管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
管道开孔切割及对接焊缝焊接工作站
技术领域
[0001]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】
[0002]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】
[0003 ]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]上述位移传感器为激光位移传感器。
[0007]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。
[0008]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栗、电磁换向阀和液压油缸，液压栗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。
[0009]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】
[0010]附图1为本发明最佳实施例的立体结构示意图。
[0011 ]附图2为附图1中变位机的立体结构示意图。
[0012]附图3为附图1中可移动操作机的立体结构示意图。
[0013]附图4为附图1中支撑架的立体结构示意图。
[0014]附图5为本发明最佳实施例的电路原理图。
[0015]附图中的编码分别为:I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】
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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I的右部，支撑架4固定安装在工作台I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I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I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I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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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 J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。
[0022]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I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栗、电磁换向阀24和液压油缸18，液压栗通过电磁换向阀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，电磁换向阔24开启，液压栗将压力油通过电磁换向阔24栗送至液压油缸18内，液压油缸18市动夹持器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。
[0023]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1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I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。
[0024]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。
[0025]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，电磁换向阔24开启，液压栗将压力油通过电磁换向阔24栗送至液压油缸18内，液压油缸18市动夹持器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。
[0026]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。
[0027]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。
【主权项】
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栗、电磁换向阀和液压油缸，液压栗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栗、电磁换向阀和液压油缸，液压栗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栗、电磁换向阀和液压油缸，液压栗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栗、电磁换向阀和液压油缸，液压栗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。
【文档编号】B23K37/02GK105904132SQ201610492094
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】薛瑞雷, 莫文胜, 王含宇, 崔军
【申请人】新疆威奥科技股份有限公司