[发明专利]一种基于扭矩控制的PE球芯自动抛光系统及控制方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，尤其是涉及一种基于扭矩控制的PE球芯自动抛光系统及控制方法。

背景技术

随着我国城镇化进程的快速推进，管道燃气的普及率越来越高。传统的燃气管道部件（包括管道、阀门、转换接头、法兰、螺栓、螺母垫片等）基本均采用金属材料加工而成，其最大缺点就是易受腐蚀（包括土壤、细菌、化学、电化学等腐蚀），需要对金属管道部件做防腐处理和日常维护，不仅增大了运营成本，而且依然无法彻底避免由腐蚀所致的燃气管路密封性安全隐患。为有效避免腐蚀问题，自上世纪80年代以来，人们逐渐关注并使用聚乙烯（polyethylene，简称PE）材料制作燃气管道部件。目前，PE材料因其稳定的物理化学性能，便捷的安装维护特点，在燃气输送管网中得到大量使用。

作为PE燃气管道部件的重要部件，PE球阀作为管道控制元件得到越来越多的使用和重视。较之传统的金属球阀，PE球阀具有以下突出的优点：（1）耐化学腐蚀性能优异，无需防腐层，免维护，使用寿命长；（2）施工方便，安全密封性能稳定，以热熔或电熔方式与PE管道直接熔焊构成不可拆卸整体，阀门壳体的熔接强度高，与橡胶垫圈类或机械类接头相比，不存在因接头扭曲造成外部泄露的危险；（3）操作力矩与压力损失均较小，阀门内壁光滑，且为全通径，具有超低摩擦阻力，不易结垢；（4）具有高韧性，适应管基不均匀沉降能力强，具有抗震性能和抗慢速裂纹增长（SCG）及抗快速裂纹扩展（RCP）能力。

与金属球阀相比较，PE球阀的机械加工工艺更复杂，尤其是对PE球阀内部核心零件PE球芯的抛光工艺要求更高。PE球芯的抛光精度（含圆度和表面粗糙度指标）直接决定了PE球阀密封性能、球芯操作扭矩稳定性能和线性膨胀系数。

目前，产业界的PE球芯抛光工艺仍以人工手动抛光方式为主，这种抛光方式费时费力，效率低下，而且还不能保证抛光精度的一致性，同时，抛光过程中产生的粉尘对操作人员的身体健康造成危害。学术界有研究人员提出过一些针对球阀阀芯的抛光或研磨方案，如郑州工学院的何文平等人提出过一种“BQ型双偏心半球阀阀芯研磨机”，该机器为解决球面中心点与边缘点的研磨轨迹差异导致的去除材料量、磨损、磨削等严重不均匀现象，通过主动的不断变动阀芯位置的方式，使整个球面的研磨、磨损等均匀一致。但该抛光机构为实现阀芯位置的实时变动，采用了蜗轮蜗杆减速机 调速电机、行星减速机、锥齿轮、曲柄(凸轮)推杆正弦机构、齿条齿轮机构等众多复杂的零件和机构，不仅设备成本高能耗损失大，而且对加工组装和现场操作的要求也十分高。中国石化集团兰州设计院的王兰喜等人提出过一种“球阀球体研磨机”，该机器根据球体加工特点及研磨的切削运动轨迹, 使研磨块随球阀一起转动，并在转动过程中依靠摩擦力以及惯性造生的偏心产生摩擦力矩而实现对球阀的研磨。该球阀抛光机器虽然结构简单、零部件较少、加工制造和整机装配都比较容易，但该机器的偏心转动工作原理决定了其不适用于由注塑工艺生产的球面状况较为粗糙且不均匀较高的PE球芯抛光工艺。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中的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，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。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于扭矩控制的PE球芯自动抛光系统，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；