專利名稱：一種用于大型容器的多功能磨削裝置及磨削方法
技術領域：
本發明涉及大型容器的磨削，尤其涉及通過安裝砂帶或砂輪以磨削大型容 器焊縫、坡口和堆焊層的裝置及方法。
技術背景大型工業容器如核工業用的核電壓力容器、石化工業用的石化壓力容器等 均為鋼板巻制成形后焊接而成，由于其使用要求的特殊性，需要對此類大型壓 力容器的筒體、封頭的內外表面以及縱環焊縫和坡口進行打磨、開設和拋光。 焊縫是由鋼板對接焊接后形成，根據其在罐體上的形狀分為縱焊縫和環焊縫， 一般對接處焊縫需要的加工工序有首先，經過外圈焊接將各段對接或軸向焊 接；第二，在先前加工的焊縫背面開焊接坡口；第三，在焊縫背面的坡口處焊 接；第四，焊縫余高磨削，此外，有些工業罐體需要對罐體內表面的進行堆焊 并磨削堆焊層的余高，以滿足使用要求。目前，通常開設焊接坡口、焊根磨削 清理及內表面堆焊層磨削主要依靠手工打磨，加工者依靠經驗進行加工，磨削 面不光滑質量難以保證，而且加工者勞動強度大，工作效率低，磨削產生的粉 塵極易使加工者患職業病。為此，中國實用新型專利91230152. X公開了一種"罐 體拋磨機"，該罐體拋磨機磨頭及支撐部分懸在橫梁一端，通過安裝在橫梁上的 蝸輪蝸桿機構使彈性可轉支座繞橫梁轉軸在上下±10°擺動，利用彈簧將滑動 支撐架支撐在彈性可轉支座上實現磨頭在豎直方向浮動，磨頭能繞滑動支撐架 的支撐軸軸線水平轉動并由堅固螺釘定位，但此種拋磨機的不足之處有加工 范圍窄，不能在罐體對接處開焊接坡口以及進行焊根清理；滑動支撐架與彈性可轉支座相結合剛性差，不能滿足大余量強力堆焊層和焊縫的磨削要求；磨頭 旋轉和移動的調整不靈活。為提供一種既能打磨焊縫，又能開焊接坡口以及進行焊根清理，中國實用新型專利200520009848. 7公開了一種多功能磨頭，該磨 頭能實現砂帶和砂輪的互換，用以開焊接坡口以及進行焊根清理，通過轉盤機 構、水平移動機構、升降機構、平移機構和旋轉機構使磨頭旋轉和水平移動靈 活，通過升降減震器、縱向緩沖器以減震和緩沖，但此種磨頭的主軸軸線始終 位于與橫梁軸線相平行的平面內，磨頭不便于對錐形、圓球形及橢圓球形等各 類回轉體封頭的內、外壁堆焊層及焊縫進行加工，磨頭不能與被加工面平行貼 合，此外，其平移機構采用鏈傳動，不但傳動不平穩、振動噪聲較大，而且傳 動間隙過大，不能精確定位；其旋轉機構的鎖緊除了依靠渦輪蝸桿的自鎖，還 在旋轉套內設置套有鎖緊套和調整環的鎖緊螺桿，由手動旋轉鎖緊螺桿使該螺 桿頭的楔形面將渦輪輪面壓緊，此鎖緊裝置需手動操控，鎖定的可靠性較低。 發明內容本發明所要解決的技術問題在于提供一種用于大型容器的多功能磨削裝置 及磨削方法，以方便靈活地對大型容器各處的焊縫、坡口及堆焊層進行貼合磨 削。本發明的技術方案如下提供了一種用于大型容器的多功能磨削裝置，包括底座、立柱、橫梁、十 字滑架和磨頭總成，其中立柱位于底座上，所述立柱通過兩條Y軸升降導軌安 裝有十字滑架，裝有橫梁的十字滑架能沿Y軸升降，橫梁能沿所設的兩條X軸水平導軌在十字滑架內水平移動，在所述橫梁一端設有平移機構，該平移機構設有能沿Z軸導柱縱向移動的移動板，移動板與旋轉機構相連，該旋轉機構能 繞平行于X軸的方向旋轉，其旋轉端固定有磨頭總成，該磨頭總成包括磨頭回 轉機構及該機構上安裝的升降抬刀機構和縱向浮動機構，磨頭能繞磨頭回轉機 構的中心軸線旋轉、移動，沿主軸軸線浮動，其特征在于a、 在所述底座的頂面中心固定有立柱回轉機構，該立柱回轉機構頂部的連 接盤上表面與立柱固定，所述立柱回轉機構能使立柱繞連接盤的軸線轉動，所 述底座上表面周向均布有回轉鎖緊裝置，該回轉鎖緊裝置的鎖緊臂夾持在連接 盤外緣，使連接盤周向固定；b、 所述磨頭總成通過門形磨頭支承臂與所述旋轉機構相連，該磨頭支承臂 通過翻轉機構與磨頭回轉機構連接；所述翻轉機構是磨頭支承臂兩臂前端分別 穿有支撐軸，該支撐軸一端與安裝在兩臂外側的翻轉減速電機連接，另一端通 過傳動盤與磨頭回轉機構的支承環外圓相固定，兩支撐軸同軸且通過該支承環 的徑向軸線，支承環能繞所述支撐軸的軸線旋轉，在所述磨頭支承臂的兩臂內 側安裝有空壓碟式制動器，制動器的制動片固定在所述傳動盤上；所述磨頭回 轉機構包括支承環、滾輪、滾輪軸、和回轉環，所述支承環內裝有滾輪，該滾 輪中穿有滾輪軸，所述回轉環分為上環和下環且安裝在滾輪軸的兩端，所述回 轉環能繞支承環的軸線旋轉并通過鎖緊機構鎖緊。所述立柱回轉機構包括回轉支承、連接盤、立柱回轉減速電機和齒輪，其 中回轉支承由內、外圈及其間的滾珠組成，所述內圈通過螺栓固定在底座上， 所述外圈通過螺栓固定連接盤下表面，該連接盤上偏心固定有立柱回轉減速電 機，該驅動減速電機輸出軸上裝有齒輪與所述內圈所設內齒嚙合；所述回轉鎖 緊裝置包括鉸接在鎖緊座中的上、下鎖緊臂，上、下鎖緊臂的前端夾持在連接 盤外緣，上鎖緊臂后端穿有帶螺桿的手柄，該螺桿端部頂在下鎖緊臂上。所述十字滑架通過無側隙滾動導軌副分別與所述立柱和橫梁連接；在所述 立柱頂部安裝有Y軸減速電機，該Y軸減速電機的輸出軸與升降絲桿一端相連， 該升降絲桿通過軸承豎直支承在立柱前側面中部，在升降絲桿上套裝有螺母座， 該螺母座和X軸減速電機固定在十字滑架后側面，該電機輸出軸上裝有齒輪與 固定在橫梁上的齒條相嚙合。所述平移機構包括固定在立柱端面的的連接板，該連接板內側面上、下端通過支撐座水平裝有兩根z軸導柱，z軸導柱上套有安裝在移動板上的第一直線
運動軸承，所述連接板外側面裝有平移減速電機，該電機輸出軸穿過連接板， 其伸出端上裝有主動錐齒輪，與其嚙合的從動錐齒輪安裝在平移絲桿一端，該 平移絲桿通過軸承水平安裝在連接板內側面中部，平移絲桿上套有固定在移動 板上的螺母。
所述旋轉機構包括固定在連接板上的固定套，固定套內通過襯套活套有端 部與磨頭支承臂固定的旋轉套，在所述旋轉套一側的外圓軸段上設置有蝸輪段， 蝸輪段與固定套內所裝的蝸桿相配，蝸桿由安裝在固定套外的旋轉減速電機驅
動；所述旋轉套內裝有中心軸，中心軸一端支承在旋轉套端蓋中心的定位套內， 另一端與磨頭支承臂上所裝止動氣缸的推桿相連，中心軸中部外圓上對稱設置 有頂面為斜面的兩楔塊，楔塊頂面上分別卡裝下端開有斜面槽的漲緊軸，漲緊 軸穿過旋轉套所設徑向孔后與固定套內孔壁相接觸。
所述鎖緊機構是在所述支承環頂面外緣對稱布置兩塊帶條形槽的鎖緊板， 該條形槽內裝有端部與所述回轉環頂面相抵觸的螺栓，在支承環頂面設有刻度 段，在該刻度段相對應的回轉環頂面設有指示線。
所述主軸的一端固套有定位套，該定位套通過所設凸緣與接觸輪螺栓固定。
所述主軸的一端固套有砂輪法蘭盤，該砂輪法蘭盤上套有砂輪，該砂輪被 砂輪法蘭盤和安裝在主軸端部的砂輪壓板夾裝固定。
在所述底座的頂面一側安裝有水平儀，所述底座通過水平調節座安裝在地 面上；所述水平調節座包括對稱布置在底座外側壁上的螺母座，螺母座中穿有 調節螺桿，調節螺桿的球頭形端部裝在支承座中。
在所述橫梁上遠離磨頭總成的一端安裝有吸塵器，所述橫梁內設有兩端分 別靠近吸塵器和磨頭總成的吸塵管道。
在所述立柱頂部固定有滑輪，該滑輪中掛有鋼索，鋼索的一端固定在十字 滑架上，另一端與位于立柱內的配重塊連接。采用以上技術方案，使本發明的裝置在空間上具有如下自由度:立柱通過 立柱回轉機構在底座上繞平行于Y軸的方向旋轉，橫梁通過十字滑架在立柱上 沿Y軸升降，橫梁在十字滑架內沿X軸水平移動，磨頭能通過平移機構沿Z軸 縱向移動、通過旋轉機構繞平行于X軸的方向即A軸旋轉，通過磨頭回轉機構 能使磨頭繞支承環的軸線即B軸旋轉、通過翻轉機構能使磨頭繞支撐軸的軸線 即C軸旋轉，此外，通過升降抬刀機構和縱向浮動機構，磨頭能沿支承環的軸 線即B軸移動，沿主軸的軸線浮動。由此，本發明裝置的有益效果是加工范 圍寬，磨頭能靈活地適應各種加工部位，便于與被加工面平行貼合，方便易行 地對大型容器各處的焊縫、坡口及堆焊層進行貼合磨削；而且，平移機構用絲 桿螺母副代替鏈傳動和齒輪齒條傳動，不但使結構簡化還使傳動更平穩精確； 旋轉機構通過氣缸控制的漲緊軸進行制動鎖緊，實現鎖緊裝置的自動化控制， 制動效率高且鎖定可靠；此外，本發明的裝置設置了水平儀和水平調節座，可 以更加方便地檢測、調整本裝置于水平位置。
本發明還提供了一種應用上述裝置磨削大型容器的方法，其特征在于，建立 所述的一種用于大型容器的多功能磨削裝置后，包括以下步驟a、在磨頭總成 的主軸上安裝砂輪，磨削外圓環坡口，當罐體外徑為1.5m 5m時，罐體安裝在 料架上且中心軸線與X軸平行，將磨頭主軸繞B軸旋轉至與X軸平行，調整橫 梁及平移機構使磨頭位于罐體環焊縫的最高位置，罐體由料架帶動而自轉，其 旋轉方向與磨頭旋轉方向相反，實現磨頭與筒體焊縫的相對運動，直至將環坡 口打磨完畢；當罐體外徑為5m 8m時，罐體安裝在料架上且中心軸線與Z軸平 行，將支承環繞C軸旋轉使磨頭主軸位于橫梁軸線延長線上且與Z軸平行，調 整橫梁及平移機構使磨頭位于環焊縫的最大側母線位置，工件由料架帶動而自 轉，磨頭對準焊縫開坡口；當罐體外徑為8m 12m時，將支承環繞C軸旋轉使 磨頭主軸位于橫梁軸線上方且與Z軸平行，調整橫梁及平移機構使磨頭位于環 焊縫最大側母線下方位置進行坡口加工；b、 磨削外圓縱坡口，當罐體外徑為1.5m 4m時，罐體安裝在料架上且中 心軸線與X軸平行，使縱焊縫處于外圓上端后保持罐體靜止，將磨頭主軸繞B 軸旋轉至與Z軸平行，支承環保持水平，調整橫梁及平移機構使磨頭伸至罐體 縱焊縫處，橫梁沿X軸方向作進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至將整個 坡口打磨開設完畢；當罐體外徑為4m 12m時，罐體安裝在料架上且中心軸線 與X軸平行，使縱焊縫處于外圓最大側母線位置后保持罐體靜止，調整旋轉機 構繞A軸旋轉，使磨頭主軸與Y軸平行，支承環保持在垂直平面上，橫梁沿X 軸方向作進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至將整個坡口打磨完畢；
c、 磨削內圓環坡口，罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，將磨頭主 軸繞B軸旋轉至與X軸平行，調整橫梁及平移機構使磨頭伸入罐體環焊縫的最 低位置，罐體由料架帶動而自轉，其旋轉方向與磨頭旋轉方向相反，實現磨頭 與筒體焊縫的相對運動，直至將環坡口打磨完畢；
d、 磨削內圓縱坡口，罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，使縱焊縫 處于內圓下端后保持罐體靜止，將磨頭主軸繞B軸旋轉至與Z軸平行，支承環 保持水平，調整橫梁及平移機構使磨頭伸入罐體縱焊縫處，橫梁沿X軸方向作 進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至將整個坡口打磨完畢；
e、 磨削大型封頭從封頭中心延伸出的發散形坡口，封頭安裝在料架上且中 心軸線向上傾斜，封頭保持不動，磨頭主軸與Z軸平行，使支承環繞C軸旋轉 調整磨頭對準焊縫進行打磨，該處打磨完畢后調整橫梁及磨頭位置直至將整個 坡口開設完畢；
f、 將主軸上的砂輪換成接觸輪，裝上砂帶，按照上述a- e步驟打磨罐體 和封頭上各內、外焊縫焊接后的余高，直至焊疤與本體光滑連接。
有些罐體需要對封頭內表面的堆焊層進行磨削，以及打磨罐體與封頭焊接 后的外壁，還包括a、砂帶磨削回轉體封頭內壁，封頭安裝在料架上且中心軸線 向上傾斜，先將回轉環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸垂直的平面內，接著使支承環繞C軸旋轉調整磨頭與待加工面平行貼合，封頭繞中心軸線旋轉，加
工完一圈后調整橫梁及磨頭位置加工下一圈直至整個表面打磨光滑；
b、 砂帶磨削與罐體焊接后的回轉體封頭外壁，罐體安裝在料架上且中心軸 線與Y軸平行，先將回轉環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸垂直的平面內， 接著使支承環繞C軸旋轉調整磨頭與待加工面平行貼合，工件由料架帶動而自 轉，打磨完一圈后，調整橫梁位置和支承環繞C軸的偏擺使磨頭始終保持與待 加工表面的貼合，繼續加工下一圈直至整個表面打磨光滑；
c、 砂帶磨削與封頭焊接后的罐筒外壁，先將罐體安裝在料架上且中心軸線 與Y軸平行，接著將回轉環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸垂直的平面內， 然后使支承環繞C軸旋轉直至磨頭主軸與Y軸平行，調整橫梁及平移機構使磨 頭與待加工面貼合，工件由料架帶動而自轉，打磨完一圈后，調整橫梁升降繼 續加工下一圈直至所有筒外壁表面打磨光滑。
應用本發明所提供的方法磨削大型容器的有益效果是能方便靈活地對大 型容器的筒體、封頭各處的焊縫、坡口、堆焊層以及內外表面進行貼合打磨拋 光；磨削面光滑能有效保證加工質量，工作效率高，加工者勞動強度小。
圖l為本發明的主視圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為圖1的右視圖。
圖4為圖1中底座和立柱回轉機構的剖視放大圖。 圖5為圖2中十字滑架與立柱連接的結構示意圖。 圖6為圖5的局部后視圖。
圖7為圖3中十字滑架與橫梁連接的結構示意圖。
圖8為圖1中磨頭總成、旋轉機構和平移機構的結構示意圖。
圖9為圖8的A-A剖視圖。圖10為圖8的B-B剖視圖。 圖11為圖10的C-C剖視圖。 圖12為圖11的D-D剖面圖。 圖13為圖8中磨頭總成的結構示意圖。 圖14為圖13的俯視圖。 圖15為圖13的E-E剖視圖。 圖16為圖12的左視圖(主軸上安裝接觸輪)。 圖17為磨頭主軸上安裝砂輪時的結構示意圖。 圖18為應用本發明的裝置磨削內圓環焊縫或坡口時的示意圖。 圖19為應用本發明的裝置磨削內圓縱焊縫或坡口時的示意圖。 圖20為應用本發明的裝置磨削外圓縱焊縫或坡口(當罐體外徑為1.5m 4m) 時的示意圖。
圖21為應用本發明的裝置磨削外圓環焊縫或坡口 (當罐體外徑為1.5m 5m)時的示意圖。
圖22為應用本發明的裝置磨削外圓環焊縫或坡口 (當罐體外徑為5m 8m) 時的示意圖。
圖23為應用本發明的裝置磨削外圓環焊縫或坡口 (當罐體外徑為8m 12m) 時的示意圖。
圖24為應用本發明的裝置磨削大型封頭發散形焊縫時的示意圖。
圖25為應用本發明的裝置磨削回轉體封頭內壁時的示意圖。
圖26為應用本發明的裝置磨削與回轉體封頭外壁和罐筒外壁時的示意圖。
圖27為應用本發明的裝置磨削外圓縱焊縫或坡口 (當罐體外徑為4m 12m)
時的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明實施例l，建立所述的一種用于大型容器的多功能磨削裝置，如圖1至圖3
所示，該裝置主要由底座l、立柱2、橫梁3、十字滑架4和磨頭總成5組成， 其中立柱2位于底座1上，立柱2前側面上設有兩條Y軸升降導軌2a，在兩條 Y軸升降導軌2a上安裝有十字滑架4，十字滑架4能沿Y軸升降，十字滑架4 內裝有橫梁3，橫梁3上設有兩條X軸水平導軌3a，橫梁3能沿X軸水平導軌 3a在十字滑架4內水平移動，十字滑架4通過無側隙滾動導軌副分別與所述立 柱2和橫梁3連接。在橫梁3 —端設有平移機構6，該平移機構6能沿Z軸縱向 移動，平移機構6與旋轉機構7相連，該旋轉機構7能繞平行于X軸的A軸旋 轉，其旋轉端固定有磨頭總成5，該磨頭總成5包括磨頭回轉機構以及在該磨頭 回轉機構上安裝的升降抬刀機構和縱向浮動機構，因而磨頭能繞磨頭回轉機構 的中心軸線即B軸旋轉、移動，磨頭能沿主軸6的軸線浮動。在橫梁3上遠離 磨頭總成5的一端安裝有吸塵器45，橫梁3內設有吸塵管道46，其兩端分別靠 近磨頭總成5和吸塵器45，吸塵器45通過吸塵管道46將磨削產生的塵屑吸收。 在立柱2頂部固定有滑輪47，該滑輪47中掛有鋼索，鋼索的一端固定在十字滑 架4上，另一端與位于立柱2內的配重塊48連接，配重塊48用于平衡及減輕 橫梁和磨頭總成對立柱2的承重力，以減小對立柱2的彎曲力矩。
如圖3、圖4所示，在底座1的頂面中心固定有立柱回轉機構，立柱回轉機 構包括回轉支承、連接盤8、立柱回轉減速電機17和齒輪18，其中回轉支承由 內、外圈19， 20及其間的滾珠21組成，內圈19通過螺栓固定在底座上，外圈 20通過螺栓固定連接盤8下表面，該連接盤8上偏心固定有立柱回轉減速電機 17，回轉減速電機17輸出軸上裝有齒輪18與內圈19所設內齒嚙合，連接盤8 上表面與立柱2固定，立柱回轉機構能使立柱2繞連接盤8的軸線轉動。在底 座1上表面周向均布有三個回轉鎖緊裝置9,回轉鎖緊裝置9包括鉸接在鎖緊座 中的上、下鎖緊臂，上、下鎖緊臂9a， 9b的前端夾持在連接盤8外緣，使連接 盤8周向固定，所述上鎖緊臂9a后端穿有帶螺桿的手柄9c，螺桿端部頂在下鎖緊臂9b上，旋轉手柄9c可使螺桿上下運動，從而控制上、下鎖緊臂9a， 9b。 在底座1的頂面一側安裝有水平儀43，便于檢測底座1是否擺放水平，底座1 為矩形臺通過其四角處的水平調節座44安裝在地面上，水平調節座44包括對 稱布置在底座l外側壁上的螺母座44a，螺母座44a中穿有調節螺桿44b，調節 螺桿44b的球頭形端部裝在支承座44c中，通過調整各水平調節座，可以確保 本裝置處于水平位置。
如圖5所示，十字滑架4通過無側隙滾動導軌副分別與立柱2和橫梁3連 接，十字滑架4后側面設置有兩列升降滑塊49與立柱2上兩條Y軸升降導軌2a 相配合，升降滑塊49包括兩側分別安裝在十字滑架4和壓板49a上的鑲條49b， 鑲條49b與Y軸升降導軌2a前、后兩側面滑配，在十字滑架4和壓板49a間通 過固定在十字滑架4上的滾輪軸夾裝有滾輪49c，該滾輪49c輪面與Y軸升降導 軌2a外側面相接觸，如圖6所示，每列升降滑塊49分為上、下兩段分布在十 字滑架4'的上、下端，每段上分別設置有兩個滾輪49c。如圖7所示，在十字滑 架4前側面上設置兩排平移滑塊50與橫梁3后側的兩條X軸水平導軌3a相配 合，該水平滑塊50與升降滑塊49結構相同，平移滑塊50包括兩側分別安裝在 十字滑架4和壓板50a上的鑲條50b，鑲條50b與X軸水平導軌3a前、后兩側 面滑配，在十字滑架4和壓板50a間通過固定在十字滑架4上的滾輪軸夾裝有 滾輪50c，該滾輪50c輪面與X軸水平導軌3a外側面相接觸，每排平移滑塊50 分為左、右兩段分布在十字滑架4的左、右端，每段上分別設置有兩個滾輪50c。 如圖l、圖3所示，立柱2頂部安裝有Y軸減速電機22，該Y軸減速電機22的 輸出軸與升降絲桿23 —端相連，該升降絲桿23通過軸承豎直支承在立柱2前 側面中部，在升降絲桿23上套裝有螺母座24，該螺母座24固定在十字滑架4 后側面的上部中間，在十字滑架4的后側面一側固定有X軸減速電機25， X軸 減速電機25的輸出軸上裝有齒輪51與固定在橫梁3上的齒條26相嚙合。
如圖8、圖9所示，平移機構6包括固定在立柱2端面的連接板27，該連接板27內側面上、下端通過支撐座28水平裝有兩根Z軸導柱29， Z軸導-ll-柱29上套有安裝在移動板30上的第一直線運動軸承31，所述連接板27外側面 裝有平移減速電機32，該電機輸出軸穿過連接板27且在伸出端上裝有主動錐齒 輪33，與其嚙合的從動錐齒輪34安裝在平移絲桿35—端，該平移絲桿35通過 軸承水平安裝在連接板27內側面中部，平移絲桿35上套有固定在移動板30上 的螺母35，。如圖10、圖11、圖12所示，旋轉機構包括固定在連接板27上的固定套32， 固定套32內通過襯套活套有端部與磨頭支承臂10固定的旋轉套33，在旋轉套 33外圓一側所設斜面槽中固定有中心角為120°的蝸輪段33a，該蝸輪段.33a橫 截面大致呈梯形，蝸輪段33a兩側面為楔形面分別與旋轉套33所設槽的斜面和 壓板33c側面相抵觸，蝸輪段33a的兩端由擋塊33b固定，壓板33c和擋塊33b 均通過螺栓固定在旋轉套33上。固定套32內通過軸承裝有蝸桿32a與蝸輪段 33a相嚙合，蝸桿32a由安裝在固定套32外的旋轉減速電機36驅動，旋轉套 33內裝有中心軸34，中心軸34 —端支承在旋轉套33端蓋中心的定位套34b內， 另一端與磨頭支承臂10上所裝的止動氣缸34c推桿相連，中心軸34中部外圓 上對稱設置有頂面為斜面的兩楔塊34a，楔塊34a頂面上分別卡裝下端開有斜面 槽的漲緊軸36，漲緊軸36穿過旋轉套33所設徑向孔后與固定套32內孔壁相接 觸，當中心軸34在止動氣缸34c推桿的作用下向右移動，漲緊軸36在斜面的 作用下向外移動且被頂在固定套32內孔壁上，使旋轉套33停止旋轉，從而使 磨頭總成5停止繞A軸的旋轉。如圖13所示，磨頭總成5通過門形磨頭支承臂10與旋轉機構7相連，該 磨頭支承臂10通過翻轉機構與磨頭回轉機構連接。翻轉機構是威頭支承臂10 兩臂前端分別穿有支撐軸11，該支撐軸11 一端與安裝在兩臂外側的翻轉減速電 機12連接，另一端通過傳動盤13與磨頭回轉機構的支承環'14外圓相固定，兩 支撐軸11同軸且通過該支承環14的徑向軸線，支承環14能繞所述支撐軸11的軸線C軸旋轉，在所述磨頭支承臂10的兩臂內側安裝有空壓碟式制動器72， 制動器15的制動片73固定在所述傳動盤13上。磨頭回轉機構主要由支承環14、 滾輪15、滾輪軸15a和回轉環16構成，支承環14內裝有滾輪15，該滾輪15 中穿有滾輪軸15a，回轉環16分為上環和下環且上、下環安裝在滾輪軸15a的 兩端，回轉環16能繞支承環14的軸線旋轉并通過鎖緊機構鎖緊。如圖14所示， 鎖緊機構是在支承環14頂面外緣對稱布置兩塊帶條形槽37a的鎖緊板37，該條 形槽37a內裝有端部與所述回轉環16頂面相抵觸的螺栓38，在支承環14頂面 設有刻度段14a，在該刻度段14a相對應的回轉環16頂面設有指示線。如圖13、圖15、圖16所示，磨頭總成5還包括磨頭回轉機構上安裝的縱 向浮動機構和升降抬刀機構。縱向浮動機構是在回轉環16的下表面平行固定有 兩根水平導柱52，水平導柱52上套有第二直線運動軸承53，該軸承外的軸承 座54分另U固定在支承臂55兩端，縱向浮動機構使磨頭可沿水平導柱52即主軸 6的軸線浮動。升降抬刀機構是在支承臂55中部通過第三直線運動軸承56裝有 兩根豎直的升降導柱57，該升降導柱57兩端固定在磨頭座58的底板和頂板上， 在磨頭座58頂板兩側對稱布置有升降抬刀氣缸59，氣缸推桿59a固套在支承臂 55所設的水平支承軸55a上，升降抬刀氣缸59能帶動磨頭座58沿升降導柱57 軸線即B軸方向運動。磨頭座穿過回轉環16的中心，其底板位于回轉環16下 方，底板中心固定設置裝有主軸6的主軸座58，該主軸6 —端裝有從動帶輪59， 另一端安裝有接觸輪39，所述磨頭座58頂板位于回轉環16上方，頂板上固定 有主軸電機60和支座61，主軸電機60輸出軸上套有主動帶輪64通過皮帶與從 動帶輪64'連接。在支座61的頂面兩側向外支出固定有支承輪62和張緊輪63， 砂帶70通過接觸輪39、支承輪62和張緊輪63支撐，張緊輪63通過安裝在支 座61頂面的張緊氣缸71伸縮張緊。如圖13所示，在回轉環16左側的水平導柱52的支撐座54上固定有縱向 緩沖器74，右側水平導柱上的第一直線運動軸承座53通過縱向鎖緊機構75鎖緊，縱向緩沖器74和縱向鎖緊機構75的結構與中國實用新型專利 200520009848.7中所公開的結構相同。如圖14、圖17所示，在位于從動帶輪 64'兩側的磨頭座58底板上分別通過恒壓座65安裝有升降減震器66，該升降 減震器66上端固定在恒壓支座67的頂面，恒壓支座67與支承臂55側面周定。 如圖16所示，在支座61上的支承輪62旁安裝有偏擺機構，偏擺機構包括偏心 電機68，與偏心電機68輸出軸所連的活動推桿69插入所述支承輪62的輪叉 62a中，偏心電機68能帶動支承輪62繞其輪叉62a軸柄的軸線作往復擺動，從 而帶動整個砂帶70作往復擺動。對外徑為3m的大型容器進行磨削，其步驟是a、在磨頭總成的主軸上安 裝砂輪，如圖17所示，該砂輪41被砂輪法蘭盤40和安裝在主軸6端部的砂輪 壓板42夾裝固定，磨削外圓環坡口，罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行， 將磨頭主軸繞B軸旋轉至與X軸平行，調整橫梁及平移機構使磨頭位于罐體環 焊縫的最高位置，罐體由料架帶動而自轉，其旋轉方向與磨頭旋轉方向相反， 實現磨頭與筒體的相對運動，直至將環坡口打磨完畢，圖21示出在此狀態下用 砂帶打磨焊縫；b、磨削外圓縱坡口，罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，使縱焊縫 處于外圓上端后保持罐體靜止，將磨頭主軸繞B軸旋轉至與Z軸平行，支承環 保持水平，調整橫梁及平移機構使磨頭伸至罐體縱焊縫處，橫梁沿X軸方向作 進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至將整個坡口打磨完畢，圖20示出在此 狀態下用砂帶打磨焊縫;c、磨削內圓環坡口，罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，將磨頭 主軸繞B軸旋轉至與X軸平行，調整橫梁及平移機構使磨頭伸入罐體環焊縫的 最低位置，罐體由料架帶動而自轉，其旋轉方向與磨頭旋轉方向相反，實現磨 頭與筒體的相對運動，直至將環坡口打磨完畢，圖18示出在此狀態下用砂帶打 磨焊縫；d、 磨削內圓縱坡口，罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，使縱焊縫 處于內圓下端后保持罐體靜止，將磨頭主軸繞B軸旋轉至與Z軸平行，支承環 保持水平，調整橫梁及平移機構使磨頭伸入罐體縱焊縫處，橫梁沿X軸方向作 進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至將整個坡口打磨完畢，圖19示出在此 狀態下用砂帶打磨焊縫；e、 磨削大型封頭從封頭中心延伸出的發散形坡口，封頭安裝在料架上且中 心軸線向上傾斜，封頭保持不動，磨頭主軸與Z軸平行，使支承環繞C軸旋轉 調整磨頭對準焊縫進行磨削，該處打磨完畢后調整橫梁及磨頭位置直至將整個 坡口開設完畢，圖24示出在此狀態下用砂帶打磨焊縫；f、 將主軸上的砂輪換成接觸輪，裝上砂帶，如圖16所示，主軸6的一端 通過鍵和軸端擋圈固套有定位套38，該定位套38通過所設凸緣與接觸輪39螺 栓固定，然后按照上述a-e步驟打磨罐體和封頭上各內、外焊縫焊接后的余高， 直至焊疤與本體光滑連接；g、 砂帶磨削回轉體封頭內壁，如圖25所示，封頭安裝在料架上且中心軸 線向上傾斜，先將回轉環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸垂直的平面內，接 著使支承環繞C軸旋轉以調整磨頭與待加工面平行貼合，加工時封頭繞中心軸 線旋轉，加工完一圈后調整橫梁及磨頭位置加工下一圈直至整個表面打磨光滑；h、 砂帶磨削與罐體焊接后的回轉體封頭外壁，如圖26所示，罐體安裝在 料架上且中心軸線與Y軸平行，先將回轉環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸 垂直的平面內，接著使支承環繞C軸旋轉以調整磨頭與待加工面平行貼合，加 工時工件由料架帶動而自轉，打磨完一圈后，調整橫梁位置和支承環繞C軸的 偏擺使磨頭始終保持與待加工表面的貼合，繼續加工下一圈直至整個表面打磨 光滑；i、 砂帶磨削與封頭焊接后的罐筒外壁，如圖26所示，先將罐體安裝在料 架上且中心軸線與Y軸平行，接著將回轉環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸垂直的平面內，然后使支承環繞C軸旋轉直至磨頭主軸與Y軸平行，調整橫梁 及平移機構使磨頭與待加工面貼合，工件由料架帶動而自轉，打磨完一圈后， 調整橫梁升降繼續加工下一圈直至所有筒外壁表面打磨光滑。實施例2:建立與實施例1相同的裝置，對外徑為5. 5m的罐體進行磨削， 其步驟與實施例1基本相同，所不同的是，當磨削外圓環焊縫和坡口時，罐體 安裝在料架上且中心軸線與Z軸平行，將支承環繞C軸旋轉90° ，使磨頭主軸位 于橫梁軸線延長線上且與Z軸平行，調整橫梁及平移機構使磨頭位于環焊縫的 最大側母線位置，工件由料架帶動而自轉，磨頭對焊縫進行加工或開坡口，圖 22示出砂輪打磨坡口時的情形；當磨削外圓縱焊縫和坡口時，如圖27所示，罐 體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，使縱焊縫處于外圓最大側母線位置后 保持罐體靜止，調整旋轉機構繞A軸旋轉，使磨頭主軸與Y軸平行，支承環保 持在垂直平面上，橫梁沿X軸方向作進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至 將整個焊縫或坡口打磨完畢。實施例3:建立與實施例1相同的裝置，對外徑為8. 5m的罐體進行磨削， 其步驟與實施例2基本相同，所不同的是，當磨削外圓環焊縫和坡口時，將支 承環繞C軸旋轉llO。 120° ，使磨頭主軸位于橫梁軸線上方且與Z軸平行， 調整橫梁及平移機構使磨頭位于環焊縫最大側母線下方位置進行焊縫或坡口加 工，圖23示出砂輪打磨坡口時的情形。
權利要求
1、一種用于大型容器的多功能磨削裝置，包括底座(1)、立柱(2)、橫梁(3)、十字滑架(4)和磨頭總成(5)，其中立柱(2)位于底座(1)上，所述立柱(2)通過兩條Y軸升降導軌(2a)安裝有十字滑架(4)，裝有橫梁(3)的十字滑架(4)能沿Y軸升降，橫梁(3)能沿所設的兩條X軸水平導軌(3a)在十字滑架(4)內水平移動，在所述橫梁(3)一端設有平移機構(6)，該平移機構(6)設有能沿Z軸導柱(29)縱向移動的移動板(30)，移動板(30)與旋轉機構(7)相連，該旋轉機構(7)能繞平行于X軸的方向旋轉，其旋轉端固定有磨頭總成(5)，該磨頭總成(5)包括磨頭回轉機構及該機構上安裝的升降抬刀機構和縱向浮動機構，磨頭能繞磨頭回轉機構的中心軸線旋轉、移動，沿主軸(6)的軸線浮動，其特征在于a、在所述底座(1)的頂面中心固定有立柱回轉機構，該立柱回轉機構頂部的連接盤(8)上表面與立柱(2)固定，所述立柱回轉機構能使立柱(2)繞連接盤(8)的軸線轉動，所述底座(1)上表面周向均布有回轉鎖緊裝置(9)，該回轉鎖緊裝置(9)的鎖緊臂夾持在連接盤(8)外緣，使連接盤(8)周向固定；b、所述磨頭總成(5)通過門形磨頭支承臂(10)與所述旋轉機構(7)相連，該磨頭支承臂(10)通過翻轉機構與磨頭回轉機構連接；所述翻轉機構是磨頭支承臂(10)兩臂前端分別穿有支撐軸(11)，該支撐軸(11)一端與安裝在兩臂外側的翻轉減速電機(12)連接，另一端通過傳動盤(13)與磨頭回轉機構的支承環(14)外圓相固定，兩支撐軸(11)同軸且通過該支承環(14)的徑向軸線，支承環(14)能繞所述支撐軸(11)的軸線旋轉，在所述磨頭支承臂(10)的兩臂內側安裝有空壓碟式制動器(15)，制動器(15)的制動片(73)固定在所述傳動盤(13)上；所述磨頭回轉機構包括支承環(14)、滾輪(15)、滾輪軸(15a)和回轉環(16)，所述支承環(14)內裝有滾輪(15)，該滾輪(15)中穿有滾輪軸(15a)，所述回轉環(16)分為上環和下環且安裝在滾輪軸(15a)的兩端，所述回轉環(16)能繞支承環(14)的軸線旋轉并通過鎖緊機構鎖緊。
2、根據權利要求1所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征在 于所述立柱回轉機構包括回轉支承、連接盤(8)、立柱回轉減速電機(17) 和齒輪(18)，其中回轉支承由內、外圈(19， 20)及其間的滾珠(21)組成， 所述內圈(19)通過螺栓固定在底座上，所述外圈(20)通過螺栓固定連接盤 (8)下表面，該連接盤(8)上偏心固定有立柱回轉減速電機(17)，該電機輸 出軸上裝有齒輪(18)與內圈(19)所設內齒嚙合；所述回轉鎖緊裝置(9)包 括鉸接在鎖緊座中的上、下鎖緊臂，上、下鎖緊臂(9a， 9b)的前端夾持在連 接盤外緣，上鎖緊臂(9a)后端穿有帶螺桿的手柄(9c)，該螺桿端部頂在下鎖 緊臂(9b)上。
3、根據權利要求1所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征在于 所述十字滑架(4)通過無側隙滾動導軌副分別與所述立柱(2)和橫梁(3)連 接；在所述立柱(2)頂部安裝有Y軸減速電機(22)，該Y軸減速電機(22) 的輸出軸與升降絲桿(23) —端相連，該升降絲桿(23)通過軸承豎直支承在 立柱(2)前側面中部，在升降絲桿(23)上套裝有螺母座(24)，該螺母座(24) 和X軸減速電機(25)固定在十字滑架(4)后側面，X軸減速電機(25)的輸 出軸上裝有齒輪與固定在橫梁(3)上的齒條(26)相嚙合。
4、根據權利要求1所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征在于:所述平移機構(6)包括固定在立柱(2)端面的連接板(27)，該連接板(27) 內側面上、下端通過支撐座(28)水平裝有兩根Z軸導柱(29)， Z軸導柱(29) 上套有安裝在移動板(30)上的第一直線運動軸承(31)，所述連接板(27)外 側面裝有平移減速電機(32)，該電機輸出軸穿過連接板(27)且在伸出端上裝 有主動錐齒輪(33)，與其嚙合的從動錐齒輪(34)安裝在平移絲桿(35) —端， 該平移絲桿(35)通過軸承水平安裝在連接板(27)內側面中部，平移絲桿(35) 上套有固定在移動板(30)上的螺母(35')。
5、根據權利要求1所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征在于 所述旋轉機構包括固定在連接板(27)上的固定套(32)，固定套(32)內通過 襯套活套有端部與磨頭支承臂(10)固定的旋轉套(33)，在所述旋轉套(33) 一側的外圓軸段上設置有蝸輪段(33a)，蝸輪段(33a)與固定套(32)內所裝 的蝸桿(32a)相嚙合，蝸桿(32a)由安裝在固定套(32)外的旋轉減速電機 (36)驅動；所述旋轉套(33)內裝有中心軸(34)，中心軸(34) —端支承在 旋轉套(33)端蓋中心的定位套(34b)內，另一端與磨頭支承臂(10)上所裝 的止動氣缸(34c)推桿相連，中心軸(34)中部外圓上對稱設置有頂面為斜面 的兩楔塊(34a)，楔塊(34a)頂面上分別卡裝下端開有斜面槽的漲緊軸(36)， 漲緊軸(36)穿過旋轉套(33)所設徑向孔后與固定套(32)內孔壁相接觸。
6、根據權利要求1所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征在于 所述鎖緊機構是在所述支承環(14)頂面外緣對稱布置兩塊帶條形槽(37a)的 鎖緊板(37)，該條形槽(37a)內裝有端部與所述回轉環(16)頂面相抵觸的 螺栓(38)，在支承環(14)頂面設有刻度段(14a)，在該刻度段(14a)相對應的回轉環(16)頂面設有指示線。
7、 根據權利要求1所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征在于:所述主軸(6)的一端固套有定位套(38)，該定位套(38)通過所設凸緣與接 觸輪(39)螺栓固定。
8、 根據權利要求1所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征在于 所述主軸(6)的一端固套有砂輪法蘭盤(40)，該砂輪法蘭盤(40)上套有砂 輪(41)，該砂輪(41)被砂輪法蘭盤(40)和安裝在主軸(6)端部的砂輪壓 板(42)夾裝固定。
9、 根據權利要求1所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征在于 在所述底座(1)的頂面一側安裝有水平儀(43)，所述底座(1)通過水平調節 座(44)安裝在地面上；所述水平調節座(44)包括對稱布置在底座(1)外側 壁上的螺母座(44a)，螺母座(44a)中穿有調節螺桿(44b)，調節螺桿(44b) 的球頭形端部裝在支承座(44c)中。
10、 根據權利要求1或3所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特 征在于在所述橫梁(3)上遠離磨頭總成(5)的一端安裝有吸塵器(45)，所 述橫梁(3)內設有兩端分別靠近吸塵器(45)和磨頭總成(5)的吸塵管道(46)。
11、 根據權利要求1或3所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置，其特征 在于在所述立柱(2)頂部固定有滑輪(47)，該滑輪(47)中掛有鋼索，鋼 索的一端固定在十字滑架(4)上，另一端與位于立柱(2)內的配重塊(48) 連接。
12、 一種應用權利要求1所述的多功能磨削裝置磨削大型容器的方法，其特 征在于，建立所述一種用于大型容器的多功能磨削裝置后，包括以下步驟a、在磨頭總成的主軸上安裝砂輪，磨削外圓環坡口，當罐體外徑為1.5m 5m時， 罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，將磨頭主軸繞B軸旋轉至與X軸平 行，調整橫梁及平移機構使磨頭位于罐體環焊縫的最高位置，罐體由料架帶動 而自轉，其旋轉方向與磨頭旋轉方向相反，實現磨頭與筒體焊縫的相對運動， 直至將環坡口打磨完畢；當罐體外徑為5m 8m時，罐體安裝在料架上且中心軸 線與Z軸平行，將支承環繞C軸旋轉使磨頭主軸位于橫梁軸線延長線上且與Z 軸平行，調整橫梁及平移機構使磨頭位于環焊縫的最大側母線位置，工件由料 架帶動而自轉，磨頭對準焊縫開坡口；當罐體外徑為8m 12m時，將支承環繞 C軸旋轉使磨頭主軸位于橫梁軸線上方且與Z軸平行，調整橫梁及平移機構使 磨頭位于環焊縫最大側母線下方位置進行坡口加工；b、 磨削外圓縱坡口，當罐體外徑為1.5m 4m時，罐體安裝在料架上且中 心軸線與X軸平行，使縱焊縫處于外圓上端后保持罐體靜止，將磨頭主軸繞B 軸旋轉至與Z軸平行，支承環保持水平，調整橫梁及平移機構使磨頭伸至罐體 縱悍縫處，橫梁沿X軸方向作進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至將整個 坡口打磨開設完畢；當罐體外徑為4m 12m時，罐體安裝在料架上且中心軸線 與X軸平行，使縱焊縫處乎外圓最大側母線位置后保持罐體靜止，調整旋轉機 構繞A軸旋轉，使磨頭主軸與Y軸平行，支承環保持在垂直平面上，橫梁沿X 軸方向作進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至將整個坡口打磨完畢；c、 磨削內圓環坡口，罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，將磨頭主 軸繞B軸旋轉至與X軸平行，調整橫梁及平移機構使磨頭伸入罐體環焊縫的最 低位置，罐體由料架帶動而自轉，其旋轉方向與磨頭旋轉方向相反，實現磨頭 與筒體焊縫的相對運動，直至將環坡口打磨完畢；d、 磨削內圓縱坡口，罐體安裝在料架上且中心軸線與X軸平行，使縱焊縫 處于內圓下端后保持罐體靜止，將磨頭主軸繞B軸旋轉至與Z軸平行，支承環保持水平，調整橫梁及平移機構使磨頭伸入罐體縱焊縫處，橫梁沿X軸方向作 進給運動，磨頭轉動且作直線運動，直至將整個坡口打磨完畢；e、 磨削大型封頭從封頭中心延伸出的發散形坡口，封頭安裝在料架上且中 心軸線向上傾斜，封頭保持不動，磨頭主軸與Z軸平行，使支承環繞C軸旋轉 調整磨頭對準焊縫進行打磨，該處打磨完畢后調整橫梁及磨頭位置直至將整個 坡口開設完畢；f、 將主軸上的砂輪換成接觸輪，裝上砂帶，按照上述a- e步驟打磨罐體 和封頭上各內、外焊縫焊接后的余高，直至焊疤與本體光滑連接。
13、根據權利要求12所述的磨削大型容器的方法，其特征在于還包括a、 砂帶磨削回轉體封頭內壁，封頭安裝在料架上且中心軸線向上傾斜，先將回轉 環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸垂直的平面內，接著使支承環繞C軸旋轉 調整磨頭與待加工面平行貼合，封頭繞中心軸線旋轉，加工完一圈后調整橫梁 及磨頭位置加工下一圈直至整個表面打磨光滑；b、 砂帶磨削與罐體焊接后的回轉體封頭外壁，罐體安裝在料架上且中心軸 線與Y軸平行，先將回轉環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸垂直的平面內， 接著使支承環繞C軸旋轉調整磨頭與待加工面平行貼合，工件由料架帶動而自 轉，打磨完一圈后，調整橫梁位置和支承環繞C軸的偏擺使磨頭始終保持與待 加工表面的貼合，繼續加工下一圈直至整個表面打磨光滑；c、 砂帶磨削與封頭焊接后的罐筒外壁，先將罐體安裝在料架上且中心軸線 與Y軸平行，接著將回轉環繞B軸旋轉使磨頭主軸位于與Z軸垂直的平面內， 然后使支承環繞C軸旋轉直至磨頭主軸與Y軸平行，調整橫梁及平移機構使磨 頭與待加工面貼合，工件由料架帶動而自轉，打磨完一圈后，調整橫梁升降繼 續加工下一圈直至所有筒外壁表面打磨光滑。
全文摘要
本發明提供了一種用于大型容器的多功能磨削裝置，包括底座、立柱、橫梁、十字滑架和磨頭總成，在所述橫梁上遠離磨頭總成的一端安裝有吸塵器，在所述底座的頂面中心固定有能使立柱轉動的立柱回轉機構；磨頭總成包括可使磨頭回轉機構翻轉的翻轉機構，翻轉機構是磨頭支承臂兩臂前端分別穿有支撐軸，該支撐軸一端與安裝在兩臂外側的翻轉減速電機連接，另一端通過傳動盤與磨頭回轉機構的支承環外圓相固定，兩支撐軸同軸且通過該支承環繞連接盤的軸線。本發明還提供了磨削大型容器的方法。采用本發明的裝置和方法可以方便靈活地對大型容器各處的焊縫、坡口及堆焊層進行貼合磨削；磨削面光滑能有效保證加工質量，工作效率高，加工者勞動強度小。
文檔編號B24B5/00GK101234477SQ200810069429
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月5日 優先權日2008年3月5日
發明者云 黃 申請人:重慶三磨海達磨床有限公司;重慶市材料表面精密加工及成套裝備工程技術研究中心