大管径全自动焊焊枪实时位置检测系统的制作方法
【专利摘要】一种大管径全自动焊大管焊枪实时位置检测系统，其特征在于采用线性电阻圈、双针同步探测头、小车四杆偏心卡锁机构、信号处理器的组合测量焊枪在管道圆周上的位置变化，通过信号处理器调整焊接参数，使焊机处于正常的焊接工作状态。在现行侧齿轨道的中间部位，固贴一圈的线性电阻圈作为位置传感器，小车底盘上安装一个能自行清尘的“双针同步检测头”，小车的四杆偏心卡锁机构，在卡锁或退锁过程中，使之自动推压双针检测头接触或脱开线性电阻圈，探头接触时测到的电阻值，能代表小车在管道横截上的钟点位置，其电阻值经电子电路处理，可送给任何能满足管道焊要求的电焊机，作为调电压和或调电流的提示信号。不论小车在轨道任何位置停顿，或取下后重装，都能实时检测到所在处的正确电阻值，因此就能给出正确的焊枪位置信号。
【专利说明】
大管径全自动焊焊枪实时位置检测系统
技术领域
[0001] 本发明技术涉及大型圆形管道连接的焊接，特别适用于输油输气管道连接的焊 接，也可应用于大型园形容器的焊接，具体是一种大管径全自动焊焊枪实时位置检测系统。
【背景技术】
[0002] 现今世界经济发展，无论国家大小和工业发达程度如何，都将石油和天然气的开 发、利用和外贸出口当作战略事项对待，我国是能源短缺的国家之一，需要从国外引进大量 的天然气、石油原料，而天然气，石油则要长距离的管道运输，同时国内在陆地及海上开采 油气田也需要管道运输。过去曾以海洋船泊为主要运输方式，现在逐步转为以陆地用管线 方式运输，实现双线相辅，而现在的输送管道均采用长条钢管制成，整条输油，输气管道要 将若干一定长度的无缝钢管焊接连成。然而在陆地上建造石油天燃气工程十分费事，一则 野外施工，环境恶劣，二则经济快速发展需要施工建造周期短，质量稳定可靠，长期使用安 全，这就要求必须有足量的高素质施工人员。一种大管径全自动管道焊设备技术的出现，使 仅靠手工焊的施工方式，提到了新的水平，对焊接技术的发展也提出了新的微机化、智能化 要求。目前圆形管道的焊接机头依赖人员操作，调整困难，劳动强度大，技术难度大，而从国 外购买的自动焊机头，也只是半动化，需要人员手工操作调整，价格也很贵。所以为了减轻 操作人员的劳动强度，减少对操作人员技术程度的依赖，保证焊接质量，提高焊接速度，所 以需要圆管新型智能自动焊机头。而圆管新型智能自动焊机头在焊接过程中焊枪在园周上 的位置的检测十分关键，一种大管径全自动焊焊枪位置检测技术，适应了这个需要，它必将 为目前新的管道焊接技术推广应用发挥积极作用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供民用经济型且精确度高的一种大管径全自动焊焊枪实时位 置检测系统。
[0004] 本发明的技术方案是这样完成的：
[0005] -种大管径全自动焊焊枪实时位置检测系统，其特征在于采用线性电阻圈、双针 同步探測头、小车四杆偏心卡锁机构、信号处理器的组合測量焊枪在管道园周上的位置变 化，通过伩号处理器调整焊接参数，使焊机处于正常的焊接工作状态。
[0006] 图1焊枪在管道圆形轨道上的实时位置图
[0007] 1-侧齿柔性钢带轨道，2-轨道搂空高度支撑螺钉，3-焊接小车、焊枪，4-待焊管 道。
[0008] 如图1在管道焊接施工领域，常将管子横截面以时钟分布方式类比：正中顶点当 成12点，90°处为3点，正下方180°处为6点，上、下半区又定有1点、2点以及4点和5 点。根据焊接工艺特点，又常将1、2点区段定为"平焊"区，2、3点区段定为"立焊"，4、6点 区为"仰焊"区。6~12点区域，与1-6点区称谓为对称相同。
[0009] 焊枪装在焊接小车上，当焊接小车从12点起，向6点走去时，要历经不同区段，依 据焊接工艺要求，必须调整电焊机的工艺参数如焊接电压或焊接电流，焊接速度，才能获得 优良的焊缝质量。小车沿轨道行走，采用大管径全自动焊焊枪实时位置检测系统实时检测 它所在点的位置参数，并送至电焊机作为调节焊接参数的依据。
[0010] 工作原理
[0011] 本发明利用线性电阻圈、双针同步探測头、小车四杆偏心卡锁机构、信号处理器的 组合測量焊接小车在管道园周上的位置变化，通过伩号处理器调整焊接参数，使焊机处于 正常的焊接工作状态。
[0012] 在现行侧齿轨道的中间部位，固贴一圈的线性电阻圈作为位置传感器，小车底盘 上安装一个能自行清尘的"双针同步检测头"，小车的四杆偏心卡锁机构，在卡锁或退锁过 程中，使之自动推压双针检测头接触或脱开线性电阻圈，探头接触时测到的电阻值，能代表 小车在管道横截上的钟点位置，其电阻值经电子电路处理，可送给任何能满足管道焊要求 的电焊机，作为调电压和/或调电流的提示信号。不论小车在轨道任何位置停顿，或取下后 重装，都能实时检测到所在处的正确电阻值，因此就能给出正确的焊枪位置信号。
【具体实施方式】
[0013] 采用线性电阻圈、双针同步探測头、小车四杆偏心卡锁机构、信号处理器的组合測 量焊枪在管道园周上的位置变化，通过伩号处理器调整焊接参数，使焊机处于正常的焊接 工作状态。
[0014] 线性电阻圈安装检测物理结构，双针同步检测轨道位置的图示说明，如图2:1、蛇 形电阻层，2、电阻圈绝缘介质带，3、电阻圈金属基带，4、四杆偏心卡轨把手，5、输出电阻RX， 6、双针同步探测头。
[0015] 如图2管道焊接中使用的轨道为柔性，钢带两侧加工有齿，固贴线性电阻带，一起 成柔性带形式而方便圈在管道弧面上，实现焊接小车的轨道功能。
[0016] 现将线性电阻带展直如图3:
[0017] 图中AB段为12点~6点长，BC段为6~12点段长，实用管道焊接中，分左右两 半，从上向下焊，因此线性电阻也分成两半在6点处断开，但在两个端头A、C点处，将电阻端 与金属基带相连，A-R0和C-R0作为参考值，AB、BC段作探针阻值段，这样一组电阻圈可供 两台小车同时共用。设Lx为小车走过的有效周长，对应的阻值Rx折合成钟点数，即代表小 车实时位置送给电焊机。位置量化与位置电压转换如图4减法原理电路：位置量化，约定为 对应管道直径和轨道楼钉高度的条件下，每单位小时的电阻值，或者等效的每度电阻值，同 时考虑轨道接头结构L0段的补充修正值。
[0018] 计及这些因素之后，有如下关系式：
[0019] Rh= Jr X (D+2dr) XRp/12h，欧/h。。。。。。。。。。。。。。。。（1)
[0020] = Jr X (D+2dr) XRp/360。欧 / 度。。。。。。。。。。。。。。。（1-1)
[0021 ] CL (Rx+Rl。）ZRh。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2)
[0022] 式中（中Rh-一为约定条件下每小时的电阻值，欧/h ;
[0023] CL--为小车实时位置Lx处的钟点数，（十进制小时数）；
[0024] D--为管道直径，mm;
[0025] Dr--为轨道搂钉高度，mm;
[0026] Rp 一一为定制蛇形电阻条件下，每单位段长的电阻，欧/mm。
[0027] Rlo--为搭接段补充修正值。
[0028] Rt 为半周电阻带的总电阻值。
[0029] 位置电压转换，将实时位置点测得的阻值，转换成电焊机接口的电压。
[0030] -种简易调校的实用减法电路，完成位置电压转换电路。
[0031] 假定从反相端输入一参考电压Vre，同相端输入位置工作电压Vs，其中Rx为线性 电阻检测得的电阻，输出电压将有如下结果：
[0032] Vh = -VreXR2/Rl+(l+R2/Rl) X [RxX Vs/(R3+Rx) ]............ (3)。
[0033] 附图诜明：
[0034] 图1是焊枪在管道圆形轨道上的实时位置图
[0035] 1-侧齿柔性钢带轨道，2-轨道搂空高度支撑螺钉，3-焊接小车、焊枪，4-待焊管 道。
[0036] 图2是线性电阻圈与轨道位置信号转接图示。
[0037] 1、蛇形电阻层，2、电阻圈绝缘介质带，3、电阻圈金属基带，4、四杆偏心卡轨把手， 5、输出电阻RX，6、.双针同步探测头。
[0038] 图3是展直后的线性电阻带结构。
[0039] 图4是减法原理电路。
【主权项】
1. 一种大管径全自动焊焊枪实时位置检测系统，其特征在于采用线性电阻圈、双针同 步探测头、小车四杆偏心卡锁机构、信号处理器的组合测量焊枪在管道园周上的位置变化， 通过伩号处理器调整焊接参数，使焊机处于正常的焊接工作状态，在现行侧齿轨道的中间 部位，固贴一圈的线性电阻圈作为位置传感器，小车底盘上安装一个能自行清尘的双针同 步检测头，小车的四杆偏心卡锁机构，在卡锁或退锁过程中，使之自动推压双针检测头接触 或脱开线性电阻圈，探头接触时测到的电阻值，能代表小车在管道横截上的钟点位置，其电 阻值经电子电路处理，可送给任何能满足管道焊要求的电焊机，作为调电压和或调电流的 提示信号，不论小车在轨道任何位置停顿，或取下后重装，都能实时检测到所在处的正确电 阻值，因此就能给出正确的焊枪位置信号。2. 根据权利要求1所述的，其特征是在现行侧齿轨道的中间部位，固贴一圈的线性电 阻圈作为位置传感器，小车底盘上安装一个能自行清尘的双针同步检测头，小车的四杆偏 心卡锁机构，在卡锁或退锁过程中，使之自动推压双针检测头接触或脱开线性电阻圈，探头 接触时测到的电阻值，能代表小车在管道横截上的钟点位置，其电阻值经电子电路处理，可 送给任何能满足管道焊要求的电焊机，作为调电压和或调电流的提示信号。
【文档编号】G01B7/00GK105880878SQ201410821076
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月26日
【发明人】谢邑明
【申请人】谢邑明