CN112077394A - 用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法及其刮削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法及刮削装置，该装置包括：第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀分别通过中心三个连接轴与三个刮刀自转连接装置相连，三个连接轴均分别外接三个长度可调节的支撑臂，三个支撑臂的下端均设有摆转连接装置，三个摆转连接装置均匀设置在同一个移动连接装置上，两两间隔距离相同均为d，移动连接装置沿焊管轴向设置，在移动连接装置前端设有图像采集装置，移动连接装置下设有三个形状结构均相同的装夹小车，三个小车安装在焊管内部的磁棒上，可以带动移动连接装置在磁棒上沿焊管轴向移动。本发明能实现大口径埋弧焊管毛刺的在线分层刮削，减小刮刀磨损，提高刮刀寿命和刮削精度。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，特别是涉及一种用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法及其刮削装置。
背景技术
石油管是石油工业的基础，高可靠性的深海用石油管的生产具有重要的意义。而埋弧焊接后管缝会产生焊接毛刺，石油输送时，焊缝处突起容易产生应力集中且易被腐蚀，导致焊缝处整体强度改变，在各种复杂应力的叠加作用下发生塑性变形，导致焊缝出现破损、渗漏的现象。
实际生产中大口径石油管焊缝处的内毛刺很难有效清除，企业普遍采用离线式人工修磨，自动化程度低，生产效率低，劳动强度大，修磨质量不易控制。刮刀难以准确进给和定位，易出现刮偏或者刮深的现象，降低了焊管的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削装置及其刮削方法，实现大口径埋弧焊管毛刺的在线分层刮削，减小刮刀磨损，提高刮刀寿命和刮削精度。
为实现上述目的，本发明提供一种用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法，其具体包括以下步骤：
S1、调整移动连接装置在焊管管壁内的轴向位置，并利用设置在移动连接装置前端的图像采集装置拍摄焊管管壁与毛刺形貌图像；
S2、通过采集到的焊管管壁与毛刺形貌图像获取焊管管壁的壁厚和半径以及毛刺高度h1和毛刺宽度b3；
从远离焊管内壁的毛刺顶部到毛刺根部，依次划分为刮削区域A、刮削区域B和刮削区域C，根据毛刺高度h1计算刮削区域A、刮削区域B和刮削区域C的高度：设置刮削区域A的高度为毛刺高度h2到h1范围内，刮削区域A宽度为b1；刮削区域B的高度为毛刺高度h3到h2范围内，刮削区域B宽度为b2；刮削区域C的高度为毛刺高度0到h3范围内，刮削区域C宽度为b3；
S3、第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀根据对应区域位置确认摆转角度并通过支撑臂进行高度调整从而进行刮削操作；
第一刮刀对应刮削区域A的毛刺，第一刮刀所连接支撑臂调整第一刮刀支撑臂高度为l1(l1＝r-r4-q-r3)，第一刮刀摆转角度为-α1到α1 
第二刮刀对应刮削区域B的毛刺，所连接支撑臂调整第二刮刀支撑臂高度为l2(l2＝r-r4-q-r2-h3)，第二刮刀摆转角度为-α2到α2 
第三刮刀2对应刮削区域C的毛刺，所连接支撑臂调整第三刮刀支撑臂高度为l3(l3＝r-r4-q-r1-h2)，摆转角度为-α3到α3 
焊管半径为r，第一刮刀的第一半径为r1，第二刮刀的第二半径为r2，第三刮刀的第三半径为r3，磁棒的第四半径为r4，装夹小车的高度为q，h1为刮削区域A的高度范围最大值，h2为刮削区域B的高度范围最大值，h3为刮削区域C的高度范围最大值，b1为刮削区域A的宽度，b2为刮削区域B的宽度，b3为刮削区域C的宽度；
与第一刮刀连接的摆转连接装置调整第一刮刀到初始摆转位置，倾斜角度为-α1；
第一刮刀沿自身周向自转，第一刮刀的自转速度为ω2，移动连接装置向靠近焊管的方向移动，移动速度为v1，直到第一刮刀刀刃与毛刺侧边相切，第一刮刀的摆转连接装置启动，第一刮刀的摆转角度从-α1到α1，第一刮刀的摆转速度为ω1，第一刮刀开始刮削毛刺；
第一刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第一次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于h2时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第一刮刀的自转速度ω2以及摆转速度ω1，第一刮刀反向刮削，第一刮刀摆转角度从α1到-α1，直到第一刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于h2，然后进行下一步；
第二刮刀沿自身周向自转，第二刮刀的自转速度为ω4，直到第二刮刀刀刃与毛刺侧边相切，第二刮刀的摆转连接装置启动，第二刮刀的摆转角度从-α2到α2，第二刮刀的摆转速度为ω3，第二刮刀开始刮削毛刺；
第二刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第二次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于h3时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第二刮刀的自转速度ω4以及摆转速度ω3，第二刮刀反向刮削，第二刮刀的摆转角度从α2到-α2，直到第二刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于h3；
第三刮刀沿自身周向自转，第三刮刀的自转速度为ω6，直到第三刮刀的刀刃与毛刺侧边相切，第三刮刀的摆转连接装置启动，第三刮刀的摆转角度从-α3到α3，摆转速度为ω5，第三刮刀开始刮削毛刺；
第三刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第三次毛刺刮削后毛刺高度是否在误差允许范围内，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于e时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第三刮刀的自转速度ω6以及摆转速度ω5，第三刮刀反向刮削，第三刮刀的摆转角度从α3到-α3，直到第三刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于e，毛刺高度满足预设的刮削要求；
S4、移动连接装置停止移动，第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀停止自转与摆转，刮削结束。
可优选的是，在所述步骤S3中具体为：判断第一次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，即第一刮刀初始刮削毛刺高度h11是否小于等于6mm，当第一刮刀初始刮削毛刺高度h11大于6mm时，移动连接装置10的移动速度v1减小2m/s，第一刮刀的自转速度ω2增大2rad/min，摆转速度ω1增大0.5rad/min，第一刮刀反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第一刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于6mm；
第二刮刀沿自身周向自转，自转速度ω4为51rad/min，直到第二刮刀的刀刃与毛刺侧边相切，第二刮刀的摆转连接装置启动，摆转角度从-6°到6°，摆转速度ω3为7rad/min，第二刮刀开始刮削毛刺；
第二刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的第二刮刀初始刮削毛刺高度记录为h22；
判断第二次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即第二刮刀初始刮削毛刺高度h22大于2mm时，移动连接装置的移动速度v1减小2m/s，第二刮刀的自转速度ω4增大2rad/min，摆转速度ω3增大0.5rad/min，第二刮刀反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第二刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于2mm；
第三刮刀沿自身周向自转，自转速度ω6为44rad/min，直到第三刮刀2的刀刃与毛刺侧边相切，第三刮刀的摆转连接装置启动，摆转角度从-6°到6°，摆转速度ω5为6rad/min，第三刮刀开始刮削毛刺；
第三刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的第三刮刀初始刮削毛刺高度记录为h33；
判断第三次毛刺刮削后毛刺高度是否在误差允许范围内，当不满足刮削要求即第三刮刀初始刮削毛刺高度h33大于0.1mm时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第三刮刀的自转速度ω6以及摆转速度ω5，第三刮刀反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第三刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于0.1mm则准备停止刮削运动。
进一步，实时记录第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀的自转转速ω2、ω4、ω6与摆转转速ω1、ω3、ω5，以及移动连接装置的移动速度v1。
在本发明的另一方面中，提供一种根据前述用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法的刮削装置，其包括：第一刮刀、第二刮刀、第三刮刀、连接轴、刮刀自转连接装置、支撑臂、图像采集装置、移动连接装置、设置在支撑臂的下端的摆转连接装置和设置在移动连接装置上的装夹小车，
第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀均为盘状刮刀，第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀分别通过位于各自中心的连接轴与刮刀自转连接装置相连；
连接轴分别外接长度可调节的支撑臂，支撑臂在开始进行刮削之前，根据毛刺分层情况能进行长度调整；此后的刮削过程中图像采集装置获取到的毛刺刮削情况按需调整；
移动连接装置沿焊管管壁的轴向设置，并且图像采集装置、第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀在移动连接装置上按照先后顺序依次设置；以及
装夹小车的车轮架设在磁棒的导轨上，装夹小车能带动移动连接装置在磁棒上沿焊管管壁的轴向移动。
可优选的是，第一刮刀的第一半径为r1＝44mm，第二刮刀的第二半径为r2＝38mm，第三刮刀的第三半径为r3＝26mm。
可优选的是，磁棒具有第四半径r4为60mm的半径尺寸。
可优选的是，摆转连接装置以两两间隔方式相同距离地设置在移动连接装置上，相邻两个摆转连接装置的间隔距离为d。
可优选的是，装夹小车的高度q为24mm。
本发明所具备的优点：
1、本毛刺刮削装置通过第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀对焊接毛刺进行分层刮削，可以更加精确计算支撑臂高度以及刮刀摆转角度，从而控制刮削后毛刺高度，减小焊缝处应力集中，同时分层刮削可以保护刮刀，延长刮刀的使用寿命。
2、通过刮刀摆转切削毛刺可以依据管壁半径调整刮刀摆转半径，贴合焊管曲率，实现焊接毛刺的精确刮削。
3、移动连接装置下设有装夹小车，可以实现移动连接装置在轴向的移动，方便快捷。
4、刮刀刮削时自转，与毛刺接触面不断变化，能够减少应力集中，防止刮刀刮削时损坏，延长刮削寿命。
5、通过图像采集来自动匹配刮刀摆转速度、自转速度以及装置整体移动速度，更好地为工艺参数调整优化提供可靠方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明的用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削装置的示意图；
图2为本发明的焊接毛刺刮削示意图；
图3为本发明所提供的焊接毛刺刮削方法框图；以及
图4为本发明所提供的焊接毛刺刮削方法流程图；
附图标记说明：焊管管壁1；第三刮刀2；连接轴3；刮刀自转连接装置4；第二刮刀5；支撑臂6；第一刮刀7；焊接毛刺8；图像采集装置9；移动连接装置10；摆转连接装置11；装夹小车12；磁棒13；导轨14。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削装置及刮削方法。
如图1所示，用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削装置包括：第三刮刀2、连接轴3、刮刀自转连接装置4、第二刮刀5、支撑臂6、第一刮刀7、焊接毛刺8、图像采集装置9、移动连接装置10、摆转连接装置11和装夹小车12。
第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2均为盘状刮刀，第一刮刀7具有第一半径为r1，第二刮刀5具有第二半径为r2，第三刮刀2具有第三半径为r3，其中，r1＝44mm，r2＝38mm，r3＝26mm；第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2分别通过中心的连接轴3与刮刀自转连接装置4相连。
三个连接轴3均分别外接三个长度可调节的支撑臂6，支撑臂6在开始进行刮削之前，根据毛刺分层情况进行调整；此后的刮削过程中根据图像采集装置9获取的毛刺刮削情况可以进行适当按需调整，从而保证获得高精度的刮削质量。
摆转连接装置11分别设置在三个支撑臂6的下端。三个摆转连接装置11间隔地设置在同一个移动连接装置10上，在一个优先实施方式中，三个摆转连接装置11两两间隔相同距离地设置，相邻两个摆转连接装置11的间隔距离为d。
移动连接装置10沿焊管管壁1的轴向设置，在移动连接装置10的前端设有图像采集装置9，第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2与图像采集装置9在移动连接装置10上设置的先后顺序为：图像采集装置9、第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2。移动连接装置10的下方设有三个形状结构均相同，高度q为24mm的装夹小车12，三个装夹小车12的车轮架设在磁棒13的导轨14上。磁棒13具有第四半径r4为60mm的半径尺寸。装夹小车12可以带动移动连接装置在磁棒13上沿焊管管壁1轴向移动。
本发明的第二方面提供一种用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法，具体包括以下步骤：
S1、调整移动连接装置在焊管管壁内的轴向位置，并利用设置在移动连接装置前端的图像采集装置拍摄焊管管壁与毛刺形貌图像；
S2、通过采集到的焊管管壁与毛刺形貌图像获取焊管管壁的壁厚和半径以及毛刺高度h1和毛刺宽度b3；
从远离焊管内壁的毛刺顶部到毛刺根部，依次划分为刮削区域A、刮削区域B和刮削区域C，根据毛刺高度h1计算三个刮削区域的高度，设置刮削区域A的高度为毛刺高度h2到h1范围内，刮削区域A宽度为b1；刮削区域B的高度为毛刺高度h3到h2范围内，刮削区域B宽度为b2；刮削区域C的高度为毛刺高度0到h3范围内，刮削区域C宽度为b3；
S3、第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀根据对应区域位置确认摆转角度并通过支撑臂进行高度调整从而进行刮削操作；
第一刮刀对应刮削区域A的毛刺，所连接支撑臂6调整其高度为l1(l1＝r-r4-q-r3)，摆转角度为-α1到α1 
第二刮刀5对应刮削区域B的毛刺，所连接支撑臂6调整其高度为l2(l2＝r-r4-q-r2-h3)，摆转角度为-α2到α2 
第三刮刀2对应刮削区域C的毛刺，所连接支撑臂6调整其高度为l3(l3＝r-r4-q-r1-h2)，摆转角度为-α3到α3 
与第一刮刀7连接的摆转连接装置11调整第一刮刀7到初始摆转位置，倾斜角度为-α1；
第一刮刀7沿自身周向自转，自转速度为ω2，移动连接装置10带动移动连接装置10向靠近焊管的方向移动，移动速度为v1，直到第一刮刀7刀刃与毛刺侧边相切，第一刮刀7的摆转连接装置11启动，摆转角度从-α1到α1，摆转速度为ω1，第一刮刀7开始刮削毛刺；
第一刮刀7刮削后，图像采集装置9采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第一次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于h2时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第一刮刀7的自转速度ω2以及摆转速度ω1，第一刮刀7反向刮削，摆转角度从α1到-α1，直到第一刮刀7刮削后毛刺高度h小于或等于h2，然后进行下一步；
第二刮刀5沿自身周向自转，自转速度为ω4，直到第二刮刀5刀刃与毛刺侧边相切，第二刮刀5的摆转连接装置11启动，摆转角度从-α2到α2，摆转速度为ω3，第二刮刀5开始刮削毛刺；
第二刮刀5刮削后，图像采集装置9采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第二次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于h3时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第二刮刀5的自转速度ω4以及摆转速度ω3，第二刮刀5反向刮削，摆转角度从α2到-α2，直到第二刮刀5刮削后毛刺高度h小于或等于h3，然后进行下一步；
第三刮刀2沿自身周向自转，自转速度为ω6，直到第三刮刀2刀刃与毛刺侧边相切，第三刮刀2的摆转连接装置11启动，摆转角度从-α3到α3，摆转速度为ω5，第三刮刀2开始刮削毛刺；
第三刮刀2刮削后，图像采集装置9采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第三次毛刺刮削后毛刺高度是否在误差允许范围内，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于e时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第三刮刀2的自转速度ω6以及摆转速度ω5，第三刮刀2反向刮削，摆转角度从α3到-α3，直到第三刮刀2刮削后毛刺高度h小于或等于e，毛刺高度满足刮削要求；
S4、移动连接装置10停止移动，第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2停止自转与摆转，刮削结束。
在方法实施过程中需要实时记录第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2的自转转速ω2、ω4、ω6与摆转转速ω1、ω3、ω5，以及移动连接装置10的移动速度v1。
如图4所示，本发明用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削装置的刮削方法，在一个具体实施方式中，具体包括以下步骤：
装夹小车12带动移动连接装置10在磁棒13上滚动来调整刮削装置在焊管管壁1的轴向的位置。设置在移动连接装置10的前端的图像采集装置9拍摄焊管管壁1与焊接毛刺8的毛刺形貌图像，利用采集到的图像来调整刮刀自转速度和摆转速度。
在本发明的一个优选实施方式中，通过采集到的焊管管壁1与焊接毛刺8的毛刺形貌图像获取焊管管壁1的壁厚为22mm，内径r为183mm以及毛刺高度h1为12mm，宽度b3为20mm；
如图2所示，从远离焊管管壁1的内壁的毛刺顶部到毛刺根部，依次划分三个区域，分别记为区域A、区域B、区域C，根据毛刺高度计算三个刮削区域高度，设置区域A的高度h1为毛刺高度6mm到12mm范围内，宽度为16mm，区域B高度h2为毛刺高度2mm到6mm范围内，宽度为18mm，区域C高度h3为毛刺高度0到2mm范围内，宽度为20mm；
第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2根据对应区域位置确认摆转角度并通过支撑臂6进行高度调整。第一刮刀7对应刮削区域A的毛刺，并且第一刮刀7所连接的支撑臂6调整其高度为49mm；第二刮刀5对应刮削区域B的毛刺，并且第二刮刀5所连接的支撑臂6调整其高度为59mm；第三刮刀2对应刮削区域C的毛刺，所连接支撑臂6调整其高度为73mm，第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2的摆转角度均设置在-6°到6°的范围内；摆转角度设置在这样的一定范围内的好处在于使得刮刀能够准确定位到毛刺刮削位置，并避免装置振动导致刮刀划伤焊管管壁1的内壁。
与第一刮刀7连接的摆转连接装置11调整第一刮刀7到初始摆转位置，初始摆转位置的倾斜角度为-6°；
第一刮刀7沿自身周向自转，自转速度ω2为56.5rad/min，移动连接装置10带动移动连接装置10向靠近焊管的方向移动，移动速度v1为65m/s，直到第一刮刀7的刀刃与毛刺侧边相切，第一刮刀7的摆转连接装置11启动，摆转角度从-6°到6°，摆转速度ω1为8rad/min，第一刮刀7开始刮削毛刺。
本发明能够调整刮刀的自转速度和摆转速度，第一刮刀刮削量最大，同等时间需要刮削速度最快，因而其自转速度和摆转速度最快，第二刮刀次之，然后是第三刮刀2。
第一刮刀7刮削后，图像采集装置9采集毛刺形貌信息，采集到的第一刮刀初始刮削毛刺高度记录为h；
判断第一次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，即第一刮刀初始刮削毛刺高度h11是否小于等于6mm，当第一刮刀初始刮削毛刺高度h11大于6mm时，移动连接装置10的移动速度v1减小2m/s，第一刮刀7的自转速度ω2增大2rad/min，摆转速度ω1增大0.5rad/min，第一刮刀7反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第一刮刀7刮削后毛刺高度h小于或等于6mm，然后进行下一步。
第二刮刀5沿自身周向自转，自转速度ω4为51rad/min，直到第二刮刀5的刀刃与毛刺侧边相切，第二刮刀5的摆转连接装置11启动，摆转角度从-6°到6°，摆转速度ω3为7rad/min，第二刮刀5开始刮削毛刺；
第二刮刀5刮削后，图像采集装置9采集毛刺形貌信息，采集到的第二刮刀初始刮削毛刺高度记录为h22；
判断第二次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即第二刮刀初始刮削毛刺高度h22大于2mm时，移动连接装置10的移动速度v1减小2m/s，第二刮刀5的自转速度ω4增大2rad/min，摆转速度ω3增大0.5rad/min，第二刮刀5反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第二刮刀5刮削后毛刺高度h小于或等于2mm，然后进行下一步；
第三刮刀2沿自身周向自转，自转速度ω6为44rad/min，直到第三刮刀2的刀刃与毛刺侧边相切，第三刮刀2的摆转连接装置11启动，摆转角度从-6°到6°，摆转速度ω5为6rad/min，第三刮刀2开始刮削毛刺；
第三刮刀2刮削后，图像采集装置9采集毛刺形貌信息，采集到的第三刮刀初始刮削毛刺高度记录为h33；
判断第三次毛刺刮削后毛刺高度是否在误差允许范围内，当不满足刮削要求即第三刮刀初始刮削毛刺高度h33大于0.1mm时，减小移动连接装置10的移动速度v1，增大第三刮刀2的自转速度ω6以及摆转速度ω5，第三刮刀2反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第三刮刀2刮削后毛刺高度h小于或等于0.1mm，然后进行下一步；
分别记录第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2的自转转速ω2、ω4、ω6与摆转转速ω1、ω3、ω5，以及移动连接装置10的移动速度v1；
移动连接装置10停止移动，第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2停止自转与摆转，刮削结束。
通过上述本发明提供的用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法及其刮削装置，具有以下有益效果：
本申请用于大口径埋弧焊管在线毛刺清理，改变了传统大口径焊管离线刮削毛刺的生产方式，有效提高了生产效率，并通过分层刮削的方式对毛刺进行精准分区定位刮削，可以提高毛刺刮削精度，减小埋弧焊管使用过程中由于焊缝处应力集中导致的焊管质量缺陷问题。
同时，通过第一刮刀7、第二刮刀5和第三刮刀2对焊接毛刺进行分层刮削，可以更加精确计算支撑臂6的高度以及刮刀摆转角度，从而控制刮削后毛刺高度；通过刮刀的摆转切削毛刺可以依据焊管管壁1的管壁半径调整刮刀摆转半径，贴合焊管管壁1的曲率，实现焊接毛刺的精确刮削；圆形刮刀自转式刮削可以延长刮刀使用寿命，刮刀刮削时自转，与毛刺接触面不断变化，能够减少应力集中，防止刮刀刮削时损坏；通过图像采集来自动匹配刮刀摆转速度、自转速度以及装置整体移动速度，更好地为工艺参数调整优化提供可靠方案。整体的反馈控制其实是在刮刀摆转速度、自转速度和移动速度上，根据采集到的毛刺形貌通过这个装置的设计优化并匹配速度参数。
综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本申请中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。
Claims (8)
1.一种用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法，其特征在于，其具体包括以下步骤：
S1、调整移动连接装置在焊管管壁内的轴向位置，并利用设置在移动连接装置前端的图像采集装置拍摄焊管管壁与毛刺形貌图像；
S2、通过采集到的焊管管壁与毛刺形貌图像获取焊管管壁的壁厚和半径以及毛刺高度h1和毛刺宽度b3；
从远离焊管内壁的毛刺顶部到毛刺根部，依次划分为刮削区域A、刮削区域B和刮削区域C，根据毛刺高度h1计算刮削区域A、刮削区域B和刮削区域C的高度：设置刮削区域A的高度为毛刺高度h2到h1范围内，刮削区域A宽度为b1；刮削区域B的高度为毛刺高度h3到h2范围内，刮削区域B宽度为b2；刮削区域C的高度为毛刺高度0到h3范围内，刮削区域C宽度为b3；
S3、第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀根据对应区域位置确认摆转角度并通过支撑臂进行高度调整从而进行刮削操作；
第一刮刀对应刮削区域A的毛刺，第一刮刀所连接支撑臂调整第一刮刀支撑臂高度为l1(l1＝r-r4-q-r3)，第一刮刀摆转角度为-α1到
第二刮刀对应刮削区域B的毛刺，所连接支撑臂调整第二刮刀支撑臂高度为l2(l2＝r-r4-q-r2-h3)，第二刮刀摆转角度为-α2到
第三刮刀对应刮削区域C的毛刺，所连接支撑臂调整第三刮刀支撑臂高度为l3(l3＝r-r4-q-r1-h2)，摆转角度为-α3到
其中，焊管半径为r，第一刮刀的第一半径为r1，第二刮刀的第二半径为r2，第三刮刀的第三半径为r3，磁棒的第四半径为r4，装夹小车的高度为q，h1为刮削区域A的高度范围最大值，h2为刮削区域B的高度范围最大值，h3为刮削区域C的高度范围最大值，b1为刮削区域A的宽度，b2为刮削区域B的宽度，b3为刮削区域C的宽度；
与第一刮刀连接的摆转连接装置调整第一刮刀到初始摆转位置，倾斜角度为-α1；
第一刮刀沿自身周向自转，第一刮刀的自转速度为ω2，移动连接装置向靠近焊管的方向移动，移动速度为v1，直到第一刮刀刀刃与毛刺侧边相切，第一刮刀的摆转连接装置启动，第一刮刀的摆转角度从-α1到α1，第一刮刀的摆转速度为ω1，第一刮刀开始刮削毛刺；
第一刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第一次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于h2时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第一刮刀的自转速度ω2以及摆转速度ω1，第一刮刀反向刮削，第一刮刀摆转角度从α1到-α1，直到第一刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于h2，然后进行下一步；
第二刮刀沿自身周向自转，第二刮刀的自转速度为ω4，直到第二刮刀刀刃与毛刺侧边相切，第二刮刀的摆转连接装置启动，第二刮刀的摆转角度从-α2到α2，第二刮刀的摆转速度为ω3，第二刮刀开始刮削毛刺；
第二刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第二次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于h3时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第二刮刀的自转速度ω4以及摆转速度ω3，第二刮刀反向刮削，第二刮刀的摆转角度从α2到-α2，直到第二刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于h3；
第三刮刀沿自身周向自转，第三刮刀的自转速度为ω6，直到第三刮刀的刀刃与毛刺侧边相切，第三刮刀的摆转连接装置启动，第三刮刀的摆转角度从-α3到α3，摆转速度为ω5，第三刮刀开始刮削毛刺；
第三刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的毛刺高度为h；
判断第三次毛刺刮削后毛刺高度是否在误差允许范围内，当不满足刮削要求即毛刺高度h大于e时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第三刮刀的自转速度ω6以及摆转速度ω5，第三刮刀反向刮削，第三刮刀的摆转角度从α3到-α3，直到第三刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于e，毛刺高度满足预设的刮削要求；
S4、移动连接装置停止移动，第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀停止自转与摆转，刮削结束。
2.根据权利要求1所述的用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法，其特征在于，在所述步骤S3中具体为：判断第一次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，即第一刮刀初始刮削毛刺高度h11是否小于等于6mm，当第一刮刀初始刮削毛刺高度h11大于6mm时，移动连接装置10的移动速度v1减小2m/s，第一刮刀的自转速度ω2增大2rad/min，摆转速度ω1增大0.5rad/min，第一刮刀反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第一刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于6mm；
第二刮刀沿自身周向自转，自转速度ω4为51rad/min，直到第二刮刀的刀刃与毛刺侧边相切，第二刮刀的摆转连接装置启动，摆转角度从-6°到6°，摆转速度ω3为7rad/min，第二刮刀开始刮削毛刺；
第二刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的第二刮刀初始刮削毛刺高度记录为h22；
判断第二次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求，当不满足刮削要求即第二刮刀初始刮削毛刺高度h22大于2mm时，移动连接装置的移动速度v1减小2m/s，第二刮刀的自转速度ω4增大2rad/min，摆转速度ω3增大0.5rad/min，第二刮刀反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第二刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于2mm；
第三刮刀沿自身周向自转，自转速度ω6为44rad/min，直到第三刮刀2的刀刃与毛刺侧边相切，第三刮刀的摆转连接装置启动，摆转角度从-6°到6°，摆转速度ω5为6rad/min，第三刮刀开始刮削毛刺；
第三刮刀刮削后，图像采集装置采集毛刺形貌信息，采集到的第三刮刀初始刮削毛刺高度记录为h33；
判断第三次毛刺刮削后毛刺高度是否在误差允许范围内，当不满足刮削要求即第三刮刀初始刮削毛刺高度h33大于0.1mm时，减小移动连接装置的移动速度v1，增大第三刮刀的自转速度ω6以及摆转速度ω5，第三刮刀反向刮削，摆转角度从6°到-6°，直到第三刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于0.1mm则准备停止刮削运动。
3.根据权利要求1所述的用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法，其特征在于，实时记录第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀的自转转速ω2、ω4、ω6与摆转转速ω1、ω3、ω5，以及移动连接装置的移动速度v1。
4.一种根据权利要求1至3之一所述用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法的刮削装置，其特征在于，其包括：第一刮刀、第二刮刀、第三刮刀、连接轴、刮刀自转连接装置、支撑臂、图像采集装置、移动连接装置、设置在支撑臂的下端的摆转连接装置和设置在移动连接装置上的装夹小车，
第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀均为盘状刮刀，第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀分别通过位于各自中心的连接轴与刮刀自转连接装置相连；
连接轴分别外接长度可调节的支撑臂，支撑臂在开始进行刮削之前，根据毛刺分层情况能进行长度调整；此后的刮削过程中图像采集装置获取到的毛刺刮削情况按需调整；
移动连接装置沿焊管管壁的轴向设置，并且图像采集装置、第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀在移动连接装置上按照先后顺序依次设置；以及
装夹小车的车轮架设在磁棒的导轨上，装夹小车能带动移动连接装置在磁棒上沿焊管管壁的轴向移动。
5.根据权利要求4所述的刮削装置，其特征在于，第一刮刀的第一半径为r1＝44mm，第二刮刀的第二半径为r2＝38mm，第三刮刀的第三半径为r3＝26mm。
6.根据权利要求4所述的刮削装置，其特征在于，磁棒具有第四半径r4为60mm的半径尺寸。
7.根据权利要求4所述的刮削装置，其特征在于，摆转连接装置以两两间隔方式相同距离地设置在移动连接装置上，相邻两个摆转连接装置的间隔距离为d。
8.根据权利要求4所述的刮削装置，其特征在于，装夹小车的高度q为24mm。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113210749A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-06 | 燕山大学 | 外毛刺刮削系统及其刮削方法 |
| CN117696556A (zh) * | 2024-02-18 | 2024-03-15 | 致谷建筑设计(山东)有限公司 | 一种暖通管清洁装置 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0045733A2 (de) * | 1980-08-04 | 1982-02-10 | VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Abtragen des Aussenschweissgrates längsgeschweisster Rohre |
| CN101444857A (zh) * | 2008-12-29 | 2009-06-03 | 沈阳工大恒晟鑫源机械制造有限公司 | 焊管内壁去除毛刺装置 |
| CN201493564U (zh) * | 2009-07-30 | 2010-06-02 | 江苏嘉宝科技制管有限公司 | 一种液压式erw焊管离线内毛刺清理装置 |
| CN201592292U (zh) * | 2009-12-24 | 2010-09-29 | 天津双街钢管有限公司 | 直缝焊管内毛刺去除机的周向调整机构 |
| CN103551349A (zh) * | 2013-09-28 | 2014-02-05 | 东北电力大学 | 一种管道机器人用旋转刮垢装置 |
| CN204686259U (zh) * | 2015-03-26 | 2015-10-07 | 重庆盈捷科技有限公司 | 焊接毛刺刮削结构 |
| CN105414673A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-23 | 淮安市贝克铝热传输有限公司 | 一种双辊高精度高频焊接管内毛刺清除装置 |
| CN205551623U (zh) * | 2016-05-04 | 2016-09-07 | 湖南人文科技学院 | 一种新型平键键槽加工机床 |
| CN205798602U (zh) * | 2016-07-06 | 2016-12-14 | 燕山大学 | 一种新型的erw钢管内毛刺在线清除装置 |
| CN208495982U (zh) * | 2018-05-23 | 2019-02-15 | 深圳市施罗德工业测控设备有限公司 | 一种多功能管道切割打磨机 |
| CN110102826A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-09 | 燕山大学 | 一种埋弧焊管内毛刺清除装置及方法 |
| CN111495811A (zh) * | 2020-05-16 | 2020-08-07 | 阜宁县石油机械有限公司 | 一种刮削器 |
-
2020
- 2020-09-02 CN CN202010911400.3A patent/CN112077394B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0045733A2 (de) * | 1980-08-04 | 1982-02-10 | VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Abtragen des Aussenschweissgrates längsgeschweisster Rohre |
| CN101444857A (zh) * | 2008-12-29 | 2009-06-03 | 沈阳工大恒晟鑫源机械制造有限公司 | 焊管内壁去除毛刺装置 |
| CN201493564U (zh) * | 2009-07-30 | 2010-06-02 | 江苏嘉宝科技制管有限公司 | 一种液压式erw焊管离线内毛刺清理装置 |
| CN201592292U (zh) * | 2009-12-24 | 2010-09-29 | 天津双街钢管有限公司 | 直缝焊管内毛刺去除机的周向调整机构 |
| CN103551349A (zh) * | 2013-09-28 | 2014-02-05 | 东北电力大学 | 一种管道机器人用旋转刮垢装置 |
| CN204686259U (zh) * | 2015-03-26 | 2015-10-07 | 重庆盈捷科技有限公司 | 焊接毛刺刮削结构 |
| CN105414673A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-23 | 淮安市贝克铝热传输有限公司 | 一种双辊高精度高频焊接管内毛刺清除装置 |
| CN205551623U (zh) * | 2016-05-04 | 2016-09-07 | 湖南人文科技学院 | 一种新型平键键槽加工机床 |
| CN205798602U (zh) * | 2016-07-06 | 2016-12-14 | 燕山大学 | 一种新型的erw钢管内毛刺在线清除装置 |
| CN208495982U (zh) * | 2018-05-23 | 2019-02-15 | 深圳市施罗德工业测控设备有限公司 | 一种多功能管道切割打磨机 |
| CN110102826A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-09 | 燕山大学 | 一种埋弧焊管内毛刺清除装置及方法 |
| CN111495811A (zh) * | 2020-05-16 | 2020-08-07 | 阜宁县石油机械有限公司 | 一种刮削器 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113210749A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-06 | 燕山大学 | 外毛刺刮削系统及其刮削方法 |
| CN117696556A (zh) * | 2024-02-18 | 2024-03-15 | 致谷建筑设计(山东)有限公司 | 一种暖通管清洁装置 |
| CN117696556B (zh) * | 2024-02-18 | 2024-04-16 | 致谷建筑设计(山东)有限公司 | 一种暖通管清洁装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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