CN105904132A - 管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站 - Google Patents
管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站 Download PDFInfo
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-
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Abstract
本发明涉及管道加工装置技术领域，是一种管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其包括可移动操作机、位移传感器、控制器、显示器，可移动操作机包括机头、横臂、立柱、底座、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构；位移传感器安装在机头上，位移传感器与控制器连接，控制器分别与第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、显示器连接。本发明通过机头携带位移传感器与管道变换不同的相对位置，将数据传入控制器，得出管道各项参数，手动或自动调节管道的位置；在切割、焊接过程中，实时测量，矫正机头与管道的相对位置，消除长管道在旋转过程中的扰动和跳动对切割焊接质量、成型效果的影响，具有安全、省力、简便、高效的特点。
Description
技术领域
本发明涉及管道加工装置技术领域，是一种管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站。
背景技术
目前，管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站的管件安装，普遍采用人工手动测量来调节管件水平度、垂直度、及管件和变位机的同心度，在切割和焊接过程中手工调节焊枪高度，来适应长管件在旋转过程中产生的扰动和跳动。人工手动测量来调节管件水平度、垂直度和同心度，存在如下问题：一方面，效率低，调整时间长，导致焊接切割准备工作时间远大于切割焊接加工时间；另一方面，在焊接过程中，通过人工目测跟踪调整枪嘴和工件的位置，容易出现滞后和误差，稳定性差；再一方面，长管件在旋转过程中产生的扰动和跳动影响切割、焊接质量，成型效果不可控。
发明内容
本发明提供了一种管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有管道加工装置存在的费时费力、施工效率较低、稳定性差、成型效果不可控的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，包括工作台、可移动操作机、用于夹持管道的变位机、用于支撑管道的支撑架、位移传感器、控制器、显示器，变位机固定安装在工作台的右部，支撑架固定安装在工作台的左部，可移动操作机固定安装在变位机与支撑架之间的工作台上，可移动操作机包括机头、横臂、立柱、底座、驱动横臂前后滑动的第一驱动机构、驱动横臂上下滑动的第二驱动机构、驱动横臂左右运动的第三驱动机构，机头安装在横臂的前端，横臂前后滑动地安装在滑架上，滑架上下滑动地安装在立柱上，立柱滑动地安装在底座上，底座固定安装在工作台上；第一驱动机构包括第一电机和第一传动机构，第一电机的动力输出端与第一传动机构的动力输入端连接，第二驱动机构包括第二电机和第二传动机构，第二电机的动力输出端与第二传动机构的动力输入端连接，第三驱动机构包括第三电机和第三传动机构，第三电机的动力输出端与第三传动机构的动力输入端连接；位移传感器固定安装在机头上，位移传感器的信号输出端与控制器的信号输入端电连接，控制器的第一指令输出端与第一电机的输入端连接，控制器的第二指令输出端与第二电机的输入端连接，控制器的第三指令输出端与第三电机的输入端连接，控制器的第四指令输出端与显示器的输入端连接。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或
/
和改进：
上述第一传动机构为齿轮齿条机构，第二传动机构为齿轮齿条机构，第三传动机构为齿轮齿条机构。
上述位移传感器为激光位移传感器。
上述支撑架的上端面上安装有
V
型衬垫，
V
型衬垫上设有与管道外壁滚动接触的滚珠。
上述变位机包括水平安装座、竖直支架、夹持器、驱动夹持器上下滑动的第四驱动机构，水平安装座固定安装在工作台上，竖直支架固定安装在水平安装座上，水平安装座上设有滑轨，夹持器安装在滑轨上，第四驱动机构包括液压泵、电磁换向阀和液压油缸，液压泵通过电磁换向阀与液压油缸连接，液压油缸的上端与夹持器的下部连接，液压油缸的下端与水平安装座连接，控制器的第五指令输出端与电磁换向阀的控制端连接。
本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过控制器发送指令，机头携带位移传感器与管道变换不同的相对位置，位移传感器将测量到的数据传入控制器进行计算，得出管道各项参数，并在显示器上进行显示。根据显示器上显示的参数，可以手动或自动调节管道的位置，具体包括调整管道的水平度、调整管道的同心度、调整管道与可移动操作机的平行度；在切割、焊接过程中，实时同步测量，矫正机头与管道的相对位置，消除长管道在旋转过程中的扰动和跳动对切割焊接质量、成型效果的影响，具有安全、省力、简便、高效的特点。
附图说明
附图
1
为本发明最佳实施例的立体结构示意图。
附图
2
为附图
1
中变位机的立体结构示意图。
附图
3
为附图
1
中可移动操作机的立体结构示意图。
附图
4
为附图
1
中支撑架的立体结构示意图。
附图
5
为本发明最佳实施例的电路原理图。
附图中的编码分别为：
1
为工作台，
2
为可移动操作机，
3
为变位机，
4
为支撑架，
5
为机头，
6
为横臂，
7
为立柱，
8
为底座，
9
为第一电机，
10
为第一传动机构，
11
为第二传动机构，
12
为第三传动机构，
13
为
V
型衬垫，
14
为滚珠，
15
为水平安装座，
16
为竖直支架，
17
为夹持器，
18
为液压油缸，
19
为位移传感器，
20
为控制器，
21
为显示器，
22
为第二电机，
23
为第三电机，
24
为电磁换向阀，
25
为管道，
26
为滑架。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图
1
的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
如附图
1
、
2
、
3
、
4
、
5
所示，该管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站包括工作台
1
、可移动操作机
2
、用于夹持管道
25
的变位机
3
、用于支撑管道
25
的支撑架
4
、位移传感器
19
、控制器
20
、显示器
21
，变位机
3
固定安装在工作台
1
的右部，支撑架
4
固定安装在工作台
1
的左部，可移动操作机
2
固定安装在变位机
3
与支撑架
4
之间的工作台
1
上，可移动操作机
2
包括机头
5
、横臂
6
、立柱
7
、底座
8
、驱动横臂
6
前后滑动的第一驱动机构、驱动横臂
6
上下滑动的第二驱动机构、驱动横臂
6
左右运动的第三驱动机构，机头
5
安装在横臂
6
的前端，横臂
6
前后滑动地安装在滑架
26
上，滑架
26
上下滑动地安装在立柱
7
上，立柱
7
滑动地安装在底座
8
上，底座
8
固定安装在工作台
1
上；第一驱动机构包括第一电机
9
和第一传动机构
10
，第一电机
9
的动力输出端与第一传动机构
10
的动力输入端连接，第二驱动机构包括第二电机
22
和第二传动机构
11
，第二电机
22
的动力输出端与第二传动机构
11
的动力输入端连接，第三驱动机构包括第三电机
23
和第三传动机构
12
，第三电机
23
的动力输出端与第三传动机构
12
的动力输入端连接；位移传感器
19
固定安装在机头
5
上，位移传感器
19
的信号输出端与控制器
20
的信号输入端电连接，控制器
20
的第一指令输出端与第一电机
9
的输入端连接，控制器
20
的第二指令输出端与第二电机
22
的输入端连接，控制器
20
的第三指令输出端与第三电机
23
的输入端连接，控制器
20
的第四指令输出端与显示器
21
的输入端连接。在作业前，将管道
25
的右端夹持在变位机
3
上，管道
25
的左端放置在支撑架
4
上，通过控制器
20
发送指令，机头
5
携带位移传感器
19
与管道
25
变换不同的相对位置，位移传感器
19
将测量到的数据传入控制器
20
进行计算，得出管道
25
各项参数，并在显示器
21
上进行显示。根据显示器
21
上显示的参数，可以手动或自动调节管道
25
的位置，具体包括调整管道
25
的水平度、调整管道
25
的同心度、调整管道
25
与可移动操作机
2
的平行度。在切割、焊接过程中，实时同步测量，矫正机头
5
与管道
25
的相对位置，消除长管道
25
在旋转过程中的扰动和跳动对切割焊接质量、成型效果的影响。具体地，在作业前测量管道
25
的管径时，首先将机头
5
上的焊枪调整至垂直朝下，控制器
20
控制第一电机
9
转动，第一电机
9
通过第一传动机构
10
带动机头
5
前后滑动，第一电机
9
带动可移动操作机
2
的横臂
6
沿前后方向来回运动
1
至
2
个周期，在运动中，机头
5
上安装的位移传感器
19
进行实时测量，即可通过扫描回来的数据计算出管道
25
的管径；测量管道
25
的水平度时，首先将机头
5
上的焊枪调整至垂直朝下，焊枪所在位置为管道
25
的管径法线方向上，控制器
20
控制第三电机
23
转动，第三电机
23
通过第三传动机构
12
带动机头
5
左右运动，第三电机
23
带动可移动操作机
2
的横臂
6
左右运动（水平运动），采集至少三个点的位置数据，进行计算，获取管道
25
的水平度；焊接过程中控制的主要是焊枪高度的随动，安装在机头
5
上的位移传感器
19
实时采集数据，并将数据传送至控制器
20
，控制器
20
计算后发送控制指令给第二电机
22
，第二电机
22
转动，第二电机
22
通过第二传动机构
11
带动可移动操作机
2
的横臂
6
上下运动，进行焊枪高度的实时随动。
可根据实际需要，对上述管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站作进一步优化或
/
和改进：
如附图
1
、
2
、
3
、
4
所示，上述第一传动机构
10
为齿轮齿条机构，第二传动机构
11
为齿轮齿条机构，第三传动机构
12
为齿轮齿条机构。齿轮齿条机构具备传动精确、结构稳定可靠的优点。
如附图
1
、
2
、
3
、
4
、
5
所示，上述位移传感器
19
为激光位移传感器。本发明采用的位移传感器
19
为公知公用的激光位移传感器，用激光位移传感器检测管道
25
的水平度、同心度、平行度也均为公知公用的技术手段。
如附图
1
、
2
、
3
、
4
所示，上述支撑架
4
的上端面上安装有
V
型衬垫
13
，
V
型衬垫
13
上设有与管道
25
外壁滚动接触的滚珠
14
。
V
型衬垫
13
上对称地设置有至少两个滚珠
14
，使得滚珠
14
与管道
25
外壁滚动接触，减小摩擦力，同时
V
型衬垫
13
能够更好地对管道
25
外壁进行支撑。
如附图
1
、
2
、
3
、
4
、
5
所示，上述变位机
3
包括水平安装座
15
、竖直支架
16
、夹持器
17
、驱动夹持器
17
上下滑动的第四驱动机构，水平安装座
15
固定安装在工作台
1
上，竖直支架
16
固定安装在水平安装座
15
上，水平安装座
15
上设有滑轨，夹持器
17
安装在滑轨上，第四驱动机构包括液压泵、电磁换向阀
24
和液压油缸
18
，液压泵通过电磁换向阀
24
与液压油缸
18
连接，液压油缸
18
的上端与夹持器
17
的下部连接，液压油缸
18
的下端与水平安装座
15
连接，控制器
20
的第五指令输出端与电磁换向阀
24
的控制端连接。这样，当位移传感器
19
检测到管道
25
的水平度、同心度或平行度需要调整时，控制器
20
发送指令给电磁换向阀
24
，电磁换向阀
24
开启，液压泵将压力油通过电磁换向阀
24
泵送至液压油缸
18
内，液压油缸
18
带动夹持器
17
沿竖直支架
16
上下移动，从而调整管道
25
的水平度、同心度或平行度。
本发明最佳实施例的使用过程：
在测量前，测量管道
25
的管径时，将机头
5
上的焊枪调整至垂直朝下，控制器
20
控制第一电机
9
转动，第一电机
9
通过第一传动机构
10
带动机头
5
前后滑动，第一电机
9
带动可移动操作机
2
的横臂
6
沿前后方向来回运动
1
至
2
个周期，在运动中，机头
5
上安装的位移传感器
19
进行实时测量，即可通过扫描回来的数据计算出管道
25
的管径。
测量管道
25
的水平度时，将机头
5
上的焊枪调整至垂直朝下，焊枪所在位置为管道
25
的管径法线方向上，控制器
20
控制第三电机
23
转动，第三电机
23
通过第三传动机构
12
带动机头
5
左右运动，第三电机
23
带动可移动操作机
2
的横臂
6
左右运动（水平运动），采集至少三个点的位置数据，进行计算，获取管道
25
的水平度。
位移传感器
19
将测量到的数据传入控制器
20
进行计算，得出管道
25
各项参数，并在显示器
21
上进行显示。根据显示器
21
上显示的参数，人工判断是否具备进行下道工序的条件，如果测量的参数在可施工范围内，点击控制器
20
上的用户界面，进行下道工序的工作；如果不具备进行下道工序的条件，则手动或者电动调节管道
25
安装的位置，可以手动或自动调节管道
25
的安装位置，具体包括调整管道
25
的水平度、调整管道
25
的同心度、调整管道
25
与可移动操作机
2
的平行度测量。电动调节时，控制器
20
发送指令给电磁换向阀
24
，电磁换向阀
24
开启，液压泵将压力油通过电磁换向阀
24
泵送至液压油缸
18
内，液压油缸
18
带动夹持器
17
沿竖直支架
16
上下移动，从而调整管道
25
的水平度、同心度或平行度。
在切割、焊接过程中，实时同步测量，矫正机头
5
与管道
25
的相对位置，消除长管道
25
在旋转过程中的扰动和跳动对切割焊接质量、成型效果的影响。焊接过程中控制的主要是焊枪高度的随动，安装在机头
5
上的位移传感器
19
实时采集数据，并将数据传送至控制器
20
，控制器
20
计算后发送控制指令给第二电机
22
，第二电机
22
转动，第二电机
22
通过第二传动机构
11
带动可移动操作机
2
的横臂
6
上下运动，进行焊枪高度的实时随动。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (9)
1.一种管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于包括工作台、可移动操作机、用于夹持管道的变位机、用于支撑管道的支撑架、位移传感器、控制器、显示器，变位机固定安装在工作台的右部，支撑架固定安装在工作台的左部，可移动操作机固定安装在变位机与支撑架之间的工作台上，可移动操作机包括机头、横臂、立柱、底座、驱动横臂前后滑动的第一驱动机构、驱动横臂上下滑动的第二驱动机构、驱动横臂左右运动的第三驱动机构，机头安装在横臂的前端，横臂前后滑动地安装在滑架上，滑架上下滑动地安装在立柱上，立柱滑动地安装在底座上，底座固定安装在工作台上；第一驱动机构包括第一电机和第一传动机构，第一电机的动力输出端与第一传动机构的动力输入端连接，第二驱动机构包括第二电机和第二传动机构，第二电机的动力输出端与第二传动机构的动力输入端连接，第三驱动机构包括第三电机和第三传动机构，第三电机的动力输出端与第三传动机构的动力输入端连接；位移传感器固定安装在机头上，位移传感器的信号输出端与控制器的信号输入端电连接，控制器的第一指令输出端与第一电机的输入端连接，控制器的第二指令输出端与第二电机的输入端连接，控制器的第三指令输出端与第三电机的输入端连接，控制器的第四指令输出端与显示器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于第一传动机构为齿轮齿条机构，第二传动机构为齿轮齿条机构，第三传动机构为齿轮齿条机构。
3.根据权利要求1或2所述的管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于位移传感器为激光位移传感器。
4.根据权利要求1或2所述的管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于支撑架的上端面上安装有V型衬垫，V型衬垫上设有与管道外壁滚动接触的滚珠。
5.根据权利要求3所述的管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于支撑架的上端面上安装有V型衬垫，V型衬垫上设有与管道外壁滚动接触的滚珠。
6.根据权利要求1或2所述的管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于变位机包括水平安装座、竖直支架、夹持器、驱动夹持器上下滑动的第四驱动机构，水平安装座固定安装在工作台上，竖直支架固定安装在水平安装座上，水平安装座上设有滑轨，夹持器安装在滑轨上，第四驱动机构包括液压泵、电磁换向阀和液压油缸，液压泵通过电磁换向阀与液压油缸连接，液压油缸的上端与夹持器的下部连接，液压油缸的下端与水平安装座连接，控制器的第五指令输出端与电磁换向阀的控制端连接。
7.根据权利要求3所述的管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于变位机包括水平安装座、竖直支架、夹持器、驱动夹持器上下滑动的第四驱动机构，水平安装座固定安装在工作台上，竖直支架固定安装在水平安装座上，水平安装座上设有滑轨，夹持器安装在滑轨上，第四驱动机构包括液压泵、电磁换向阀和液压油缸，液压泵通过电磁换向阀与液压油缸连接，液压油缸的上端与夹持器的下部连接，液压油缸的下端与水平安装座连接，控制器的第五指令输出端与电磁换向阀的控制端连接。
8.根据权利要求4所述的管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于变位机包括水平安装座、竖直支架、夹持器、驱动夹持器上下滑动的第四驱动机构，水平安装座固定安装在工作台上，竖直支架固定安装在水平安装座上，水平安装座上设有滑轨，夹持器安装在滑轨上，第四驱动机构包括液压泵、电磁换向阀和液压油缸，液压泵通过电磁换向阀与液压油缸连接，液压油缸的上端与夹持器的下部连接，液压油缸的下端与水平安装座连接，控制器的第五指令输出端与电磁换向阀的控制端连接。
9.根据权利要求5所述的管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站，其特征在于变位机包括水平安装座、竖直支架、夹持器、驱动夹持器上下滑动的第四驱动机构，水平安装座固定安装在工作台上，竖直支架固定安装在水平安装座上，水平安装座上设有滑轨，夹持器安装在滑轨上，第四驱动机构包括液压泵、电磁换向阀和液压油缸，液压泵通过电磁换向阀与液压油缸连接，液压油缸的上端与夹持器的下部连接，液压油缸的下端与水平安装座连接，控制器的第五指令输出端与电磁换向阀的控制端连接。
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