CN100398243C - 管道接口角度切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢管焊接与切割领域的一种管道接口角度切割装置。主要技术特征是在行走电机上还安装有一角度传感器和控制盒，在其下安装行走车轮和导向车轮、其上固装行走电机的行走小车上固装一齿条，该齿条上安装一齿条行走机构，在该齿条行走机构上安装有步进电机和割枪。本发明结构简单，通过使用角度传感器来控制切割管道接口角度，实现管道接口角度切割的智能化，可圆满解决目前在管道建设中的难题，提高了工作效率和工作精度。

Description

管道接口角度切割装置

所属领域

本发明属于钢管焊接与切割领域，尤其是一种管道接口角度切割装置。

背景技术

随着国民经济发展的需要，无论是地上管道或者地下管道，建设里程发展很快，管道建设任务越来越繁重。整个管道是根据测绘而一根根对接起来的，然而在实施管道对接时，由于测绘误差、管道自身的变形或者其他原因，常常出现管道接口在对接时角度偏离较大，甚至远远超过了国家规定的标准范围(≤3°)。针对这种情况，工人就得自己测量角度，自己修磨接口，以此来实现对接。由于这种对接是完全靠人工实现，因此，工作效率非常低，费工费事费时，对接质量比较差，也为管道日后的跑冒泄漏和繁重的维修埋下了隐患。

现有的类似技术装置，一般为管道接口的平面切割，如本发明人在2003年的专利《钢管焊前预热与自动切割两用机运行机构》，仅高质量地实现了管道接口的闭环平面切割，但这个专利技术不能实现管道接口的角度切割。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，通过使用角度传感器来控制切割管道接口角度的智能化的管道接口角度切割装置。

本发明的目的是这样实现的：

该管道接口角度切割装置，由行走电机、链轮链条、柔性轨道、导向车轮、行走车轮、割枪、行走小车构成，其特征在于：在行走电机上还安装有一角度传感器和控制盒，在其下安装行走车轮和导向车轮、其上固装行走电机的行走小车上固装一齿条，该齿条上安装一齿条行走机构，在该齿条行走机构上安装有步进电机和割枪。

而且，齿条行走机构由齿条、安装板、步进电机和割枪构成，步进电机和割枪分别固装在可在齿条上行走的安装板上；步进电机可与行走电机同步运行。

而且，控制盒内安装有控制电路，该控制电路由单片机实施控制，单片机通过控制盒面板输入的管道直径参数和角度参数及相关参数、由角度传感器传输输入信号通过计算得到步进电机的轴向位移，驱动步进电机行走到指定的轴向位移。

而且，控制电路由单片机、转换电路、传感器整形电路、割枪检测电路构成，单片机的专用接口分别连接转换电路、割枪检测电路、按键输入显示电路和步进电机，该转换电路通过传感器整形电路连接角度传感器，割枪检测电路连接割枪和待切割管道，按键输入显示电路输入参数并通过控制盒面板的LED或者LCD予以显示。

上述的单片机为MCS51系列单片机，转换电路为8位A/D数模转换电路。

本发明的优点和积极效果是：

1.利用本发明人的在先专利《钢管焊前预热与自动切割两用机运行机构》，在其精确径向的切割基础上增加角度传感器进行径向角度切割，整个装置结构紧凑，切割精度高，不但可以进行径向切割，同时也可以进行角度切割，一机多用，可圆满解决目前在管道建设中的难题，提高了工作效率和工作精度。

2.在控制盒的面板上输入管道直径参数和管道切割的角度参数及相关参数，采用单片机进行数据处理和智能控制，实现了切割的智能化。

3.本发明结构简单，科学合理，适用于大、小口径的管道，是现有管道切割机的换代产品。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2图1的俯视图；

图3为本发明控制电路的方框图；

图4为传感器整形电路的电路图；

图5为割枪检测电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步详述：

该管道接口角度切割装置是在本发明人原专利《钢管焊前预热与自动切割两用机运行机构》的基础上实现的。由于原专利为现有技术，因此在本实施例中仅作简单描述。

本发明安装在需要切割的管道14上，整个机构由运行机构和齿条行走机构构成。首先对运行机构进行简要说明：

运行机构：在管道上运行有行走小车7，该行走小车通过前部的一个行走车轮5和后部的两个导向车轮12在管道上运行。其中导向车轮在管道上事先设置的柔性轨道15上行走，以保证行走小车的环向行走精度。在行走小车上通过其固装的安装板8固装有一行走电机10，该行走电机的减速器(与行走电机一体安装，没有标号)的输出轴上安装一可啮合缠绕在管道圆面上的链条13的链轮(没有标号)，通过行走电机的驱动，通过链轮链条实现运行机构的环向行走。在行走电机上固装有控制盒11(该控制盒也可以固装在运行机构的任何地方)和一角度传感器9。控制盒内安装有控制电路。

齿条行走机构：在行走小车上固装一支撑板6，该支撑板固装一齿条1，在该齿条上安装有一齿条行走机构，该齿条行走机构由安装板3、安装板上安装的步进电机4(包括减速器)、在安装板下方安装有一割枪2构成。步进电机通过驱动啮合齿条的齿轮(图中未示出)来实现安装板在齿条上的行走，由于步进电机通过其输出轴上安装的齿轮驱动齿条是简单的公知技术，在本实施例中没有详细给出具体技术构成。齿条行走机构的工作原理是：通过步进电机的驱动，使安装板带动割枪在齿条上行走，由于步进电机由控制盒内的单片机控制，单片机通过控制盒面板输入的管道直径参数和角度参数及相关参数，由角度传感器传输信号经单片机计算得到步进电机的轴向位移，单片机驱动步进电机行走到指定的轴向位移，待步进电机由起始点位置行走到待切割管道的180°极点位置时，单片机控制步进电机返回行走，带动割枪切出一个带有角度的切割面。该步进电机可以与行走小车同步运行，可以实现带有角度的切割面的管道切割；单片机也可以控制步进电机不进行单独的行走，可以实现管道的径向切割。

控制盒内的控制电路部分为：

控制盒内安装有本***的控制电路，该控制电路由MCS51系列单片机实施控制，该单片机通过控制盒面板的按键可输入管道直径参数和角度参数及相关，输入的参数数值和工作状态可以通过控制盒面板上的LED数码显示器或者液晶LCD显示器予以显示。由角度传感器传输输入信号通过单片机的计算得到步进电机的轴向位移，该位移由单片机驱动步进电机行走到指定的轴向位移。

控制电路由单片机、8位A/D数模转换电路、传感器整形电路、割枪检测电路、按键输入显示电路构成，该单片机的专用接口分别连接上述电路和步进电机。由于单片机、A/D数模转换电路、按键输入显示电路以及连接关系为通用技术，因此本实施例不再赘述，仅就创新部分的电路进行叙述。

传感器整形电路：

单片机通过A/D转换电路连接传感器整形电路，该整形电路连接角度传感器。由于角度传感器的信号比较弱，因此需要传感器整形电路来增强该信号，并对该信号进行整形。传感器整形电路的构成为：角度传感器通过电阻R4和稳压管Z1连接一由电阻R2、R3、运算放大器ZA构成的运算放大电路，该运算放大电路通过由电阻R1、电位器P1和电容C1构成的分压滤波电路与A/D转换电路相连接。

割枪检测电路：

割枪检测电路的输入端分别与割枪和被切割管道相连接，采集割枪工作信号。由于该工作信号比较嘈杂，而且，容易对单片机的控制造成干扰，因此需要对该工作信号进行隔离过滤。本电路采用的为分别连接割枪和被切割管道的两个光电耦合器G1、G2，对割枪的工作信号进行过滤整形，以利于单片机的正常工作。电路中的电阻R5为起限流作用的金属膜电阻。

本发明的工作原理为：通过按键输入的管道直径参数和角度参数及相关参数，这些参数通过角度传感器传输信号给单片机，单片机对传输信号进行运算；在单片机收到割枪检测电路的割枪工作信号后，单片机将运算后的信号传输给步进电机，驱动步进电机带动割枪(割枪处于工作状态)行走到规定的轴向位移。在步进电机到达被切割管道的极点后，单片机驱动步进电机进行返回轴向位移，这样就实现了对被切割管道的角度切割面的切割。

Claims (4)

1.一种管道接口角度切割装置，由行走电机、链轮链条、柔性轨道、导向车轮、行走车轮、割枪、行走小车构成，其特征在于：在行走电机上还安装有一角度传感器和控制盒，在其下安装行走车轮和导向车轮、其上固装行走电机的行走小车上固装一齿条，该齿条上安装一齿条行走机构，在该齿条行走机构上安装有步进电机和割枪，控制盒内安装有控制电路，该控制电路由单片机实施控制，单片机通过控制盒面板输入的管道直径参数和角度参数及相关参数、由角度传感器传输输入信号通过计算得到步进电机的轴向位移，驱动步进电机行走到指定的轴向位移，步进电机与行走电机同步运行。

2.根据权利要求1所述的管道接口角度切割装置，其特征在于：齿条行走机构由齿条、安装板、步进电机和割枪构成，步进电机和割枪分别固装在可在齿条上行走的安装板上。

3.根据权利要求1所述的管道接口角度切割装置，其特征在于：控制电路由单片机、转换电路、传感器整形电路、割枪检测电路构成，单片机的专用接口分别连接转换电路、割枪检测电路、按键输入显示电路和步进电机，该转换电路通过传感器整形电路连接角度传感器，割枪检测电路连接割枪和待切割管道，按键输入显示电路输入参数并通过控制盒面板的LED或者LCD予以显示。

4.根据权利要求3所述的管道接口角度切割装置，其特征在于：所述的单片机为MCS51系列单片机，转换电路为8位A/D数模转换电路。

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