CN1011359B - 计算机监控中频感应局部加热液压推弯式弯管机床 - Google Patents
计算机监控中频感应局部加热液压推弯式弯管机床Info
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Abstract
一种中频感应局部加热液压推弯式弯管机床。它采用压力、温度、速度、角度传感器对弯管过程进行监测。由中央处理计算机系统对各传感器输入的数据进行处理，实现对整个弯管过程的同步监测、同步记录数据，必要时给出报警指示。根据中频弯管工艺规范的要求，用这种弯管装置进行弯管加工，可确保弯管质量和设备安全。
Description
本发明是利用计算机及传感技术监测中频弯管机床工作过程的一种装置及其方法。
现有弯管方法从技术上可分为两种：一种是冷弯技术，即在室温条件下对管子弯曲加工，在管子所受弯曲应力达到塑性变形条件下，管子被弯曲;另一种是热弯技术，使被高温加热的管子在热塑条件下弯曲。中频感应局部加热弯管技术是热弯技术的一种。美国专利号4596.128、4412.442所涉及的就是这样一种中频感应局部加热弯管技术。
中频弯管工艺规范对中频加热弯管过程做出了规定，它规定了弯管时的加热温度、推进速度、冷却方式等限制条件。只有严格遵循工艺规范的要求，才能保证弯管质量，使弯管不产生会影响其使用寿命、可造成事故隐患的发纹。
在弯管中是否存在发纹，目前尚无不破坏已弯成形管的无损检测方法。因此严格遵守中频弯管工艺规范，是使弯管质量符合要求、使之不存在发纹的唯一保证。
本发明的目的是：实现一种装置及方法，它能够实时监测弯管工艺参数，使弯管过程符合中频弯管工艺规范的要求，以弯制高质量的弯管;实时监测中频弯管机床的受力参数和中频电源的电参数，以保证设备高效，安全运行。
计算机监测中频感应局部加热液压弯管机床结构如附图1所示。图中（1）为被加工管;（2）、（3）为滚轮，用于保持管子沿纵向移动;（4）为管子后夹具，将管子固定在液压推进系统上;（5）为管子前夹具，（6）为转臂，转臂（6）固定在回转中心（7）上;（8）为中频感应加热圈，在感应圈上有向外喷气或喷水的冷却装置，这种结构可使被加工管仅在处于感应圈内的一小部分管子被加热，其余部分被冷却;（9）为液压推进系统;（10）是可控硅中频电源装置;（11）为计算机监测台，（12）是安装在液压推进系统（9）上的压力传感器，用以监测机床工作时管子所受推力，并且经数据处理后可推测出管子所受弯曲力矩、滚轮受力以及回转中心受力情况，（13）为速度传感器，它装在机床的推进移动部件上，用以监测管子推行速度;（14）、（15）、（16）和（17）为四个红外温度传感器，它们设置在感应加热圈左、右两侧前方的不同位置，分别适用于监测管子受拉侧和受压侧的表面温度;（18）为装在回转中心（7）内的角度及速度传感器，它监测转臂（6）的角度和钢管（1）的变形速度;（19）为装在中频电源装置（10）中的中频电源采样板;中央处理计算机系统监测台（11）通过采集各传感器及采样板送来的监测参数，监测弯管机床弯管的全部过程。
计算机监测中频感应局部加热液压弯管机床的工作过程为：弯管进行之前，先确定管子的材料、规格型号等初始数据，在管子按预定方案装夹完毕后，开启计算机监测系统，预热传感器;通过键盘将初始数据输入，根据此输入数据，计算机从数据库中取出相应的最佳工艺参数，操作人员据此将调节装置调到指定位置;打开中频可控硅电源及液压系统，待加热温度到达后，弯管过程开始。
中频感应加热线圈使管子局部加热;液压系统
将管子沿轴向推进，压力传感器（12）及速度传感器（13）、（18）对管子所受推力及速度监测;管子在滚轮（2）、（3）限制下向前移动，在转臂（6）作用下管子前端受到弯曲力矩的作用，在此力矩作用下，被加热圈加热的一段管子发生弯曲，弯曲半径由回转中心至钢管轴线的距离决定;随管子前移管子弯曲角度增大，直达到预先要求的弯曲角度为止。
在弯曲过程中，监示屏幕随时显示管子弯曲过程中的各种参数，并与工艺规范进行比较。当出现异常时，计算机可进行报警，并指出异常内容。管子弯到预定角度时，监视屏幕给出“停机”指示。
弯管机床的计算机监视系统包括：数据采集、处理、显示及打印。数据采集和前级处理由各不同的传感器完成的，最终数据处理和显示、打印是通过中央处理机完成的。
弯管机的计算机监测系统框图如附图二所示。（20）表示中频感应局部加热液压弯管机床，（21）表示传感器检测前级系统，（22）为输入通道，（23）为中央处理机。中央处理机带有声光报警（31）、宽行打印机（30）、数据显示（29）、输入键盘（28）、显示屏幕（27）、实时时钟（26）、外存贮器（24）和通信扩展备用接口（25）。工作时中央处理机（23）根据从数据库中提出的最佳工艺参数，对来自输入通道（22）的传感器检测数据进行监测，对管子弯曲发展趋势作出预测。当检测数据出现异常时，通过声光报警器（31）发出警告，将检测数据通过打印机（30）或屏幕（27）输出打印或显示。中央处理机系统的硬件图如附图三所示。图中（32）为中央处理单元（CPU，采用Z80芯片，（33）给CPU提供时钟，（34）为复位键，（35）为输入输出译码器，（36）为存贮器译码，（28）为输入键盘，（27）为显示屏幕，（30）为输出打印机，（26）为实时时钟，（29）为数据显示，（31）为声光报警器，（37）、（38）、（39）、（40）、（41）、（42）为接口电路，（43）为可编程只读存贮器（EPROM），（44）为16K随机存贮器（RAM），（45）为通信控制器，（46）为备用输出通道，（47）为输入通道，（48）为地址总线（AB），（49）为数据总线（DB），（50）为控制总线（CB）。
弯管机床计算机监视系统中的传感器检测前级系统框图如附图四所示。图示（51）表示CPU板，（51-1）表示单片机，所用型号为MCS-51;（51-2）为32K只读存贮器（ROM）;（51-3）为8K随机存贮器（RAM），它用数据线与输入输出（I/O）扩展块（52）连续;（53）（54）分别与（51）（52）相同;（55）为温度、压力、速度、角度传感器探头，（19）为中频电源采样板，（56）为通信控制器。
应用上面所述的计算机中频感应局部加热液压弯管技术，除能保证弯管质量外，其意义还在于，由于它在弯管的整个过程中对各个弯管参数随时检测，并进行记录，给操作使用人员提供了完整、准确的加工数据。根据弯管工艺规范，这些记录数据可以作为弯管质量的判断依据。此外将每次弯管记录进行积累，建立档案，根据实际应用中各个管子的使用情况，发现问题、寻找规律。通过对积累的资料及使用情况的分析，有助于逐渐形成新的更合理的弯管工艺规范，进一步提高弯管工艺的水平。
实施例如附图1所示：在弯管机床的液压推进系统中装有压力传感器（12）;在移动后夹具上装有速度传感器（13）;在感应加热圈左、右两侧前方装有红外温度传感器（14）（15）（16）（17）;在转臂回转中心处装有角度及变形速度传感器（18）;在中频感应加热电源上装有电源参数采样板（19），该采样板监测电源中电流、电压、功率参数，并能进行电源故障诊断。以上各传感器、采样板的监测参数，由中央处理计算机系统处理后，实时显示监测参数、画面、提示及报警，打印中频弯管运动记录表，提供推力、推进速度、温度随时间变化曲线。
下表给出一组由附图1所示计算机监测中频感应局部加热液压推弯式弯管机床的实时运行记录：（见下页）
时刻 温度 推速 角度 推力 弯距 中频电流 中频电流 频率 功率
（℃）（毫米/分）（吨）（吨米）（伏）（安）（千赫芝) (千瓦）
10：26 819.0 26.25 6.737 5.631 5.510 348.1 183.6 690 63
10：36 924.0 24.66 16.91 4.379 4.286 308.1 175.1 700 53
10：46 907.0 20.50 24.54 5.130 5.020 336.1 185.3 695 62
10：56 894.0 22.81 34.72 5.500 5.388 328.1 188.7 689 61
11：06 914.0 20.50 44.05 5.005 4.898 320.1 185.3 695 59
11：16 905.0 25.00 52.53 5.005 4.898 336.1 192.1 697 64
11：26 914.0 23.70 62.70 5.005 4.898 344.1 190.4 699 65
11：36 916.0 21.98 72.03 5.130 5.020 340.1 188.7 700 64
11：46 922.0 24.33 82.21 5.130 5.020 332.1 192.1 701 63
弯曲时间：开始时刻-10：16 结束时刻-11：55 时间总计-97.9分弯曲角度－91.5
Claims (2)
1、一种用计算机监控的中频感应加热液压推弯式弯管机床，其特征在于：该变管机床具有装在液压推进系统中的用以监测管子所受推力的压力传感器，有装在推进移动部件上的用以监测管子推进速度的速度传感器，有装在感应加热圈左、右两侧前方的用以监测管子表面温度的红外温度传感器，有装在转臂回转中心处的用来监测转臂角度及钢管变形速度的角度及变形速度传感器，有装在中频感应加热电源装置上的电流、电压、功率因数等电源参数采样板；上述各传感器及采样板均配置单片计算机将检测信号经前级处理后输入中央处理计算机系统，由该系统进行最终数据处理并实时显示监测参数、画面、提示、报警和打印中频弯管实时运行记录表。
2、根据权利要求1中所提到的中频感应加热液压推弯式弯管机床，其特征在于：该机床在弯管过程中实时监测的弯管工艺参数包括弯管推进速度、弯曲角度及加热温度;实时监测的弯管机床参数包括推力以及由推力产生的弯曲力矩、滚轮受力和回转中心受力;实时监测的中频电源参数包括电流、电压、功率及电源故障诊断;以上各参数均有运行显示、超限提示、图示报警、音响报警，并且将所有参数列成实时运行表打印输出，提供推力，推进速度、温度随时间变化三条曲线。
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1987
- 1987-12-31 CN CN 87105956 patent/CN1011359B/zh not_active Expired
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