[發(fā)明專利]一種基于扭矩控制的PE球芯自動拋光系統(tǒng)及控制方法

有效

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• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN112296853B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 何致遠;王利軍;王子輝
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江科技學院
• 主分類號: B24B29/04
• 分類號: B24B29/04;B24B41/02;B24B49/12;B24B47/22;B24B47/12;B24B51/00;B24B49/00;B24B55/06;B24B41/04;B24B1/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;劉正君

本發(fā)明公開了一種基于扭矩控制的PE球芯自動拋光系統(tǒng)及控制方法。解決現(xiàn)有技術(shù)中的PE球芯拋光設備結(jié)構(gòu)復雜，操作要求高，以及適用性不廣的問題。系統(tǒng)包括支撐框架，支撐框架內(nèi)部設置有夾持PE球芯的球芯旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，支撐框架上部設置有二自由度運動機構(gòu)；二自由度運動機構(gòu)包括第一運動組件和第二運動組件，第一運動組件通過球芯定位機構(gòu)滑動設置在支撐框架上；拋光機構(gòu)設置在第二運動組件上，拋光機構(gòu)包括拋光布輪，拋光布輪沿PE球芯表面做圓弧運動。拋光按照球芯夾持、球芯定位、參數(shù)設定、球芯拋光和停止復位順序進行。本發(fā)明自動完成對PE球芯的拋光，操作簡單，對操作人員操作經(jīng)驗和技術(shù)水平要求低，且適用性范圍廣，保證高拋光精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拋光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于扭矩控制的PE球芯自動拋光系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的快速推進，管道燃氣的普及率越來越高。傳統(tǒng)的燃氣管道部件（包括管道、閥門、轉(zhuǎn)換接頭、法蘭、螺栓、螺母墊片等）基本均采用金屬材料加工而成，其最大缺點就是易受腐蝕（包括土壤、細菌、化學、電化學等腐蝕），需要對金屬管道部件做防腐處理和日常維護，不僅增大了運營成本，而且依然無法徹底避免由腐蝕所致的燃氣管路密封性安全隱患。為有效避免腐蝕問題，自上世紀80年代以來，人們逐漸關(guān)注并使用聚乙烯（polyethylene，簡稱PE）材料制作燃氣管道部件。目前，PE材料因其穩(wěn)定的物理化學性能，便捷的安裝維護特點，在燃氣輸送管網(wǎng)中得到大量使用。

作為PE燃氣管道部件的重要部件，PE球閥作為管道控制元件得到越來越多的使用和重視。較之傳統(tǒng)的金屬球閥，PE球閥具有以下突出的優(yōu)點：（1）耐化學腐蝕性能優(yōu)異，無需防腐層，免維護，使用壽命長；（2）施工方便，安全密封性能穩(wěn)定，以熱熔或電熔方式與PE管道直接熔焊構(gòu)成不可拆卸整體，閥門殼體的熔接強度高，與橡膠墊圈類或機械類接頭相比，不存在因接頭扭曲造成外部泄露的危險；（3）操作力矩與壓力損失均較小，閥門內(nèi)壁光滑，且為全通徑，具有超低摩擦阻力，不易結(jié)垢；（4）具有高韌性，適應管基不均勻沉降能力強，具有抗震性能和抗慢速裂紋增長（SCG）及抗快速裂紋擴展（RCP）能力。

與金屬球閥相比較，PE球閥的機械加工工藝更復雜，尤其是對PE球閥內(nèi)部核心零件PE球芯的拋光工藝要求更高。PE球芯的拋光精度（含圓度和表面粗糙度指標）直接決定了PE球閥密封性能、球芯操作扭矩穩(wěn)定性能和線性膨脹系數(shù)。

目前，產(chǎn)業(yè)界的PE球芯拋光工藝仍以人工手動拋光方式為主，這種拋光方式費時費力，效率低下，而且還不能保證拋光精度的一致性，同時，拋光過程中產(chǎn)生的粉塵對操作人員的身體健康造成危害。學術(shù)界有研究人員提出過一些針對球閥閥芯的拋光或研磨方案，如鄭州工學院的何文平等人提出過一種“BQ型雙偏心半球閥閥芯研磨機”，該機器為解決球面中心點與邊緣點的研磨軌跡差異導致的去除材料量、磨損、磨削等嚴重不均勻現(xiàn)象，通過主動的不斷變動閥芯位置的方式，使整個球面的研磨、磨損等均勻一致。但該拋光機構(gòu)為實現(xiàn)閥芯位置的實時變動，采用了蝸輪蝸桿減速機 調(diào)速電機、行星減速機、錐齒輪、曲柄(凸輪)推桿正弦機構(gòu)、齒條齒輪機構(gòu)等眾多復雜的零件和機構(gòu)，不僅設備成本高能耗損失大，而且對加工組裝和現(xiàn)場操作的要求也十分高。中國石化集團蘭州設計院的王蘭喜等人提出過一種“球閥球體研磨機”，該機器根據(jù)球體加工特點及研磨的切削運動軌跡, 使研磨塊隨球閥一起轉(zhuǎn)動，并在轉(zhuǎn)動過程中依靠摩擦力以及慣性造生的偏心產(chǎn)生摩擦力矩而實現(xiàn)對球閥的研磨。該球閥拋光機器雖然結(jié)構(gòu)簡單、零部件較少、加工制造和整機裝配都比較容易，但該機器的偏心轉(zhuǎn)動工作原理決定了其不適用于由注塑工藝生產(chǎn)的球面狀況較為粗糙且不均勻較高的PE球芯拋光工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中的PE球芯拋光設備結(jié)構(gòu)復雜，操作要求高，以及適用性不廣的問題，提供了一種基于扭矩控制的PE球芯自動拋光系統(tǒng)及控制方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種基于扭矩控制的PE球芯自動拋光系統(tǒng)，包括，

支撐框架，支撐框架內(nèi)部設置有夾持PE球芯的球芯旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，支撐框架上部設置有二自由度運動機構(gòu)；