弹性适配的管道内翻边切磨系统及作业方法与流程

本发明涉及电缆工程施工，尤其涉及一种弹性适配的管道内翻边切磨系统及作业方法。

背景技术：

1、在电缆工程施工领域，mpp（改性聚丙烯）管作为核心的电缆保护构件，广泛应用于非开挖定向钻进等管网敷设工程中。为了实现长距离敷设，mpp管在施工现场通常采用热熔焊接工艺进行接长；然而，由于材料特性与熔接工艺的限制，管道对接处在热熔挤压后，不可避免地会在管道内部产生坚硬、锋利且形状不规则的环状内翻边；在后续展放和牵引电缆时，这些凸出的内翻边极易划伤电缆的外绝缘层，甚至切断线芯，留下严重的安全隐患并引发工程质量问题。因此，热熔焊接后必须彻底去除管道内部的翻边。

2、目前，行业内去除管道内翻边主要依赖人工或半自动化设备。传统的人工方式采用特制的长柄手动切割工具探入管内进行盲切，不仅劳动强度极大、效率低下，且切除质量严重依赖工人的经验，极易残留毛刺或切伤原本的管壁母材。

3、为了改善这一状况，市面上出现了手动磁引导机器人及初级的自动化切割小车。然而，现有设备在实际应用中暴露出显著的技术缺陷：

4、首先，现有机器人的行走与定心机构多采用刚性结构或复杂的机械支撑臂，当面对存在椭圆度偏差、轻微形变或内径公差的管道时，刚性定心结构容易卡死或无法保持机器人的水平居中，导致切割轨迹跑偏；其次，现有切削刀盘的进刀机构通常为固定行程，无法根据翻边的实际尺寸和管壁的不平整度进行柔性自适应调整，切削深度的控制精度极差，经常出现切削不到位或切入管壁的问题；最后，施工作业环境复杂，现有机器人在管内盲进时缺乏有效的前端防撞与缓冲保护机制，一旦撞击错位管节或异物。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种弹性适配的管道内翻边切磨系统及作业方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种弹性适配的管道内翻边切磨系统，包括弹性外壳组件、行走组件、驱动组件、刀具组件；

4、所述弹性外壳组件用于整体承载并通过弹力适配管道；

5、所述行走组件设置有于所述弹性外壳组件的下部，用于带动承载系统在管道内移动；

6、所述驱动组件设置在于所述弹性外壳组件内，且其动力输出端分别与所述刀具组件传动连接，用于为刀具组件的刀具径向伸缩以及切削打磨作业提供动力；

7、所述刀具组件设置于所述弹性外壳组件刀具组件中前半段机身的前端，且与所述驱动组件传动连接，用于在所述驱动组件的驱动下实现径向伸缩以改变有效切割半径，并对管道内翻边进行切削与打磨作业。

8、可选地，所述弹性外壳组件包括上机身、弹性件、下机身；所述下机身的前后两侧分别设置有至少两个弹性件；所述上机身配合设置在所述至少两个弹性件上方。

9、可选地，所述上机身上的前后两侧分别设置顶部定心轮，所述顶部定心轮用于与管道的内壁抵接；所述下机身上的前后端部的两侧分别倾斜设置底部定心轮，所述底部定心轮用于与管道的内壁抵接。

10、可选地，所述行走组件包括底部驱动轮支架、设置于该支架上的驱动轮、以及驱动电机；所述驱动轮为带有防滑纹理的行驶主动轮；其中，所述底部驱动轮支架固定连接于所述弹性外壳组件的下机身的侧下方；

11、所述驱动电机固定安装于所述底部驱动轮支架上；

12、所述驱动轮转动安装于所述底部驱动轮支架上，且其轮轴中心与所述驱动电机的动力输出端传动连接，由所述驱动电机驱动旋转；

13、可选地，所述刀具组件包括伸缩刀具机构、刀盘旋转机构、与所述驱动组件连接的传动机构以及切削驱动机构；

14、所述切削驱动机构与所述刀盘旋转机构传动连接，用于为刀盘旋转机构提供旋转动力；

15、所述伸缩刀具机构设置于所述刀盘旋转机构上，用于随所述刀盘旋转机构同步旋转，还用于适配管道内壁以抵接；

16、所述传动机构连接于所述驱动组件与伸缩刀具机构之间，用于将所述驱动组件输出的轴向动力转换为驱动所述伸缩刀具机构进行径向伸缩的推力。

17、可选地，所述切削驱动机构包括切削驱动电机与一级小齿轮；所述切削驱动电机安装于所述弹性外壳组件内部，其动力输出轴与所述一级小齿轮固定连接，用于输出高速旋转动力。

18、可选地，所述刀盘旋转机构包括可变径刀盘、二级大齿轮、角接触球轴承以及深沟球轴承；

19、所述可变径刀盘转动安装于所述弹性外壳组件的前端面，其旋转主轴由所述角接触球轴承与所述深沟球轴承协同支撑承载；

20、所述二级大齿轮集成设置于所述可变径刀盘的背部，且与所述切削驱动机构的一级小齿轮内啮合传动，以带动所述可变径刀盘旋转。

21、可选地，所述传动机构包括棘轮套筒、变径内棘轮、变径棘爪和变径锥保护盘；

22、所述棘轮套筒固定套设于中心轴线上，所述变径内棘轮与所述变径棘爪轴向配合安装于所述棘轮套筒内；

23、所述变径内棘轮的后端与所述驱动组件中电动推杆的动力输出端传动连接；

24、所述变径锥保护盘同轴固定连接于所述变径棘爪的前端，其与伸缩刀具机构抵接的侧面形成有锥形外斜面，在所述电动推杆的驱动下，所述变径锥保护盘随棘轮部件同步产生轴向移动。

25、可选地，所述伸缩刀具机构包括滑动导轨、刀盘底座、可伸缩刀杆、接触轮、切磨刀具、刀具限位轮、直线轴承；

26、所述滑动导轨沿径向固定设置于所述刀盘旋转机构的可变径刀盘端面上，所述刀盘底座滑动嵌合于其中；

27、所述可伸缩刀杆的底部固定于所述刀盘底座上，所述切磨刀具为切磨一体刀头，固定安装于所述可伸缩刀杆的径向顶端部；

28、所述接触轮转动安装于所述可伸缩刀杆底部的内侧末端，且滚动抵接于所述传动机构的变径锥保护盘锥形外斜面上；所述变径锥保护盘的轴向移动迫使该接触轮沿斜面向外滑动，从而将轴向推力转化为所述可伸缩刀杆的径向推力；

29、所述刀具限位轮安装于所述可伸缩刀杆的顶端紧邻切磨刀具处，用于滚动抵接管壁以限制切割深度；

30、所述直线轴承套设于所述可伸缩刀杆外部并且与刀盘底座固定连接，为所述可伸缩刀杆的径向伸缩及管壁贴合提供导向与浮动调节阻力；

31、所述变径锥保护盘还包括一保护盘，所述保护盘和可变径刀盘的前端之间设置若干个复位压簧。

32、一种基于所述的弹性适配的管道内翻边切磨系统及作业方法的作业方法，该方法包括：

33、将所述系统放入管道内，利用所述弹性外壳组件1整体承载系统各组件，并通过弹力自适应适配管道；

34、控制设置于所述弹性外壳组件下部的所述行走组件，带动承载系统在管道内移动，直至抵达管道内翻边位置；

35、控制设置于所述弹性外壳组件内的所述驱动组件输出动力，驱动设置于前半段机身前端的所述刀具组件实现径向伸缩，以改变有效切割半径并抵接管道内壁；

36、通过所述驱动组件继续为所述刀具组件提供动力，驱动所述刀具组件对管道内翻边进行切削与打磨作业。

37、实施本发明实施例，将至少具有如下有益效果：

38、本发明通过设置弹性外壳组件，利用其弹力特性直接适配管道内部空间，从而使得行走组件在带动系统移动时，能够克服管径细微偏差并提供持续的柔性支撑，确保了整机在复杂管道工况下的平稳居中；在此稳定承载的基础上，由于在弹性外壳组件内部设置了驱动组件，且其动力输出端与前端的刀具组件传动连接，使得刀具组件不仅能获取切削打磨的动力，还能在驱动组件的作用下实现径向伸缩，进而根据实际管壁尺寸动态改变有效切割半径；正是基于上述外围弹力自适应定心与内部动力变径伸缩的机械结构推导与协同配合，本发明使得机器人能够精准贴合并彻底切除非规则的内翻边，同时有效避免了固定刀盘容易造成的切削不足或管壁损伤，最终实现了电缆管道内翻边处理的高精度、全自动化施工作业，显著提升了整体的施工效率与工程质量。。