一种用于PE球芯抛光的运动装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于扭矩控制的PE球芯自动抛光系统及控制方法。解决现有技术中的PE球芯抛光设备结构复杂，操作要求高，以及适用性不广的问题。系统包括支撑框架，支撑框架内部设置有夹持PE球芯的球芯旋转机构，支撑框架上部设置有二自由度运动机构；二自由度运动机构包括第一运动组件和第二运动组件，第一运动组件通过球芯定位机构滑动设置在支撑框架上；抛光机构设置在第二运动组件上，抛光机构包括抛光布轮，抛光布轮沿PE球芯表面做圆弧运动。抛光按照球芯夹持、球芯定位、参数设定、球芯抛光和停止复位顺序进行。本发明专利技术自动完成对PE球芯的抛光，操作简单，对操作人员操作经验和技术水平要求低，且适用性范围广，保证高抛光精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于PE球芯抛光的运动装置及控制方法


[0001]本专利技术涉及抛光
，尤其是涉及一种用于PE球芯抛光的运动装置及控制方法。

技术介绍

[0002]传统的天然气管道部件（包括管道、阀门、转换接头、法兰、螺栓、螺母垫片等）通常都是采用金属材料加工而成，由于金属材料易受腐蚀的特点，导致天然气管道部件经常需要做防腐处理和日常维护。近年来，使用不易腐蚀的聚乙烯（PE）材料制作天然气管道部件越来越成为一种趋势。其中，PE球阀（聚乙烯球阀）已被我国各大燃气公司普遍采用。
[0003]PE球阀主要由PE球芯与PE管件组成，其产品性能（气密性、流量特性、开关扭力、开度稳定性）等受PE球芯圆度及表面粗糙度的直接影响：圆度误差及表面粗糙度越小，PE球芯越容易与PE管件配合，因此PE球阀的性能也就越好。
[0004]抛光是保证PE球芯圆度及表面粗糙度的最后一道工序，也是最重要的一道工序。传统的PE球芯抛光，通常采用人工手动方式（先用砂皮纸手工打磨，然后用手持电机带动抛光布轮细磨）。手工抛光方式对操作工人的经验和水平要求极高，特别是抛光过程中要保持抛光轮与球芯之间的压力恒定，以此保证整个球芯的表面粗糙度一致性。因此，手工抛光方式往往费时费力，效率低下，且成本较高。针对PE球芯手工抛光的缺点，产业界急需研发PE球芯自动抛光设备。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要是解决现有技术中的PE球芯抛光设采用人工手动方式，对操作工人经验水平高，效率低下，承包较高的问题，提供了一种基于扭矩控制的PE球芯自动抛光系统及控制方法。
[0006]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征在于：包括径向导轨机构，连接有对PE球芯抛光的抛光机构，带动抛光机构做径向运动；圆弧导轨机构，其上设置所述径向导轨机构，带动径向导轨机构做圆周运动，圆弧导轨机构设置在球芯定位机构上；球芯定位机构，包括移动圆弧导轨机构的寻心移动组件、激光距离传感器；抛光机构，设有抛光布轮，抛光布轮沿PE球芯表面做圆弧运动，抛光布轮两侧分别设置有检测PE球芯表面粗糙度的第一激光传感器和第二激光传感器；控制器，控制激光距离传感器做水平扫描，获取PE球芯球心点位，控制球芯定位机构移动完成圆周运动圆心与球芯圆心定位，获取抛光前和抛光后球芯表面粗糙度信息，根据表面粗糙度调节抛光布轮运动速度。
[0007]本专利技术中径向导轨机构和圆弧导轨机构共同构成一个二自由度运动机构，径向导轨机构带动抛光机构做径向移动，用于调节抛光机构的抛光布轮与PE球芯的接触距离，控
制抛光布轮对PE球芯施加恒定的径向压力。圆弧导轨机构做圆周运动，通过径向导轨机构带动抛光机构一起做圆周运动，使得抛光机构的抛光布轮能够贴着PE球芯的表面做圆弧运动，实现对PE球芯的抛光。圆弧导轨机构设置在球芯定位机构上，球芯定位机构能够进行应，在控制器控制下将圆弧导轨机构的圆周运动圆心移动到PE球芯的圆心位置。抛光机构上设置有第一激光传感器和第二激光传感器，分布在抛光布轮的两侧，分别检测抛光前和抛光后球芯表面粗糙度信息。第一激光传感器/第二激光传感器检测是检测抛光前或抛光后球芯表面粗糙度根据圆周运动的方向来定。控制器接收两个激光传感器的信息，根据两个球芯表面粗糙度直接的差值变化来判断抛光效果，根据抛光效果决定是否提高或降低抛光速度，一般通过设定上限阈值和下限阈值，将差值与上限阈值和下限阈值，若差值小于下限阈值，抛光精度较低，控制提高抛光速度，若差值大于上限阈值，控制降低抛光速度。本专利技术结构可以简单方便的实现PE球芯抛光工艺过程中所需的抛光布轮圆周运动和径向运动，无需XY两周运动合成，也无需复杂的插补算法。本专利技术装置能够对PE球芯抛光工艺过程中各项控制算法进行便捷实现，包括抛光运动基准定位、抛光运动控制、抛光速度控制。本专利技术装置结构简单，运行可靠，控制方便，制作成本低。
[0008]作为一种优选方案，所述圆弧导轨机构包括支撑板和连接在支撑板上的圆弧导轨，在支撑板上位于圆弧导轨的圆心处转动连接有摆臂，摆臂前端连接有第一电机驱动的导轨小车，导轨小车滑动连接在圆弧导轨上。圆弧导轨机构的圆弧导轨为半圆形，半圆形的圆弧导轨能够实现对PE球芯表面180度范围内的抛光。圆弧导轨设置在支撑板的一侧，圆弧导轨两端分别固定在支撑板侧面，圆弧导轨的圆形处位于在支撑板上，支撑板与圆弧导轨之间形成半圆形空间，以用于抛光机构的设置和移动。摆臂一端转动连接在支撑板上圆弧导轨圆心所在处，另一端连接有导轨小车，导轨小车滑动连接在圆弧导轨上，这样摆臂能够带动导轨小车在圆弧导轨上进行圆周运动。
[0009]作为一种优选方案，所述导轨小车包括底座和至少一对滑轮，所述滑轮轮面相对设置，在滑轮中心设置有转轴，转轴固定在底座底部，所述圆弧导轨夹持在一对滑轮之间，第一电机设置在底座上，在底座底部设置有与第一电机联动相连的驱动齿轮，在所述圆弧导轨侧面上设置有齿条，驱动齿轮与齿条相啮合。本方案中导轨小车指示包括一对滑轮，一般采用两对滑轮，滑轮采用平放设置，然后通过转轴安装在底座底部上，滑轮呈两排对应设置，两排滑轮之间形成安装圆弧导轨的空间，安装时圆弧导轨夹持在两排滑轮之间。该圆弧导轨为T形结构，滑轮的轮面上设置有卡槽，滑轮与圆弧导轨连接时，滑轮的卡槽与T形的圆弧导轨上部边缘卡合，使得滑轮与圆弧导轨结合更紧密，防止滑轮脱离导轨，且起到导向作用，使得滑轮滑动更顺畅。齿条具体的设置在T形的圆弧导轨下部侧面上，第一电机转动轴穿过底座，在底座底部上连接驱动齿轮，驱动齿轮与齿条啮合，第一电机带动驱动齿轮转动，使得导轨小车在圆弧导轨上进行移动。
[0010]作为一种优选方案，径向导轨机构包括径向导轨、径向丝杆和滑块，所述径向丝杆定轴转动安装在摆臂上，径向丝杆一端连接驱动其转动的第二电机，径向导轨包括一对，分别设置在径向丝杆两侧，所述滑块滑动安装在径向导轨上，在滑块底部设有螺套与径向丝杆螺纹连接，抛光机构固定在滑块上。本方案中径向丝杆定轴转动安装在摆臂上，具体的在摆臂位于支撑板的一端上设置有第一固定板，在摆臂位于导轨小车一端上设置有第二固定板，径向丝轴一端通过轴承安装在第一固定板上，径向丝轴另一端穿过第二固定板，与第二
电机转轴连接，径向丝轴也通过轴承连接在第二固定板上。在第二电机的驱动下，径向丝轴原地转动，滑块在径向丝轴的螺纹转动下，在径向导轨上进行前后移动，带动抛光机构进行径向运动。
[0011]作为一种优选方案，还包括运动控制组件，运动控制组件包括两个第一限位开关、两个第二限位开关、第一原点开关和第二原点开关，两个第一限位开关分别设置在圆弧导轨两端，第一原点开关设置于其中一个第一限位开关内侧，两个第二限位开关分别设置在径向导轨两端，第二原点开关设置于其中一个第二限位开关内侧，第一限位开关、第二限位开关、第一原点开关、第二原点开关分别连接控制器。本方案中圆弧导轨上的第一原点开关为圆柱运动提供了基准点，控制器以第一原点开关信号触发点为基准，相第一电机发送若干个脉冲信号，第一电机旋转若干圈（电机转动一圈需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征在于：包括径向导轨机构，连接有对PE球芯抛光的抛光机构，带动抛光机构做径向运动；圆弧导轨机构，其上设置所述径向导轨机构，带动径向导轨机构做圆周运动，圆弧导轨机构设置在球芯定位机构上；球芯定位机构，包括移动圆弧导轨机构的寻心移动组件、激光距离传感器（29）；抛光机构，设有抛光布轮（22），抛光布轮沿PE球芯表面做圆弧运动，抛光布轮两侧分别设置有检测PE球芯表面粗糙度的第一激光传感器和第二激光传感器；控制器，控制激光距离传感器做水平扫描，获取PE球芯球心点位，控制球芯定位机构移动完成圆周运动圆心与球芯圆心定位，获取抛光前和抛光后球芯表面粗糙度信息，根据表面粗糙度调节抛光布轮运动速度。2.根据权利要求1所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是所述圆弧导轨机构包括支撑板（1）和连接在支撑板上的圆弧导轨（2），在支撑板上位于圆弧导轨的圆心处转动连接有摆臂（3），摆臂前端连接有第一电机（4）驱动的导轨小车（5），导轨小车滑动连接在圆弧导轨上。3.根据权利要求2所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是所述导轨小车（5）包括底座（6）和至少一对滑轮（7），所述滑轮轮面相对设置，在滑轮中心设置有转轴，转轴固定在底座底部，所述圆弧导轨夹持在一对滑轮之间，第一电机设置在底座上，在底座底部设置有与第一电机联动相连的驱动齿轮，在所述圆弧导轨侧面上设置有齿条，驱动齿轮与齿条相啮合。4.根据权利要求2所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是径向导轨机构包括径向导轨（8）、径向丝杆（9）和滑块（10），所述径向丝杆定轴转动安装在摆臂（3）上，径向丝杆一端连接驱动其转动的第二电机（12），径向导轨包括一对，分别设置在径向丝杆两侧，所述滑块滑动安装在径向导轨上，在滑块底部设有螺套与径向丝杆螺纹连接，抛光机构固定在滑块上。5.根据权利要求4所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是还包括运动控制组件，运动控制组件包括两个第一限位开关（32）、两个第二限位开关（34）、第一原点开关（33）和第二原点开关（35），两个第一限位开关分别设置在圆弧导轨两端，第一原点开关设置于其中一个第一限位开关内侧，两个第二限位开关分别设置在径向导轨（8）两端，第二原点开关设置于其中一个第二限位开关内侧，第一限位开关、第二限位开关、第一原点开关、第二原...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利军，何致远，王子辉，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：