螺旋焊管自动切管方法与流程

本发明属于焊管切割技术领域，更具体地说，是涉及螺旋焊管自动切管方法。

背景技术：

在螺旋焊管一步法生产过程中，焊管经过内外焊成型之后，需通过切管设备切割为不同单位长度的焊管，并运送到焊管精整区域，加工成合格焊管。在这个过程中，需要经过定尺位置的调整、定尺长度数值确认、切管随行机构同步、切割启弧和停弧以及输送辊道快速脱离等操作。由于每个钢卷所能制成焊管的长度不同，并且多个钢卷需要对头连接，传统的采用人工输入每次切管的长度，但由于焊管的长度以及相对应切管的根数均无法预计，造成的后果是剩余的钢料过多，资源浪费较为严重，最终导致生产成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供螺旋焊管自动切管方法，旨在解决切管的根数以及相对应的多个焊管的长度均无法预计，使得剩余的钢料过多，资源浪费较为严重，导致生产成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供螺旋焊管自动切管方法，包括：

根据钢卷的长度以及预设的成型角确定预制焊管的总长度；选取预制焊管的多个单位长度；

当不需要切除钢卷对头时，根据多个所述单位长度在所述总长度的范围内确定出焊管的目标切管根数；

当需要切除钢卷对头时，由所述钢卷的宽度以及所述成型角确定出对头长度，根据多个所述单位长度在所述总长度剔除所述对头长度的范围内确定出目标切管根数；

由所述钢卷加工制作为螺旋焊管，按照所述目标切管根数相对应的单位长度依次对所述螺旋焊管进行切割，并确定出所述螺旋焊管用于与下一钢卷连接的剩余长度。

作为本申请另一实施例，所述按照所述目标切管根数相对应的单位长度依次对所述螺旋焊管进行切割包括：

通过定尺小车测量所述螺旋焊管的长度；

当所述螺旋焊管的长度与相对应的单位长度相同时，控制切管机构进行切管。

作为本申请另一实施例，所述总长度的计算公式为：

l2＝l1×cosα

其中，l2表示预制焊管的所述总长度，l1表示所述钢卷的长度，α表示预制焊管的所述成型角。

作为本申请另一实施例，所述根据多个所述单位长度在所述总长度的范围内确定出焊管的目标切管根数包括：

根据所述总长度结合多个所述单位长度确定出切管根数的取值范围；在所述取值范围内确定出不同切管根数所对应的总的切管长度；

选取总的切管长度中小于所述总长度的最大值作为目标焊管长度，所述目标焊管长度所对应的焊管数量即为目标切管根数。

作为本申请另一实施例，所述取值范围的表达式为：

其中，n表示切管根数，l5表示多个所述单位长度的最小值，l6表示多个所述单位长度的最大值。

作为本申请另一实施例，所述对头长度的计算公式为：

l4＝l3×sinα

其中，l4表示焊管的所述对头长度，l3表示所述钢卷的宽度，α表示预制焊管的所述成型角。

作为本申请另一实施例，所述根据多个所述单位长度在所述总长度剔除所述对头长度的范围内确定出目标切管根数包括：

在所述总长度剔除所述对头长度的基础上确定出切管根数的取值范围；在所述取值范围内确定出不同切管根数所对应的总的切管长度；

选取总的切管长度中小于所述总长度的最大值作为目标焊管长度，所述目标焊管长度所对应的焊管数量即为目标切管根数。

作为本申请另一实施例，所述取值范围的表达式为：

其中，n表示切管根数，l5表示多种所述单位长度的最小值，l6表示多种所述单位长度的最大值。

作为本申请另一实施例，在并确定出所述螺旋焊管用于与下一钢卷连接的剩余长度之后包括：

根据所述总长度和最终的切管长度确定出焊管的切割剩余量l7；

由所述切割剩余量l7和下一钢卷的总长度确定出修正总长度，按照所述修正总长度确定修正切管根数；

所述修正总长度为：

l8＝l9+l7

其中，l8表示所述修正总长度，l9表示下一钢卷的总长度。

作为本申请另一实施例，所述修正切管根数的取值范围的表达式包括：

当不需要切除钢卷对头时，

当需要切除钢卷对头时，

其中，n1表示所述修正切管根数。

本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明螺旋焊管自动切管方法中首先根据钢卷的长度和预设的成型角确定预制焊管的总长度。在切管之前确定预制焊管的多个单位长度。当不需要切除钢卷对头时，根据多个单位长度在总长度的范围内确定出焊管的目标切管根数。当需要切除钢卷对头时，由钢卷的宽度以及成型角确定出对头长度，根据多个单位长度在总长度剔除对头长度的范围内确定出目标切管根数。由钢卷加工制作为螺旋焊管，按照目标切管根数相对应的单位长度依次对螺旋焊管进行切割，并确定出螺旋焊管用于与下一钢卷连接的剩余长度。本申请中在进行切管之前即可确定出焊管总长度，根据是否切除钢卷对头提出确定目标切管根数的不同方法，按照目标切管根数相对应的单位长度依次对螺旋焊管进行切割，无需人工依次手动输入焊管的长度，同时根据目标切管根数以及单位长度即可确定出螺旋焊管的剩余长度，由于焊管为连续生产，通过分析下一个钢卷的总长度结合剩余长度，即可循环确定出下一目标切管根数，在保证连续生产的基础上，确定出合理的切管根数，避免了人工控制切管长度时，易造成剩余的钢卷长度较长从而造成的钢料的浪费的问题，进而降低了钢卷的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的螺旋焊管自动切管方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的螺旋焊管自动切管方法进行说明。螺旋焊管自动切管方法，包括：

根据钢卷的长度以及预设的成型角确定预制焊管的总长度；选取预制焊管的多个单位长度。

当不需要切除钢卷对头时，根据多个单位长度在总长度范围内确定出焊管的目标切管根数。

当需要切除钢卷对头时，由钢卷的宽度以及成型角确定出对头长度，根据多个单位长度在总长度剔除对头长度的范围内确定出目标切管根数。

由钢卷加工制作为螺旋焊管，按照目标切管根数相对应的单位长度依次对螺旋焊管进行切割，并确定出螺旋焊管用于与下一钢卷连接的剩余长度。

本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明螺旋焊管自动切管方法中首先根据钢卷的长度和预设的成型角确定预制焊管的总长度。在切管之前确定出预制焊管的多个单位长度。当不需要切除钢卷对头时，根据多个单位长度在总长度的范围内确定出焊管的目标切管根数。当需要切除钢卷对头时，由钢卷的宽度以及成型角确定出对头长度，根据多个单位长度在总长度剔除对头长度的范围内确定出目标切管根数。由钢卷加工制作为螺旋焊管，按照目标切管根数相对应的单位长度依次对螺旋焊管进行切割，并确定出螺旋焊管用于与下一钢卷连接的剩余长度。本申请中在进行切管之前即可确定出焊管总长度，根据是否切除钢卷对头提出确定目标切管根数的不同方法，按照目标切管根数相对应的单位长度依次对螺旋焊管进行切割，无需人工依次手动输入焊管的长度，同时根据目标切管根数以及单位长度即可确定出螺旋焊管的剩余长度，由于焊管为连续生产，通过分析下一个钢卷的总长度结合剩余长度，即可循环确定出下一目标切管根数，在保证连续生产的基础上，确定出合理的切管根数，避免了人工控制切管长度时，易造成剩余的钢卷长度较长从而造成的钢料的浪费的问题，进而降低了钢卷的生产成本。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，按照目标切管根数相对应的单位长度依次对螺旋焊管进行切割包括：

通过定尺小车测量螺旋焊管的长度。

当螺旋焊管的长度与相对应的单位长度相同时，控制切管机构进行切管。

本申请中，在确定焊管的多个单位长度以及对应的目标切管根数后，由plc程序通过逻辑运算后发出指令，plc程序通过定尺小车自带的反馈编码器计算小车的位置，通过小车实时位置和设定的预切割的焊管的单位长度进行实时比对，当定尺小车运动的距离等于焊管的单位长度时，执行减速、停止命令。当安装在定尺小车上的传感器检测到管端时，定尺小车上的传感器向plc发出信号，切管机构执行自动切管动作，plc程序控制切管机构相对应的等离子机构，等离子机构执行启弧动作，实现自动切管。

本申请中，采用profibus-dp分布式主从控制模式，以西门子s7-300plc作为主站，主要完成传感器信号采集、数据处理及执行机构的控制；从站为安川sgd7s控制器，主要完成远程操作及行走伺服电机的控制；plc主站与触摸屏采用profibus-dp的通信方式，显示切管长度设定数据、定尺小车实时位置、切管长度统计数据、运行状态及报警信息。plc控制系统由cpu模块、数字量输入输出模块、和et200m分站组成，主要完成传感器数据的采集、运算、电机控制和触摸屏通讯。

本申请中，在沿焊管的长度方向上设置有导轨，定尺小车滑动设置在导轨上。定尺小车通过其上的电机驱使运动，并且由于螺旋焊管的管径各不相同，在定尺小车上设置有调节杆，调节杆垂直设置，并且在调节杆上滑动设置有用于检测焊管管端的传感器，调节杆用于调整传感器的高度。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，总长度的计算公式为：

l2＝l1×cosα

其中，l2表示预制焊管的总长度，l1表示钢卷的长度，α表示预制焊管的成型角。

本申请中，钢卷的宽度以及长度均为已知值，并且制成的螺旋焊管的成型角为预设值。其中成型角的表达式为：其中，b表示钢卷中带钢的宽度，d表示钢卷的中径，α表示预制焊管的成型角。在将钢卷经过内外焊制作为螺旋焊管后，总长度l2表示沿螺旋焊管轴线的长度。本申请中单位长度各不相同，在切割前根据钢卷的长度等信息，特定性地选取相配套的焊管的单位长度。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，根据多个单位长度在总长度的范围内确定出焊管的目标切管根数包括：

根据总长度结合多个单位长度确定出切管根数的取值范围；在取值范围内确定出不同切管根数所对应的总的切管长度。

选取总的切管长度中小于总长度的最大值作为目标焊管长度，目标焊管长度所对应的焊管数量即为目标切管根数。

本申请中，由于每次切管时均无法保证能够将钢卷全部利用，会有一定长度的剩余钢料。为了减少资源的浪费，在钢卷加工前通过确定不同的切管根数，并且分别确定不同切管根数所对应的切管长度，从而能够预先知晓焊管的剩余长度，进而最大限度节省钢材。首先根据成型角和钢卷长度确定出焊管的总长度，由于一个钢卷需要切割出多个不同单位长度的焊管。以一个钢卷通过计算后焊管长度为31米为例，需要切割出8米和10米两种单位长度的焊管。分对应的切割根数分别为：3个8米、2个8米一个10米和1个8米2个10米。通过计算以上三种切割根数中的最大的切管长度为28米，对应的目标切管根数为8米1根，10米2根。焊管剩余长为3米，则将剩余3米钢卷与下一个钢卷进行焊接。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，取值范围的表达式为：

其中，n表示切管根数，l5表示多个单位长度的最小值，l6表示多个单位长度的最大值。

本申请中，通过焊管的总长度确定出切管根数的取值范围，由于一个钢卷所能加工制作成的焊管的根数较少。因此通过对切割焊管数量逐一分析确定出不同切管根数下不同焊管的单位长度所对应的切管长度的最大值，通过在切管根数的取值范围内依次求取不同焊管单位长度下切管长度的最大值，最终确定出最能够节省钢料的切管根数，减少资源的浪费。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，对头长度的计算公式为：

l4＝l3×sinα

其中，l4表示焊管的对头长度，l3表示钢卷的宽度，α表示预制焊管的成型角。

本申请中，在需要切除钢卷对头前，需要确定出钢卷对头的长度。由于螺旋焊管为连续生产，在一卷钢卷加工完成后需要将该钢卷的尾部与下一钢卷的头部焊接。由于在后续加工时需要将对头处进行切除，因此钢卷对头需要尽量保留在焊管的端部，从而保证钢卷侧边之间连接的可靠性，避免对头处的开裂。由于需要事先考虑钢卷对头对长度的影响，因此在确定切管根数时需要在焊管总成的基础上减去钢卷对头的长度。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，根据多个单位长度在总长度剔除对头长度的范围内确定出目标切管根数包括：

在总长度剔除对头长度的基础上确定出切管根数的取值范围；在取值范围内确定出不同切管根数所对应的总的切管长度。

选取总的切管长度中小于总长度的最大值作为目标焊管长度，目标焊管长度所对应的焊管数量即为目标切管根数。

本申请中，当需要切除钢卷对头时，需要焊管的总长度减去钢卷对头长度。螺旋焊管连续生产，加工制作的钢卷宽度大小相同。以使用一个钢卷为例，其头部与尾部均用于与另两个的钢卷焊接，为了能够保证钢卷的对头处于焊管的端部，并且钢卷对头需要在加工为焊管后切除，因此在确定焊管根数时需要剔除钢卷对头的影响。本申请中在需要切除钢卷对头时，事先在焊管总长度上已经减去钢卷对头的长度。举例，当采用两个钢卷时，两个钢卷的首尾对头连接，此时为了避免钢料的过度浪费，将两个钢卷视为一个整体，其中部的对头无法切除，不可避免使某一焊管的中部区域具有对头，此时虽然为两个钢卷，但也只需要剔除一个长度的钢卷对头即可。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，取值范围的表达式为：

其中，n表示切管的根数，l5表示多种单位长度的最小值，l6表示多种单位长度的最大值。

本申请中，在钢卷总长的基础上剔除一个对头长度，然后在不包含钢卷对头的长度范围内确定焊管的根数。确定的为钢卷根数的最小值，确定的为钢卷根数的最大值。将焊管的根数按照大小顺序进行排序。以焊管根数为并且仅有两种焊管的单位长度l5和l6时举例，分别确定的长度。然后选取出最大并且小于钢卷总长度的切管方案。在确定之后将焊管的根数加1，求出下一个最大并且小于钢卷总长度的切管方案，依次类推。最终从多组数据中选取出最大值，即为最后确定多个焊管的单位长度相对应的切管根数。此方法的目的在于通过确定出不同切管方法所确定的总的焊管长度的最大值，减少废料，降低生产成本。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，在并确定出螺旋焊管用于与下一钢卷连接的剩余长度之后包括：

根据总长度和最终的切管长度确定出焊管的切割剩余量l7。

由切割剩余量l7和下一钢卷的总长度确定出修正总长度，按照修正总长度确定修正切管根数。

修正总长度为：

l8＝l9+l7

其中，l8表示修正总长度，l9表示下一钢卷的总长度。

本申请中，当不切除钢卷对头时，不同的钢卷可作为一个相互连接的整体，在对一个钢卷切管所剩余钢料可直接作为下一个钢卷的一部分，因此在确定下一钢卷的切管根数时根据剩余钢卷长度进行修正。

作为本发明提供的螺旋焊管自动切管方法的一种具体实施方式，修正切管根数的取值范围的表达式包括：

当不需要切除钢卷对头时，

当需要切除钢卷对头时，

其中，n1表示修正切管根数。

本申请中，l8表示修正总成，因此当不需要切除钢卷对头时，修正切管根数考虑钢卷的剩余长度对下一钢卷制成焊管的影响，也即将两个钢卷视为一个整体。

当需要切除钢卷对头时，上一钢卷剩余的焊管长度会作为下一个钢卷的一部分，并且当多个钢卷连续生产时两个钢卷之间的连接对头无法消除，因此只需剔除一个钢卷对头的长度即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。