CN111299752B - 钢管引熄弧板切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管引熄弧板切割装置，包括安装在地面上的安全围栏，所述安全围栏的前后两端分别安装多个输送辊，所述安全围栏外安装弧板切割装置电控柜和设备总操作台，所述安全围栏内的地面上设有地坑，所述地坑内安装弧板收集装置，所述地坑旁边的地面上安装弧板切割装置，所述弧板切割装置与弧板切割装置电控柜电气连接，所述弧板切割装置一侧设有吸尘装置，所述安全围栏内还设有用于定位钢管两端端头位置的定位系统；所述设备总操作台分别与弧板切割装置电控柜、弧板收集装置、吸尘装置和定位系统电连接。本发明的有益效果是，自动化定位切割，大大降低了工作难度，提高了工作效率，提升了企业的市场竞争力。

Description

钢管引熄弧板切割装置

技术领域

本发明涉及钢管焊接切割生产领域，特别是一种钢管引熄弧板切割装置。

背景技术

在大型钢管生产过程中，钢管完成焊接后会在其两端的端头留下引弧板和熄弧板，在钢管出厂前必须要将引弧板和熄弧板切掉，传统的切割方式是通过人工操作火焰切割系统对引弧板和熄弧板进行切割，这种切割方式不但工作效率低，而且劳动强度大，对于操作人员的工作经验也有较高的要求，增加了大型钢管生产的难度和成本，不利于提高生产效率和市场竞争力。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种钢管引熄弧板自动切割装置。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种钢管引熄弧板切割装置，包括安装在地面上的安全围栏，所述安全围栏的前后两端分别安装多个输送辊，所述安全围栏外安装弧板切割装置电控柜和设备总操作台，所述安全围栏内的地面上设有地坑，所述地坑内安装弧板收集装置，所述地坑旁边的地面上安装弧板切割装置，所述弧板切割装置与弧板切割装置电控柜电气连接，所述弧板切割装置一侧设有吸尘装置，所述安全围栏内还设有用于定位钢管两端端头位置的定位系统；所述设备总操作台分别与弧板切割装置电控柜、弧板收集装置、吸尘装置和定位系统电连接。

所述弧板切割装置包括固定安装在地坑一侧的机械手安装底座，所述机械手安装底座上安装六轴机械手，所述六轴机械手上安装火焰切割系统。

所述机械手上安装防碰撞传感器和安全激光扫描仪。

所述火焰切割系统为丙烷+氧气的火焰切割系统。

所述弧板收集装置包括小车轨道，所述小车轨道上设有移动小车，所述移动小车上安装称重台，所述称重台上安装弧板收集箱。

多个所述输送辊位于安全围栏外，多个所述输送辊排列在一条直线上。

所述输送辊为输送大型钢管的电动输送辊。

所述定位系统包括光电传感器一、光电传感器二和光电传感器三，所述光电传感器二与弧板切割装置的位置对应，所述光电传感器一和光电传感器三位于光电传感器二的两侧并关于光电传感器二对称。

所述六轴机械手上还安装测距传感器，所述六轴机械手通过测距传感器测量切割起始点坐标和切割轨迹。

有益效果

利用本发明的技术方案制作的钢管引熄弧板切割装置，能够自动完成钢管焊接完成后，焊缝处引弧板和熄弧板的火焰切割工作，无需工作人员操控，自动完成切割位置的定位以及切割轨迹的确定，大大降低了工作难度，提高了工作效率，降低了钢管焊接生产的成本，提高了企业的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明所述钢管引熄弧板切割装置的整体布局结构的立体图；

图2是本发明所述钢管引熄弧板切割装置的整体布局结构的俯视图；

图3是本发明所述安全围栏内的结构示意图；

图4是本发明所述切割装置的爆炸图；

图5是本发明所述弧板收集装置的结构示意图；

图6是本发明所述六轴机械手的结构示意图；

图7是本发明所述火焰切割系统的结构示意图；

图8是本发明所述机械手安装底座的结构示意图；

图9是本发明所述吸尘系统的结构示意图；

图10是本发明所述安全围栏的结构示意图；

图11是本发明所述火焰切割系统安装在六轴机械手上的结构示意图；

图12是本发明所述六轴机械手通过测距传感器测量切割起始点坐标的说明图；

图13是本发明所述火焰切割系统的产品实物；

图中，1、安全围栏；2、输送辊；3、弧板切割装置电控柜；4、设备总操作台；5、地坑；6、弧板切割装置；7、吸尘装置；8、弧板收集装置；9、机械手安装底座；10、六轴机械手；11、火焰切割系统；12、小车轨道；13、移动小车；14、称重台；15、弧板收集箱；16、光电传感器一；17、光电传感器二；18、光电传感器三。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-11所示，本申请的创造点在于，所述地坑内安装弧板收集装置8，所述地坑旁边的地面上安装弧板切割装置6，所述弧板切割装置与弧板切割装置电控柜电气连接，所述弧板切割装置一侧设有吸尘装置7，所述安全围栏内还设有用于定位钢管两端端头位置的定位系统；所述设备总操作台分别与弧板切割装置电控柜、弧板收集装置、吸尘装置和定位系统电连接,所述定位系统包括光电传感器一16、光电传感器二17和光电传感器三18，所述光电传感器二与弧板切割装置的位置对应，所述光电传感器一和光电传感器三位于光电传感器二的两侧并关于光电传感器二对称,所述六轴机械手上还安装测距传感器，所述六轴机械手通过测距传感器测量切割起始点坐标和切割轨迹。

本技术方案采用的电子器件包括：

火焰切割系统：丙烷+氧气火焰切割机；

六轴机械手：采用臂展2m的机械手；

吸尘系统：可移动式焊烟净化器单臂焊烟除尘器；

移动小车：轨道带称重电控移动小车；

在本技术方案实施的过程中，本领域人员需要将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

本技术方案是以六轴机械手为割炬载体，实现引熄弧板的自动切割。使用PLC对钢管输送辊道及其它辅助动作进行控制。机械手和PLC之间采用IO连接及以太网TCP/IP协议进行通讯，实现自动控制、反馈和数据交互。

六轴机械手采用臂展2m，最大负载为20kg。六轴机械手本体配备有防碰撞传感器及安全激光扫描仪，在六轴机械手工作区域设置安全围栏。

六轴机械手配测距传感器，按照图12所示的4个轨迹测量4个检测点。根据监测点，获取4个检测点的XYZ坐标值，根据4个检测点测量值通过六轴机械手控制芯片计算，得出切割起始点坐标，并计算出轴错，确定切割轨迹。数据通过TCP/IP发送给PLC，PLC根据数值大小自动判断后续加工或报警；

火焰切割系统是直接选购的现有产品，通过获取钢管型号，选择不同的加工参数，控制系统自动匹配切割参数，实现自动点火切割。该系统还包含气源控制、压力检测、切割异常中止报警等功能，火焰切割系统的产品实物如图13所示。

引熄弧板切割后，弧板会自由掉落到下方的废料箱内，废料箱由底部轨道小车带动料箱前后自动移动，防止掉落弧板在料箱一处集中堆积，废料箱内废料可通过切割计数加废料箱底部配称重传感器检测，判断废料箱是否需要清理。控制系统配有报警指示。

在本技术方案中，钢管东、西端定位系统由光电传感器一、二和三组成，如图2所示。

钢管东端头粗定位：光电传感器一作为停止开关，停止输送辊送进，钢管粗定位完成，便于机械手精确定位检测。

钢管西端头粗定位：光电传感器二当减速开关使用，当光电开关有信号时，通过调整变频器调整输送辊速度；光电传感器三作为停止开关，停止输送辊送进，钢管粗定位完成，便于机械手精确定位检测。

作为优选方案，更进一步的，所述弧板切割装置包括固定安装在地坑一侧的机械手安装底座9，所述机械手安装底座上安装六轴机械手10，所述六轴机械手上安装火焰切割系统11。

作为优选方案，更进一步的，所述机械手上安装防碰撞传感器和安全激光扫描仪。

作为优选方案，更进一步的，所述火焰切割系统丙烷+氧气火焰切割系统。

作为优选方案，更进一步的，所述弧板收集装置包括小车轨道12，所述小车轨道上设有移动小车13，所述移动小车为电控移动小车，可以在控制台的控制下由电机驱动沿着小车轨道移动，所述移动小车上安装称重台14，所述称重台上安装弧板收集箱15。

作为优选方案，更进一步的，多个所述输送辊位于安全围栏外，多个所述输送辊排列在一条直线上形成辊道。

本技术方案的工作过程描述如下：

1、设备处于待机状态；

2、外焊焊接车将钢管焊缝旋转至六点位置；

3、通过横移车将钢管输送至弧板切割辊道；

4、系统开始工作，控制辊道正转，在钢管东侧管端即将到达切割位置时提前减速，直至管端到达切割工位，辊道停止；

5、六轴机械手启动，通过测距传感器寻找到钢管东管端和引弧板位置，测量弧板及管端数据并规划好切割路径；

6、六轴机械手控制火焰切割装置移动至切割起始位置，自动点火预热并按照已规划的路径切割引弧板，同时吸尘装置启动进行除尘；

7、引弧板切割完成，引熄弧板掉落到收集箱中，同时火焰切割装置自动熄火，六轴机械手带动钢丝刷清除残留熔渣(钢丝刷安装在机械手前端火焰切割枪一侧，切割完成后自动定位到打磨位置完成熔渣清除)，清除结束后，六轴机械手退回原位，除尘系统停止运行；

8、系统控制辊道继续正转，钢管继续沿着辊道移动，在钢管西侧管端即将到达切割位置时提前减速，减速后西侧管端到达切割位置，辊道停止；

9、六轴机械手启动，准备开始切割熄弧板，工作过程与引弧板的切割相同；

10、熄弧板切割完成后，系统控制辊道正转并完成钢管对中，并发送对中完成信号给横移车，横移车将切割好的钢管移走，引熄弧板切割动作完成，等待下一次循环。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钢管引熄弧板切割装置，包括安装在地面上的安全围栏（1），所述安全围栏的前后两端分别安装多个输送辊（2），所述安全围栏外安装弧板切割装置电控柜（3）和设备总操作台（4），所述安全围栏内的地面上设有地坑（5），其特征在于，

所述地坑内安装弧板收集装置（8），所述地坑旁边的地面上安装弧板切割装置（6），所述弧板切割装置与弧板切割装置电控柜电气连接，所述弧板切割装置一侧设有吸尘装置（7），所述安全围栏内还设有用于定位钢管两端端头位置的定位系统；

所述设备总操作台分别与弧板切割装置电控柜、弧板收集装置、吸尘装置和定位系统电连接；

所述弧板切割装置包括固定安装在地坑一侧的机械手安装底座（9），所述机械手安装底座上安装六轴机械手（10），所述六轴机械手上安装火焰切割系统（11），所述六轴机械手上安装防碰撞传感器和安全激光扫描仪，所述火焰切割系统为丙烷+氧气的火焰切割系统；

所述定位系统包括光电传感器一（16）、光电传感器二（17）和光电传感器三（18），所述光电传感器二与弧板切割装置的位置对应，所述光电传感器一和光电传感器三位于光电传感器二的两侧并关于光电传感器二对称；

所述六轴机械手上还安装测距传感器，所述六轴机械手通过测距传感器测量切割起始点坐标和切割轨迹；

六轴机械手控制火焰切割装置移动至切割起始位置，自动点火预热并按照已规划的路径切割引弧板，同时吸尘装置启动进行除尘；引弧板切割完成，引熄弧板掉落到收集箱中，同时火焰切割装置自动熄火，六轴机械手带动钢丝刷清除残留熔渣，清除结束后，六轴机械手退回原位，除尘系统停止运行；

六轴机械手配测距传感器，按照4个轨迹测量4个检测点，获取4个检测点的XYZ坐标值，根据4个检测点测量值通过六轴机械手控制芯片计算，得出切割起始点坐标，并计算出轴错，确定切割轨迹，数据通过TCP/IP发送给PLC，PLC根据数值大小自动判断后续加工或报警。

2.根据权利要求1所述的钢管引熄弧板切割装置，其特征在于，所述弧板收集装置包括小车轨道（12），所述小车轨道上设有移动小车（13），所述移动小车上安装称重台（14），所述称重台上安装弧板收集箱（15）。

3.根据权利要求1所述的钢管引熄弧板切割装置，其特征在于，多个所述输送辊位于安全围栏外，多个所述输送辊排列在一条直线上。

4.根据权利要求3所述的钢管引熄弧板切割装置，其特征在于，所述输送辊为输送大型钢管的电动输送辊。

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