钢管预焊机全程跟踪自动调整系统及其控制方法
【专利摘要】本发明型提供的钢管预焊机全程跟踪自动调整系统，由于应用了比例溢流阀与比例电磁换向阀、压力传感器、电气控制、焊接技术相结合的系统，能把比例溢流阀的盲区压力作用于主油缸的起始压力卸荷降低，使得主油缸的初始压力不足以对钢板及其机械部位造成损伤，从而解决了现有技术中超厚度、超薄、超小、超大规格难控制焊接质量的钢管，解决了出现的被压弯及被压出痕迹或在钢管焊接移动时出现错边而无法焊接等问题，极大地节省了成本人力资源，并减少了钢板的废品率，极大的实现了自动化，提高了生产效率。
【专利说明】 钢管预焊机全程跟踪自动调整系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于型属于制管行业的钢管预焊机控制系统【技术领域】，具体涉及各种不同规格的钢管在自动焊接钢管的整个过程中进行跟踪调整消除焊接过程中焊接缺陷及焊接时错边的钢管预焊机全程跟踪自动调整系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在早年的直缝埋弧焊钢管生产中没有预焊，直到第二代UOE焊管机组中才开始涌现了预焊机，但此时的预焊为间断式焊接，间距约300mm，到了 UOE焊管机组发展的第三代(1968?1979年问)，预焊得到了极大的注重和发展，已将不陆续形式变为陆续形式，此阶段的预焊技术为当代预焊技术奠定了基础。从钢管的品质标准中也可反映出预焊技术的发展，在最新的有关海洋、低平和酸性条件用管标准IS03183— 3和GB/T9711.3的6.3款中，已明确提出不准许采用断续点焊，注明了预焊形式对钢管品质的主要性。
[0003]目前，随着我国西气东输项目的顺利实施，对输气管道的需求量日益增长，同时对输气管道的质量要求也更加严格。大型管件加工、焊接设备中的钢管预焊机是输送油、气直缝钢管生产线中的关键专用设备，它的作用有下述:在油、气输送过程中如果焊接问题没有达到所需的焊接强度，其经济损失是无法估计的。焊接决定着钢管在焊接过程中的焊接焊缝的质量、强度起到了重要的作用，根据管径的不同规格使之达到有关标准或使用要求，以往钢管预焊机在焊接过程中焊接都是人工进行调整，在焊接时不但误时也耗材也费人力资源，也在焊接质量上大多数焊接成品都达不到钢管质量的要求。形成这些原因有2条:第I条:在焊接中进行人工焊接，在人工焊接时由于焊接会产生大量的焊接气泡、也会产生焊雾对人的视力影响再加上劳动强度大，在长时间的焊接过程中人的劳动体力也会下降焊接质量也会下降，同时在焊接过程中由于焊接产生的焊接气泡而使整个焊接焊缝质量无法保证。第2条:在电气控制和液压系统采用了操作开关控制及电液换向阀来控制，在压制钢管时无法达到同步或检查压力时只能靠人为的看压力表和经验值来进行操作。在压制过程中会使不同规格的钢管表面损伤、变形或焊接上不合格等问题严重影响质量，也是整个钢管作废。在系统泄压和返程也因为采用电液换向阀在泄压时不能够进行调整，泄压时换向阀瞬间换向而产生冲击声，在泄荷冲击产生的瞬间的同时回油路中也产生了大量油膜而影响整个机床的稳定性，也影响了整个机床在焊接过程中的焊接质量和使用，对于操作者的要求也很高。在焊接过程中由于人工控制和操作在焊接的质量上无法保证，只是靠检查手段进行控制质量问题，人工控制与操作无法保证钢管在焊接上出现缺陷等问题。也因为检查手段有限及在人力和资源上也是一种极大的浪费，生产及加工成本也大幅度的提高，带来的生产利润也有限。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种既可跟踪焊接钢管全过程中的时时进行监控焊接质量及压力、焊缝的变化又能根据焊接的压力和焊接的质量焊缝的均匀和标准，消除了在因保压结束后再泄压过程中产生的冲击的钢管预焊机全程跟踪自动调整系统，本发明还提供上述钢管预焊机全程跟踪自动调整系统的控制方法。
[0005]为解决本发明的技术问题采用如下技术方案:
一种钢管预焊机全程跟踪自动调整系统，包括与钢管预焊机机头连接的红外线检查传感器，所述红外线检查传感器与PLC连接通过PLC信息转化进行操作屏控制，所述操作屏主要实现人机交换信息，所述操作屏连接钢管预焊机焊枪跟踪驱动电机；还包括对焊接钢管压制保压系统，所述对焊接钢管压制保压系统包括在钢管预焊机主缸进油路上设置比例压力阀，比例压力阀把数字信号传化为模拟信号传输给操作屏来实现控制钢管预焊机主缸进油路压力的大小，所述比例压力阀和比例电磁换向阀分别和压力传感器连接，通过压力传感器将采集的压力和流量大小通过PLC将数字信号转化为模拟信息传输给操作屏进行控制，所述比例电磁换向阀通过PLC信号转化传输给操作屏，比例电磁换向阀通过控制焊接压辊合缝压力的大小，比例电磁换向阀通过把压力数字信号转化为模拟信息传输给操作屏来时时控制比例换向的开口大小来控制压辊压在焊接过程中的焊接质量，所述比例电磁换向阀与压力传感器连接，所述压力传感器设置在钢管预焊机的油缸的进油口，所述压力传感器与操作屏连接。
[0006]所述红外线检查传感器的型号为VDM18-300/20/88/122/151。
[0007]所述主油缸进油管路分别并联上腔安全阀和下腔安全阀，进行系统压力安全保护，在油泵出油口设有比例溢流阀进行主压力控制，在油缸进油和出油分别设有比例电磁换向阀和压力传感器，分别进行控制和检测进油路和出油路的油流大小和压力大小。
[0008]所述红外线检查传感器与控制机的图像采集卡连接，所述控制机的图像采集卡连接PLC和操作屏。
[0009]一种钢管预焊机全程跟踪自动调整系统的控制方法，所述红外线检查传感器在钢管预焊机焊接时对待钢管焊缝状况和焊接品质的监测，与红外线检查传感器通过PLC连接的控制机的图像采集卡反馈待焊焊缝的内坡口形状参数传输给操作屏，操作屏控制来调整焊接的位置及坡口的大小，操作屏里的PLC将数字给定转化为脉冲信号传输给钢管预焊机焊枪跟踪驱动电机，钢管预焊机焊枪跟踪驱动电机随给定信号移动焊枪跟踪焊缝运动，操作屏同时数字检测和监控焊枪焊接位置；同时对焊接钢管压制保压，油泵打出的油流经钢管预焊机主缸进油路上的比例压力阀进行压力控制，油流再经过比例电磁换向阀控制钢管预焊机主缸的行程，通过钢管预焊机主缸上的光栅尺检查钢管预焊机主缸下行过程中的位移，通过PLC将光栅尺的移动位置数字信号传化为模拟信息给操作屏，操作屏数字化显示钢管预焊机主缸下行过程中的位移，根据钢管预焊机主缸下行过程中的位移调整比例电磁换向阀的开口，来控制不同油缸而达到油缸的同步，钢管预焊机主缸进油口的压力传感器对钢管预焊机主缸里压力进行检查，当压力传感器对钢管预焊机主缸里压力检测值达到操作屏设置的压力值，钢管预焊机主缸自动停止，红外线检查传感器控制焊枪进行自动焊接。
[0010]所述主油缸进油管路分别并联上腔安全阀和下腔安全阀，上腔安全阀和下腔安全阀分别安装在上腔油路和下腔油路控制的液压系统中，上腔安全阀和下腔安全阀分别控制由于系统油路中卡阀而使控制压辊的油缸压力超出使用范围。
[0011]本发明所述钢管预焊机全程跟踪系统是先将钢管管坯进行合缝，随后进行陆续气体保护焊，通过操作屏上的操作按钮进行压制操作。在压制保压过程中油流经过比例压力阀进行压力控制，油流再经过比例电磁换向阀控制油缸的行程，在油缸的下行过程中系统把数字信号转化成模拟信号传入PLC控制光栅尺检查油缸下行过程中的位移，进行调整比例阀的开口来控制不同油缸而达到油缸的同步。当压辊压制到钢管时系统进行建压压力通过传感器对油缸里压力进行检查，如果达到需要的压力时自动停止。焊头上红外线传感器检查焊缝进行自动焊接，压辊的压力通过压力传感器检查着焊接过程中的每一个点的焊接压力，随时自动进行调整压制钢管的压力同时焊头上的红外线传感器随时检查着焊缝的变化进行调整。使焊缝不具有焊偏、气孔、裂纹、夹渣、烧穿及背面焊瘤等瑕疵的焊接缺陷。
[0012]在液压系统压力控制通过比例溢流阀进行控制，进油控制通过管路与比例电磁换向阀、压力传感器连接，其回油端与油箱连接。比例电磁换向阀的控制油口分别和各个钢管预焊机主缸的有杆腔和无杆腔相连接，一组油缸一组比例电磁换向阀和压力传感器，时刻进行各个油缸行程、压力等参数的检查，在不同规格的钢管时需要的压力和油缸行程不同时，设定的各参数也各不相同，根据不同规格的钢管进行调整参数和焊接当各个油缸及压力进行达到需要的压力和行程时进行焊接过程，在焊接时如果各个钢管由于变形的不同而需要的压力及油缸的行程控制不同在压力和行程上进行自动化调整，在操作屏幕上显示焊接检测过程中的各个点的不同压力和行程参数。在超出设定参数时进行自动调整达到设定的参数，达到合格的产品。也为各种不同规格的钢管提供着不同的参考数据，为以后的质量及使用作为参数依据。
[0013]本发明型提供的上述钢管预焊机全程自动跟踪调整系统，由于应用了比例溢流阀与比例电磁换向阀、压力传感器、电气控制、焊接技术相结合的系统，能把比例溢流阀的盲区压力作用于主油缸的起始压力卸荷降低，使得主油缸的初始压力不足以对钢板及其机械部位造成损伤，从而解决了现有技术中超厚度、超薄、超小、超大规格难控制焊接质量的钢管，解决了出现的被压弯及被压出痕迹或在钢管焊接移动时出现错边而无法焊接等问题，极大地节省了成本人力资源，并减少了钢板的废品率，极大的实现了自动化，提高了生产效率。“钢管预焊机全程跟踪调整系统”，是采用了自动化的控制，其特点是在控制、更换与维修方便、结构紧凑、动作灵敏、工作稳定可靠，特别是各种不同规格的钢管焊接方面的焊接上保证了其焊接的质量和控制了废品率，也使其保证质量的前提下降低、操作者的要求，是设计更人性化和合理化、自动化。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明原理图；
图中:I一动力单元；2—比例压力阀；3—钢管预焊机主缸；4一压力传感器；5—上腔安全阀；6—比例电磁换向阀；7—下腔安全阀。
【具体实施方式】
[0015]
下面结合附图对本发明型进行进一步详细说明:
如图1所示，一种钢管预焊机全程跟踪自动调整系统，包括与钢管预焊机机头连接的红外线检查传感器，红外线检查传感器与控制机的图像采集卡连接。红外线检查传感器的型号为VDM18-300/20/88/122/151。红外线检查传感器与操作屏连接，操作屏主要实现人机交换信息，通过PLC传输给操作屏内，操作屏连接钢管预焊机焊枪跟踪驱动电机；还包括对焊接钢管压制保压系统，其中对焊接钢管压制保压系统包括由动力单元1、比例溢流阀2、油缸3、压力传感器4、上腔安全阀5、比例电磁换向阀6、下腔安全阀7组成；在钢管预焊机的油缸3进油路上设置比例压力阀2，比例压力阀2连接比例电磁换向阀6，比例电磁换向阀6连接操作屏，比例电磁换向阀6与压力传感器4连接，比例电磁换向阀6连接比例压力阀2，比例压力阀2连接操作屏，压力传感器4设置在钢管预焊机主油缸进油口。主油缸进油管路分别并联上腔安全阀5和下腔安全阀7。
本发明在压辊压下管坯的收缩挤压合缝时根据不同规格的钢管需要的压力不同，系统的压力通过动力单元I建立压力，再通过比例压力阀2进行着需要的压力控制，达到需要压力时，油液通过比例电磁换向阀6进入钢管预焊机主缸3进行下行和保压，当压力达到需要压力时进行保压时压力传感器4给控制电器系统信号进行保压，保证管坯合缝为一个心愿的圆形合缝。油缸的上下移动，从而保证钢管焊接坡口达到焊接要求。压辊实现对管坯的挤压合缝。为了保证管坯合缝的稳定每组压辊在压制过程中比例压力阀2进行着不同程度的调整使油缸同步，钢管换规格调型时再利用液压力开锁，其径向依托液压力锁紧，保证合缝品质。钢管预焊机主缸3的上腔油口设有油压压力传感器，压力传感器事先设定有压力跟踪值；保压结束后钢管预焊机主缸3进行卸压，钢管预焊机主缸3上腔的压力经上腔比例电磁换向阀6进行卸荷。为了在避免在钢管预焊机主缸3在加压结束时卸压过程中由于压力卸不干净，在工作的过程中在油缸上腔建起高压力，故在比例电磁换向阀6在泄压时进行阀的开口进行小的开口，比例电磁换向阀6的开口使根在操作屏上控制比例电磁换向阀6的电压的大小来控制比例电磁换向阀6的开口使压力油液卸荷完后钢管预焊机主缸3返程到上死点。在整个焊接过程中油泵控制压力通过比例压力阀2通压力传感器检4查的压力来控制其油泵压力的大小，再通过比例电磁换向阀6的压力传感器来控制其压辊的工作过程中压辊在钢管表面上的压力大小。当压辊对钢管压紧后，操作屏启动焊枪开始按钮，在焊接过程中焊枪的焊接过程通过图像采集卡时时检查焊接过程和焊接质量，在操作屏幕上的参数范围来调整焊机。当焊接结束时操作屏对其控制压辊压力给操作命令，使其通过压力传感器4来控制比例电磁换向阀6使其泄压，压辊返程的同时。在操作屏上操作钢管预焊机返程按钮使其返程。
[0016]如果没有通过比例压力阀2、比例电磁换向阀6、压力传感器4进行控制压力钢管就会出现严重的错边，出现钢管错边时会出现直接导致钢管的降级或报废。所以，通过钢管预焊机全程跟踪自动调整系统预焊时要就可以控制压力的变化严厉控制错边量，压辊调整不到位(压辊的周向角度不对，或以管坯核心线为轴线，左右压辊不对称)。焊接过程中会出现背面焊瘤，若清除，耗时，影响生产过程的平常进行；牵扯不清除，影响内焊焊接成型及内焊焊缝的跟踪。烧穿，影响内外焊品质，需填补。
[0017]产生背面焊瘤和烧穿的缘由，在调整过程中压力调整出现问题合缝不紧，也有可能是液压系统压力过低；预焊做工参数抉择不当。必定的焊接电流和电弧电压要配以适当的焊接速度，线能量过大或焊速过低，都易产生背面焊瘤和烧穿气孔。
【权利要求】
1.一种钢管预焊机全程跟踪自动调整系统，其特征在于:包括与钢管预焊机机头连接的红外线检查传感器，所述红外线检查传感器与操作屏连接，所述操作屏主要实现人机交换信息，所述操作屏与PLC连接，所述操作屏连接钢管预焊机焊枪跟踪驱动电机；还包括对焊接钢管压制保压系统，所述对焊接钢管压制保压系统包括在钢管预焊机主缸进油路上设置比例压力阀，所述比例压力阀连接操作屏，所述比例压力阀连接比例电磁换向阀，所述比例电磁换向阀连接操作屏，所述比例电磁换向阀与压力传感器连接，所述压力传感器设置在钢管预焊机的油缸的进油口，所述压力传感器与操作屏。
2.根据权利要求1所述的钢管预焊机全程跟踪自动调整系统，其特征在于:所述红外线检查传感器的型号为VDM18-300/20/88/122/151。
3.根据权利要求1所述的钢管预焊机全程跟踪自动调整系统，其特征在于:所述主油缸进油管路分别并联上腔安全阀和下腔安全阀。
4.根据权利要求1所述的钢管预焊机全程跟踪自动调整系统，其特征在于:所述红外线检查传感器与控制机的图像采集卡连接，所述控制机的图像采集卡连接PLC和操作屏。
5.上述任一钢管预焊机全程跟踪自动调整系统的控制方法，其特征在于:所述红外线检查传感器在钢管预焊机焊接时对待钢管焊缝状况和焊接品质的监测，红外线检查传感器检测的参数传输给PLC，再通过PLC将数字给定信号转化为脉冲信号传输操作屏对钢管预焊机焊枪跟踪驱动电机，钢管预焊机焊枪跟踪驱动电机随给定信号移动焊枪跟踪焊缝运动，操作屏同时数字检测和监控焊枪焊接位置；同时对焊接钢管压制保压系统对焊接钢管压制保压，油泵打出的油流经钢管预焊机主缸进油路上的比例压力阀进行压力控制，油流再经过比例电磁换向阀控制钢管预焊机主缸的行程，在钢管预焊机主缸的下行过程中，通过钢管预焊机主缸上的光栅尺检查钢管预焊机主缸下行过程中的位移，通过PLC将光栅尺的移动位置数字信号传化为模拟信息给操作屏，操作屏数字化显示钢管预焊机主缸下行过程中的位移，根据钢管预焊机主缸下行过程中的位移调整比例电磁换向阀的开口，来控制不同钢管预焊机主缸而达到油缸的同步，钢管预焊机主缸进油口的压力传感器对钢管预焊机主缸里压力进行检查，当压力传感器对钢管预焊机主缸里压力检测值达到操作屏设置的压力值，钢管预焊机主缸自动停止，红外线检查传感器控制焊枪进行自动焊接。
6.根据权利要求5所述的钢管预焊机全程跟踪自动调整系统的控制方法，其特征在于:所述钢管预焊机主缸进油管路分别并联上腔安全阀和下腔安全阀，上腔安全阀和下腔安全阀分别安装在上腔油路和下腔油路控制的液压系统中，上腔安全阀和下腔安全阀分别控制由于系统油路中卡阀而使控制压辊的油缸压力超出使用范围。
【文档编号】B23K9/235GK104493345SQ201410661869
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】窦高强, 吕毓军, 杜海波, 苏双合, 王永利 申请人:天水锻压机床(集团)有限公司