專利名稱：適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及管線焊接施工設備，尤其是一種氣動內(nèi)對口器。
背景技術：
氣動內(nèi)對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管管口迅速組對，且滿足管線焊接要求的一種專用機械。它是以壓縮空氣為動力源來實現(xiàn)設備的驅(qū)動與操作?，F(xiàn)有的管道內(nèi)對口器不能在坡度超過30°時行走，在上坡路行走時，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，下坡時易發(fā)生溜坡，有很大的安全隱患。在有坡度時，現(xiàn)有的對口器在管道口調(diào)整位置很困難，效率很低。山地管道施工時，由于坡度大，內(nèi)對口器重量大，手動控制對口器行走困難非常大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有氣動內(nèi)對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、不同坡度時智能定速行走的適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器，包括對口工作部、行走段和儲氣罐，所述行走段包括車架、行走輪、驅(qū)動輪和剎車塊，所述車架上沿車架的中心軸方向依次布置2個行走輪、驅(qū)動輪、剎車塊和2個行走輪，從軸向上看行走輪位于車架的下半圓，驅(qū)動輪和剎車塊位于車架的上半圓；徑向分布為2個行走輪關于Y軸對稱，行走輪安裝在車架上，驅(qū)動輪通過一個銷軸安裝在驅(qū)動輪支撐臂的一端，所述驅(qū)動輪支撐臂的中部可轉動地安裝在第一回轉軸上，所述第一回轉軸固定安裝在車架上，所述驅(qū)動輪支撐臂的另一端通過鉸鏈與第一滑套聯(lián)接，所述驅(qū)動輪與驅(qū)動裝置連接；剎車塊通過一個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動地安裝在第二回轉軸上，所述第二回轉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；所述兩個滑套可滑動的套裝在中心軸上，所述滑套與用于推動滑套伸縮的伸縮機構連接；所述對口工作部與滑柱固定連接，所述滑柱可滑動地安裝在滑套內(nèi)，所述滑套固定安裝在車架的一側上，所述滑柱與第三氣缸的活塞桿連接；所述車架的另一側通過鉸鏈與儲氣罐連接。進一步，所述驅(qū)動裝置為氣馬達，所述氣馬達安裝在車架上。所述伸縮機構包括第一氣缸和第二氣缸，第一氣缸安裝在對口器機架中心，活塞桿與第一滑套連接；第二氣缸也安裝在對口器機架中心，活塞桿與第二滑套連接；第一和第二兩個氣缸相對布置在中心軸兩端。更進一步，所述儲氣罐的外側等圓弧間隔地設置三個滾輪。
智能控制系統(tǒng)包括工控機，對口器內(nèi)PLC控制器及其輸入部分、輸出部分，操作儀部分。對口器控制器與工業(yè)控制計算機設計有通信接口。對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、電源電壓信號、氣壓傳感器。(I)光纖傳感器。光纖傳感器用于對口器的定位，當光纖傳感器在管道內(nèi)時輸出高電平，當光纖傳感器出管后輸出低電平，輸出控制信號。采用兩級定位確保定位精度，當一級光纖傳感器輸出定位信號時，說明對口器快到定位位置了，對口器立即減速，按照設定程序停止；控制第三氣缸工作，將對口工作部向前推出，當二級光纖傳感器輸出定位信號后第三氣缸停止，確保定位精度2_，這時可以進行對口動作。(2)光電編碼器。光電編碼器安裝于驅(qū)動輪上。控制器通過高速計數(shù)接口采集此信號，計算前進速度，并可用此計算對口器前進的距離。(3)傾角傳感器。傾角傳感器安裝于對口器上，用于測量管道與水平面的傾角。對口器上坡時此傾角為正，對口器下坡時此傾角為負。控制器根據(jù)此傾角決定對口器的行
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比例減壓閥的控制參數(shù)不同。(4)氣缸磁性開關。氣缸磁性開關用于檢測各氣缸伸出或收回是否到位，控制器據(jù)此信號判斷機構運動是否正確或氣缸故障。(5)電源電壓信號。電源電壓信號送到控制器進行監(jiān)控，確?？刂破鞯碾妷汗╇姺€(wěn)定。當電壓低于某一設定值時首先進行報警，提示操作者停機確保安全，若操作者在一定時間內(nèi)未停機，控制器通過斷電回路自動給系統(tǒng)斷電，這時系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)。若此時不強制斷電，控制器可能出現(xiàn)不可預料的邏輯錯誤，發(fā)生安全事故。(6)氣壓傳感器。氣壓傳感器用于檢測啟動系統(tǒng)電壓。氣壓低于某一設定值時進行報警。對口器控制器的輸出部分包括氣動電磁閥、氣動比例減壓閥、控制器斷電回路、聲光報警器。(I)氣動電磁閥?？刂葡到y(tǒng)通過電磁閥輸出接口并根據(jù)控制要求對這些閥進行邏輯控制。 (2)氣動比例減壓閥。兩個氣動比例減壓閥分別與氣馬達兩個工作連接，控制器通過比例減壓閥控制板對進出氣馬達的壓力進行控制，通過控制氣馬達的工作轉矩實現(xiàn)控制對口器的行進速度。(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，控制器通過繼電器對控制器斷電回路強制斷電，這時系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)。(4)聲光報警器?？刂破鳈z測到系統(tǒng)故障時進行聲光報警。對口器控制器的操作儀部分操作儀為操作人員的操作面板，并可進行系統(tǒng)的狀態(tài)顯示及報警。(I)按鈕。操作儀有“啟動”、“停止”、“急?！钡劝粹o，分別用于系統(tǒng)啟動、停止和緊急停止。(2)旋鈕。操作儀上有“手動/自動”旋鈕，控制器據(jù)此判斷系統(tǒng)自動運行還是由操作者手動控制運行。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。顯示對口器運行狀態(tài)、前進速度、前進距離等實時參數(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內(nèi)對口器的不意圖。圖2是行走段的軸向示意圖。
圖3是儲氣罐的軸向示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖I 圖3，一種適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器，這種智能型氣動內(nèi)對口器如圖I所示，沿Z向分為三段，A段為對口工作部1，B段為行走段，C段為儲氣罐13?；?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，三對滑柱2與滑套3在圓周上均布。氣缸5通過連接板4推動滑柱2使對口工作部I能相對行走段移動。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履帶式行走輪7、兩個履帶式驅(qū)動輪8、兩個剎車塊9和兩個履帶式行走輪7，徑向分布如圖2所示，兩個行走輪的夾角為120°并關于Y軸對稱，兩個驅(qū)動輪(兩個剎車塊)的夾角也為120°并關于Y軸對稱，驅(qū)動輪與行走輪的夾角為60°。4個行走輪直接安裝在車架上。兩個驅(qū)動輪分別通過銷軸安裝在驅(qū)動輪支撐臂20的一端，驅(qū)動輪支撐臂可以繞固定在車架上的回轉軸轉動，支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套22聯(lián)接。氣馬達19安裝在機架上，氣馬達軸、輪支撐臂回轉軸和驅(qū)動輪軸上安裝鏈輪，通過鏈傳動將動力從氣馬達傳遞到驅(qū)動輪上，車架安裝了 2套驅(qū)動輪及其支撐臂。兩個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軸轉動，剎車塊支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套17聯(lián)接。儲氣罐上的滾輪徑向分布如圖3所示，各輪夾角也為120°并關于Y軸對稱。若固定在中心機架上的氣缸23活塞桿伸出時，推動滑套22并使輪支撐臂轉動，驅(qū)動輪隨著輪支撐臂的運動壓在管道壁上，同時，也使4個行走輪輪子壓在管道壁上。當氣馬達轉動時，通過鏈傳動帶動驅(qū)動輪轉動，從而牽引車架在管道內(nèi)行走。當氣缸I活塞桿退回，滑套2隨著氣缸23活塞桿的退回拉動輪支撐臂使驅(qū)動輪脫離管道壁。若固定在中心機架上的氣缸15活塞桿伸出時，推動滑套17并使剎車塊支撐臂轉動，剎車塊隨著剎車塊支撐臂的運動壓在管道壁上，使行走器停止。當氣缸15活塞桿退回，滑套17隨著活塞桿的退回拉動剎車塊支撐臂使剎車塊脫離管道壁。
權利要求
1.一種適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器，其特征在于所述氣動內(nèi)對口器包括對口工作部、行走段和儲氣罐，所述行走段包括車架、行走輪、驅(qū)動輪和剎車片，所述車架上沿車架的中心軸方向依次布置2個行走輪、驅(qū)動輪、剎車片和2個行走輪，從軸向上看行走輪位于車架的下半圓，驅(qū)動輪和剎車片位于車架的上半圓；徑向分布為2個行走輪關于Y軸對稱，行走輪安裝在車架上，驅(qū)動輪通過一個銷軸安裝在驅(qū)動輪支撐臂的一端，所述驅(qū)動輪支撐臂的中部可轉動地安裝在第一回轉軸上，所述第一回轉軸固定安裝在車架上，所述驅(qū)動輪支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套聯(lián)接，所述驅(qū)動輪與驅(qū)動裝置連接；剎車片通過一個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動地安裝在第二回轉軸上，所述第二回轉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； 所述滑套可滑動的套裝在中心軸上，所述滑套與用于推動滑套伸縮的伸縮機構連接； 所述對口工作部與滑柱固定連接，所述滑柱可滑動地安裝在套管內(nèi)，所述滑套固定安裝在車架的一側上，所述滑柱與氣缸的活塞桿連接；所述車架的另一側通過鉸鏈與儲氣罐連接。
2.如權利要求I所述的適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器，其特征在于所述驅(qū)動裝置為氣馬達，所述氣馬達安裝在車架上。
3.如權利要求I或2所述的適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器，其特征在于所述伸縮機構包括第一氣缸和第二氣缸，第一氣缸安裝在對口器機架中心，活塞桿與第一滑套連接；第二氣缸也安裝在對口器機架中心，活塞桿與第二滑套連接；第一和第二兩個氣缸相對布置在中心軸兩端。
4.如權利要求I或2所述的適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器，其特征在于所述儲氣罐的外側等圓弧間隔地設置三個滾輪。
5.如權利要求I所述的適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器，其特征在于所述智能型氣動內(nèi)對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，對口器內(nèi)PLC控制器及其輸入部分、輸出部分，操作儀部分；對口器內(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、電源電壓信號和氣壓傳感器；對口器內(nèi)PLC控制器的輸出部分包括氣動電磁閥、氣動比例減壓閥、控制器斷電回路和聲光報警器。
全文摘要
一種適于山地施工的智能型氣動內(nèi)對口器，包括對口工作部、行走段和儲氣罐，行走輪安裝在車架上，驅(qū)動輪通過一個銷軸安裝在驅(qū)動輪支撐臂的一端，驅(qū)動輪支撐臂的中部可轉動地安裝在第一回轉軸上，驅(qū)動輪支撐臂的另一端通過鉸鏈與滑套聯(lián)接，驅(qū)動輪與驅(qū)動裝置連接；剎車片的傳動機構與驅(qū)動輪類似；滑套可滑動的套裝在中心軸上，滑套與用于推動滑套伸縮的伸縮機構連接；對口工作部與滑柱固定連接，滑柱可滑動地安裝在套管內(nèi)，滑套固定安裝在車架的一側上，滑柱與氣缸的活塞桿連接；車架的另一側通過鉸鏈與儲氣罐連接。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B23K37/053GK102848126SQ20121026057
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權日2012年7月25日
發(fā)明者邢彤, 王磊, 孟彬 申請人:浙江工業(yè)大學