置为例进行详细叙述。具体包括磨削部分、多爪自定心卡盘部分。

本实施例以多爪自定心卡盘为三爪自定心卡盘为例进行说明。

磨削部分包括：内部千叶轮14、外部调节丝杠9、外部张紧弹簧、外部千叶轮11、气动马达2、内部调节弹簧、内部调节丝杠12、旋转台1等组成。

磨削部分上设有，间隔设置的长短支座。该长短支座的数量为3，长短支座中心对称设置。支架上设有千叶轮，千叶轮能够对管壁进行磨削。千叶轮优选由气动马达2驱动。

长支座端部可旋转设有外部千叶轮11。外部千叶轮11的连接轴上优选设有外部张紧弹簧10，弹簧另外一端抵靠在支座的弹簧凸起上，弹簧中心优选设有连接柱，该连接柱优选为外部调节丝杠9，调节弹簧的张紧力。能够对外部千叶轮11的施加向内的张紧力。外部千叶轮11可以在长支座端部移动。

短支座端部可旋转设有内部千叶轮14。内部千叶轮14的连接轴上优选设有内部张紧弹簧13，弹簧另外一端抵靠在支座的弹簧凸起上，弹簧中心优选设有连接柱，该连接柱优选为内部调节丝杠12，调节弹簧的张紧力。能够对内部千叶轮14的施加向外的张紧力。

利用弹簧的好处为张紧力可以自行进行一定幅度的缓冲和内部调节，能够更好的保护管壁不会受到较大力度的冲击。

支架中心设有旋转驱动装置，能够驱动支架的旋转。旋转驱动装置为气动马达2。

三爪自定心卡盘4部分包括：中心锥齿轮7、锥齿轮6、卡爪5、卡盘锁紧气动马达8、自锁丝杠3等组成。三爪自定心卡盘4用于将该设备与管子固定，找到中心，便于千叶轮磨削。气动马达2带动旋转台1转动。

三爪自定心卡盘4通过中心轴可旋转连接在磨削部分连接座上。且三个卡爪之间圆周均匀分布，每个卡爪之间形成的角度为120°。且每个卡爪的结构、尺寸等一致，能够保证三爪自定心卡盘4在管子的正中心时，三个卡爪同时抵触到管壁。因此，通过三个卡爪在管子的自动扩展，可以实现自动、正确找正，自定心。

三爪自定心卡盘4设有连接座，连接座上设有支座，该支座的数量大于等于2。中心轴靠近三爪自定心卡盘4的端部设有中心锥齿轮7，每个支座上设有锥齿轮6，锥齿轮6连接轴上设有自锁丝杠3，自锁丝杠3螺纹配合有卡爪5，卡爪5底部设在支座的滑槽内，卡爪5外侧端部为圆弧形。圆弧形的卡爪能够更好的配合管壁内壁的弧形，不会由于具有尖锐部分而破坏管件内壁结构。自锁丝杠3的设置能够防止找正过程中的打滑或脱落等情况的发生。

中心锥齿轮7和锥齿轮6配合。由于两种啮合的齿轮为锥齿轮，能够有更大的接触面的同时还能灵活改变卡爪5与中心锥齿轮7的相对角度。

连接座中心可设有卡盘锁紧气动马达8，卡盘锁紧气动马达8带动中心锥齿轮7转动，从而带动卡爪5移动，卡爪5顶住管子内壁，将设备整体固定在管子上，固定好中心后调节千叶轮与管子的距离，开始磨削。卡盘锁紧气动马达8和连接座可连接。

该设备利用三爪自定心卡盘4找正与管子的中心，三爪夹紧部分利用卡盘锁紧气动马达8带动中心锥齿轮7转动从而带动三个锥齿轮6转动，三个锥齿轮6转动时带动三个卡爪5同步运动，自动找正中心。再调节外部调节丝杠9，使外部千叶轮11与管子外壁相接触，依靠外部张紧弹簧10调节磨削力。内部千叶轮14的调节方式与外部相同。每个千叶轮通过气动马达2旋转，气动马达2带动旋转台1旋转从而让6个千叶轮围绕管子旋转，进行打磨。

通过自动找正后进行内、外管壁的抵靠，对于规则或不规则的管状部件的操作，不需要再购买配置额外的找正或自定心装置，同时能够防止对管壁的不均匀操作，造成管状部件的损坏，造成管子不能应用的问题。

同时，本发明的设备体积与磨光机床或者铣床等大型加工设备相比，减小了很多，对于管状部件，尤其是较为薄壁、需要紧密操作的管状部件容易操作，不会破坏管壁结构，同时对于大型的管状部件，不需要移动管状部件，不会增加搬运过程时的劳动力和对管状部件造成破坏的威胁性。

另外，本发明的找正、抵靠、夹紧和旋转等动作均可自动完成，改善了现有大型加工设备在操作过程中需要人工参与或干预较多，并不能较好的减少人工投入，同时，在操作大型加工设备时，还有可能会造成操作人员人身安全威胁的现状。

本发明的第二种典型实施方式，与第一种典型实施方式的不同之处在于，将三爪自定心卡盘替换为五爪自定心卡盘，五个卡爪沿中心均匀分布，每个卡爪之间的间隔角度为72°。

卡爪的结构不同，中心锥齿轮替换为中心伞齿轮，对应的，锥齿轮为也替换为与中心伞齿轮相适配的伞齿轮。

本发明的第三种典型实施方式，与第一种典型实施方式的不同之处在于，磨削部分的支座为等长结构，支座的数量为8个，其中4个支座上设置外部调节丝杠，另外4个支座上内部调节丝杠，分别有千叶轮设置在与外部调节丝杠和内部调节丝杠相匹配的地方，且内部调节丝杠对应的千叶轮相对于中心的距离要小于外部调节丝杠对应的千叶轮相对于中心的距离。

本发明的第四种典型实施方式，与第二种典型实施方式的不同之处在于，将调节丝杠替换为顶杆。

本装置基本能够适用于任何对于管件的端部需要加工的领域，如钻杆、钢管等进行无损检测时，对管件的管体进行清洗、除尘等操作，以防止泥浆物质影响检测的正确性和完整性。

本发明的第五种典型实施方式，与第三种典型实施方式的不同之处在于，将千叶轮替换为外表面缠绕清洗布的转动轮，可以清洗待测试的管件，用于管件的无损检测。

本发明的第六种典型实施方式，与第五种典型实施方式的不同之处在于，将转动轮替换为圆柱状软毛刷，以清洗待测试的管件，用于管件的表面检测。

本发明还可以使用到对于不规则的管件铣削、铣正中。以下两种实施例可以说明。

本发明的第七种典型实施方式，与第三种典型实施方式的不同之处在于，将千叶轮替换为铣刀，可以铣削待测试的管件。

本发明的第八种典型实施方式，与第七种典型实施方式的不同之处在于，将铣刀替换为表面具有齿形结构的棘轮，可以铣削待测试的管件，对不规整的管件进行铣正。

当然，自定心卡盘的卡爪数量与支座的延伸长短支架的数量并不一定是一致的。

本发明的第九种典型实施方式，与第二种典型实施方式的不同之处在于，将三爪自定心卡盘替换为五爪自定心卡盘，五个卡爪沿中心均匀分布，每个卡爪之间的间隔角度为72°。

同时，磨削部分的支座为等长结构，支座的数量为6个，其中3个支座上设置外部调节丝杠，另外3个支座上内部调节丝杠，分别有千叶轮设置在与外部调节丝杠和内部调节丝杠相匹配的地方，且内部调节丝杠对应的千叶轮相对于中心的距离要小于外部调节丝杠对应的千叶轮相对于中心的距离。

本发明的第十种典型实施方式，与第九种典型实施方式的不同之处在于，不设置外部调节部件，只设置内部调节部件和内部自定心卡盘来对管子内部进行定位、加工。

本发明的第十一种典型实施方式，与第一种典型实施方式的不同之处在于，无需内部调节部件和自定心卡盘，通过外部的机械臂夹持外部调节部件，进行管子端部的打磨加工。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。