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CN101774097A - 一种数控钢管组焊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种数字控制的钢管组焊装置，由数控系统集中控制回转机构、径向支撑和自动焊接装置，使回转机构采用数控方式进行回转速度、角度和周长的控制，径向支撑由数控方式进行分组或单独的支撑行程位移控制，回转机构和自动焊接装置在数控系统的支持下实现钢管安装环缝自动焊接，形成高度自动化程序化的制造安装作业，有利于实现精确的程序控制和连续作业，提高工作质量和效率，并降低人工劳动强度。

Description

一种数控钢管组焊装置
技术领域
本发明属于机械制造领域，涉及了一种数字控制的钢管组焊装置，其作用是大型钢管组焊过程的自动调整和控制。
技术背景
大型钢管台车可以在现场进行大型或超大型钢管的现场制造安装，在中国专利CN2917917(申请号200520035203.0)及CN1803567A(申请号200610020101.0)提出了相应的机构解决其工艺过程的关键设备，使水平状态的钢管制造和安装机械化得以实现。其优点是提高了大型钢管制造的机械化程度和焊接自动化水平，同时可以减少钢管吊装和运输的难度，降低生产成本，尤其适用于在隧洞内的大型钢管工程应用，可以获得稳定的焊接质量和高效率生产。因钢管组焊过程中必然需要在半径方向进行调节和控制，而采用简单的螺杆调节结构时，人员操作不便效率较低，采用普通的液压油缸调节时，不能进行多位置尺寸的控制，而另一方面，钢管组焊回转过程通常采用人工操作控制的方式，不能根据构件的位置和尺寸关系实行精确的控制。
由此可见，在大型钢管台车中存在以下不足：1)径向控制方式简单导致人工操作复杂；2)不能直观显示尺寸和精确控制；3)工作效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字控制的钢管组焊装置，实现钢管制造过程中速度和位移量的检测控制，有利于实现精确的程序控制和连续作业，提高工作质量和效率，并降低人工劳动强度。
本发明的目的是这样实现的：一种具有固定机构、回转机构、径向支撑和自动焊接装置等组成的钢管组焊装置，其特征在于，所述的钢管组焊装置由数控系统集中控制，所述的回转机构采用数控方式进行回转速度、角度和周长的控制，所述的径向支撑由数控方式进行分组或单独的支撑行程位移控制，所述的回转机构和自动焊接装置在数控系统的支持下实现钢管安装环缝自动焊接。
所述的数控系统由工控机、电机驱动卡、显示器、数据采集卡等单元组成，以工控机作为系统控制的核心，通过DI/DO模块来接受操作人员的按键指令及外围开关状态的输入，控制电机、液压阀、继电器、接触器等的动作。
所述的回转机构，配以变频器驱动异步电动机、伺服电机或液压伺服马达，以控制转速变化，实时启停，以光电编码器输出位置信号，实现旋转过程中钢管或瓦片转动的角速度、线速度控制，实现转动角度或圆周位移量的标定等，为环缝焊接自动控制系统提供基本的参数。所述的径向支撑收缩，在数控系统的支持下回转机构和自动焊接装置在钢管内转动，实时检测自动焊接装置上焊枪的转动速度、角度和圆周方向位移量等参数，实现钢管安装环缝焊接自动控制。
所述的径向支撑的行程检测控制，每个油缸既可单独动作，也可同时动作，通过数据采集卡获取位移传感器的位置信号，用磁致伸缩传感器作为位移传感器，其位置信号接入数据采集卡，必要的位置数据显示在显示器上，控制接线采用有线插口。在组焊过程中，钢管内的径向支撑可以根据控制系统指令完成尺寸的自动调节，使钢管圆度达到技术标准要求。
与现有的技术相比，本发明采用以数字集控系统，实现机械自动化作业，形成高度自动化程序化的制造安装作业，工作效率得到进一步提高，并可以降低劳动强度。
附图说明
图1是一种钢管组焊装置的数控系统图。
图2是一种水平位置钢管的数控液压组焊设备结构图。
图3是一种空间位置钢管的数控液压组焊设备结构图。
具体实施方式
实施例1：如图2所示的钢管组焊设备，由主梁(1)、支腿(2)、移动框架(3)、钢管组焊装置(4)等组成，钢管组焊装置(4)由数控系统(5)、回转机构(6)、径向支撑(7)和自动焊接装置(8)构成，通过数控系统(5)的集中控制实现对回转机构(6)的全部电机、径向支撑(7)的所有电磁阀操作，回转机构(6)按照操作指令进行定速回转、分角度程序运行，使瓦片或钢管旋转并可实现周长方向的位移量控制，在瓦片拼装过程中，安装一片之后一个瓦片的位移量，进行下一个瓦片拼装，依次旋转即可按照设定程序将多个瓦片组装成钢管，在钢管调整和焊接过程中，数控操作实现不同旋转速度要求。径向支撑(7)由数控方式进行分组或单独的支撑行程位移控制，既可以更具瓦片或钢管的曲率自动调整半径，也可以进行钢管圆度的精确调整。在多节钢管安装固定之后，收缩径向支撑(7)，在支撑前端安装自动焊接装置(8)，在数控系统(5)的支持下回转机构(6)和自动焊接装置(8)在钢管内转动工作，实现垂直面的环缝全自动焊接。
以上钢管组焊设备由于具备了数控液压钢管组焊装置，在水平位置的钢管制造或安装过程中实现程序化、自动化作业，可连续高效地进行长大尺寸钢管制造。
实施例2：如图2所示的钢管组焊设备，由主梁(1)、支腿(2)、卷扬升降机构(9)、钢管组焊装置(4)等组成，钢管组焊装置(4)由数控系统(5)、回转机构(6)、径向支撑(7)和自动焊接装置(8)构成，设备可以在卷扬升降机构(9)等的作用下实现弯管、斜管的组圆和安装，而通过数控系统(5)的集中控制实现对回转机构(6)的全部液压马达、径向支撑(7)的所有电磁阀操作，回转机构(6)按照操作指令进行定速回转、分角度程序运行，使瓦片或钢管旋转并可实现周长方向的位移量控制，在瓦片拼装过程中，安装一片之后一个瓦片的位移量，进行下一个瓦片拼装，依次旋转即可按照设定程序将多个瓦片组装成钢管，在钢管调整和焊接过程中，数控操作实现不同旋转速度要求。径向支撑(7)由数控方式进行分组或单独的支撑行程位移控制，既可以更具瓦片或钢管的曲率自动调整半径，也可以进行钢管圆度的精确调整。在多节钢管安装固定之后，收缩径向支撑(7)，在支撑前端安装自动焊接装置(8)，在数控系统(5)的支持下回转机构(6)和自动焊接装置(8)在钢管内转动工作，实现垂直面的环缝全自动焊接。钢管组焊一节设备整体提升一节。
由于钢管组焊设备具备了空间弯管、斜管组焊功能，实现了空间任意位置的钢管现场组焊和安装过程中实现程序化、自动化连续作业。

Claims (8)

1.一种由回转机构、径向支撑和自动焊接装置等组成的钢管组焊装置，其特征在于，所述的钢管组焊装置具有数控系统，所述的回转机构采用数控方式进行回转速度、角度和周长的控制，所述的径向支撑由数控方式进行分组或单独的支撑行程位移控制，所述的回转机构和自动焊接装置在数控系统的支持下实现钢管安装环缝自动焊接。
2.如权利要求1所述的钢管组焊装置，其特征在于，所述的数控系统的硬件由工控机、电机驱动卡、显示器、数据采集卡等单元组成，以工控机作为系统控制的核心，通过DI/DO模块来接受操作人员的按键指令及外围开关状态的输入，控制液压阀、继电器、接触器等的动作。
3.如权利要求1所述的钢管组焊装置，其特征在于，所述的回转机构具有变频器驱动异步电动机、伺服电机或液压伺服马达，实现实现旋转过程中钢管或瓦片转动的角速度、线速度控制，并实现钢管或瓦片转动角度或圆周位移量控制。
4.如权利要求1所述的钢管组焊装置，其特征在于，所述的径向支撑具有行程检测控制装置。
5.如权利要求1、3所述的钢管组焊装置，其特征在于，所述的径向支撑具有多个油缸，油缸通过数控系统及电磁阀实现单独、分组或同时动作。
6.如权利要求1、2、4、5所述的钢管组焊装置，其特征在于，所述的油缸采用内置或外置式的磁致伸缩传感器作为位移传感器，其位置信号接入数据采集卡，工控机通过数据采集卡获取位移传感器的位置信号，并在显示器上显示。
7.如权利要求1、2、3、4、5、6所述的钢管组焊装置，其特征在于，所述的径向支撑收缩，在数控系统的支持下回转机构和自动焊接装置在钢管内转动，实时检测自动焊接装置上焊枪的转动速度、角度和圆周方向位移量等参数，实现钢管安装环缝焊接自动控制。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的钢管组焊装置，其特征在于，所述的钢管组焊装置适用于空间钢管的连续组焊。
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