外毛刺刮削系统及其刮削方法
技术领域
本发明属于焊管生产技术领域,尤其是一种外毛刺刮削系统及其刮削方法。
背景技术
螺旋埋弧焊管是将带钢按螺旋状弯曲成形,用埋弧焊工艺进行焊接而制成的螺旋缝金属管,生产出的螺旋埋弧焊管在可焊性、抗裂性、冲击韧性、疲劳强度、塑性变形能力等方面均要优于直缝焊管;目前广泛应用于自来水工程、石化工业、城市建设等领域,作液体输送用或者作结构件使用,并且随着我国天然气供需缺口的增大,建设西气东输天然气管道对焊管的质量和寿命提出了更高的要求,因此,研究和发展焊管毛刺清除技术十分重要。
螺旋埋弧焊管在焊接过程中,焊管一边作直线运动,一边作旋转运动,形成螺旋线型的外毛刺,极大降低了焊管外表面的光洁度;同时外毛刺处容易产生应力集中,导致焊管在使用过程中产生破损、漏液的情况,从而降低焊管的使用稳定性和使用寿命;目前有很多企业还在采取人工操作刮刀来清除焊管的外毛刺,不仅劳动强度高、清除效率低,也容易出现刮偏、刮深的情况,从而对焊管外表面造成损伤,这会极大的影响焊管的使用效果、降低焊管的使用寿命。
发明内容
针对上述问题本发明提供了一种外毛刺刮削系统及其刮削方法,在螺旋埋弧焊管管坯的两侧各放置多组刮削装置,根据焊管的管径和生产标准等设置每一组刮削装置主刮刀的刮削深度,再利用计算机判断每一组刮削装置副刮刀是否进行补刮及补刮的刮削深度,通过多组刮削装置主刮刀的粗刮和副刮刀的精刮逐步满足设定的刮削深度,从而实现对焊管外毛刺的分步精准刮削。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是提供一种外毛刺刮削系统,其包括机架、支撑辊、工作台、电机、刮刀架、刮削装置、刮刀架端座和计算机;所述机架上固定安装有所述支撑辊;所述支撑辊上支撑放置有螺旋埋弧焊管管坯;所述工作台固定布置于所述机架的左右两侧;左侧所述工作台的前端固定安装有所述电机,后端固定安装有所述刮刀架端座以及所述计算机;右侧所述工作台的前端固定安装有所述刮刀架端座,后端固定安装有所述电机;所述刮刀架的第一端通过联轴器与所述电机连接,所述刮刀架的第二端与所述刮刀架端座固定连接;所述刮刀架上安装有三个所述刮削装置,且所述刮削装置与所述刮刀架同轴心配合;所述刮削装置包括基体、主刮刀、副刮刀、工业摄像头以及伸缩柱;所述主刮刀和所述副刮刀通过所述伸缩柱与所述基体相连接;所述工业摄像头固定安装在所述基体上;当所述螺旋埋弧焊管管坯到达预定刮削位置时,设置所述刮削装置主刮刀的刮削深度并开始刮削,所述刮削装置的工业摄像头拍摄经所述主刮刀刮削后的外毛刺高度图像,并实时传输给所述计算机;所述计算机对外毛刺高度图像进行分析,计算所述主刮刀实际的刮削深度;所述计算机分析所述主刮刀设置的刮削深度和实际的刮削深度,进而控制所述刮削装置的副刮刀进行补刮以及补刮的刮削深度。
进一步地,所述主刮刀、所述工业摄像头、所述副刮刀在所述基体上按顺序竖直排列;所述主刮刀在所述基体的上端,所述工业摄像头在所述基体的中端,所述副刮刀在所述基体的下端;所述主刮刀、所述工业摄像头、所述副刮刀均指向螺旋埋弧焊管外毛刺。
进一步地,所述刮削装置的刮刀与螺旋埋弧焊管外毛刺所在截面成刮削角,刮削角的取值根据刮刀和焊管的材质而定。
优选地,所述刮削装置数量为6组,分别对称布置于所述工作台两侧的所述刮刀架上;第一刮削装置、第三刮削装置和第五刮削装置安装在右侧所述工作台的所述刮刀架上,第二刮削装置、第四刮削装置和第六刮削装置安装在左侧所述工作台的所述刮刀架上;第六刮削装置的主刮刀与螺旋埋弧焊管外壁的距离为特定值,特定值为焊管生产标准所要求的最大外毛刺高度。
本发明的第二方面提供一种基于上述的外毛刺刮削系统的外毛刺刮削方法,其包括以下步骤:
步骤S1、所述螺旋埋弧焊管管坯到达预定刮削位置,并使n组刮削装置的刮刀与螺旋埋弧焊管外毛刺所在截面始终成刮削角θ;
步骤S2、设置初值:i=1;
步骤S3、设置第i刮削装置的刮削深度di,计算机向第i刮削装置的主刮刀下达刮削命令,对螺旋埋弧焊管管坯未刮削的外毛刺进行刮削;
步骤S4、第i刮削装置的工业摄像头拍摄螺旋埋弧焊管外毛刺高度图像,并传输给计算机,计算机对图像进行分析,得到主刮刀实际的刮削深度hi;
步骤S5、计算机分析主刮刀设置的刮削深度di和实际的刮削深度hi,计算hi-di,控制第i刮削装置的副刮刀进行补刮以及补刮的刮削深度;若hi-di≥0,计算机向第i刮削装置下达静止命令,若hi-di<0,计算机向第i刮削装置下达补刮命令,补刮深度为|hi-di|;
步骤S6、判断i=n-1,若成立,转入步骤S6,若不成立,令i=i+1,转入步骤S3,其中n为刮削装置总组数;
步骤S7、前n-1组刮削装置刮削完成之后,第n组刮削装置的主刮刀与螺旋埋弧焊管外壁的距离为特定值l,其中特定值l为焊管生产标准所要求的最大外毛刺高度。
优选地,所述刮削装置主刮刀设置的刮削深度满足:d=d1+d2+......+dn-1+l,其中d为螺旋埋弧焊管管坯外毛刺总高度。
本发明由于采用了上述的技术方案,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明通过主刮刀先对焊管外毛刺进行粗刮,再通过计算机分析,判断副刮刀是否进行补刮及补刮的刮削深度,一次一次地满足初始设定的刮削深度,通过多组重复的刮削过程来实现对焊管外毛刺的分步精准刮削,从而大幅度提高焊管外表面的光洁度,实现提高焊管的使用效果和使用寿命的目的,同时大幅度减少了工人的劳动强度、提高了外毛刺的清除效率。
(2)本发明所涉及的外毛刺刮削系统,通过电机控制刮刀始终与焊管外毛刺所在截面成刮削角,既减少了刮刀的磨损,也能最大程度地保持刮刀与外毛刺的接触面积和压力恒定,减少人工操作刮刀所出现的刮偏、刮深情况,保证整个刮削过程稳定进行。
(3)本发明所涉及的外毛刺刮削系统,在刮削过程中的最后一组刮削装置专门检验焊管外毛刺余高,从而保证管坯外毛刺余高符合标准。
附图说明
图1是本发明外毛刺刮削系统的总体结构示意图,
图2是本发明外毛刺刮削系统的刮削装置的结构示意图,
图3是本发明外毛刺刮削系统的刮削装置刮削外毛刺的示意图,
图4是本发明外毛刺刮削方法的工作流程图。
主要附图标记:
1-管坯;2-未刮削的外毛刺;3-第五刮削装置;4-第三刮削装置;5-第一刮削装置;6-联轴器;7-电机;8-工作台;9-机架;10-支撑辊;11-计算机;12-刮刀架端座;13-第二刮削装置;14-第四刮削装置;15-刮刀架;16-第六刮削装置;17-伸缩柱;18-主刮刀;19-工业摄像头;20-副刮刀;21-基体。
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。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。需要注意的为,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。例如本发明所用的前、后、左和右仅仅是示例性质的,是为了描述方便使用的用语。
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本发明具体实施例中采用GB/T9711-2017国标螺旋钢管,焊管外径为965mm,壁厚为6.4mm,使用六组刮削装置,取θ=60°、特定值l=0.1mm。
在图1~图3中,一种外毛刺刮削系统,包括两对机架9和两对支撑辊10,支撑辊10固定安装在机架9上,支撑辊10上放置有管坯1;管坯1上有未刮削的外毛刺2;管坯1的左右两侧放置有工作台8,左侧工作台8上放有计算机11、电机7、刮刀架15和刮刀架端座12,右侧工作台8上放有电机7、刮刀架15和刮刀架端座12;刮刀架15的第一端通过联轴器6与电机7连接,刮刀架15的第二端与刮刀架端座12固定连接;左侧刮刀架15上安装有对外毛刺进行刮削的第二刮削装置13、第四刮削装置14、第六刮削装置16,第二刮削装置13、第四刮削装置14、第六刮削装置16与刮刀架15同轴心配合,且第六刮削装置16与管坯1的水平距离设置为l,l值为焊管使用标准所要求的最大外毛刺高度,第一刮削装置5、第三刮削装置4、第五刮削装置3安装在右侧工作台8的刮刀架15上。
如图2所示,本发明的第一刮削装置5包括伸缩柱17、主刮刀18、工业摄像头19、副刮刀20以及基体21;主刮刀18和副刮刀20均以伸缩柱17与第一基体21相连接,工业摄像头19固定安装在第一基体21上;主刮刀18、工业摄像头19和副刮刀20在第一基体21上呈“上-中-下”竖直排列,主刮刀18在上,工业摄像头19在中,副刮刀20在下;伸缩柱17和工业摄像头19以无线通讯的方式与计算机11相连接,计算机11通过远程调整伸缩柱伸缩长度来控制刮刀的刮削深度,第二刮削装置13、第三刮削装置4、第四刮削装置14、第五刮削装置3和第六刮削装置16与第一刮削装置5相同;当管坯1到达预定刮削位置时,设置第一刮削装置5的刮削深度d1,计算机11向第一刮削装置5的主刮刀18下达刮削命令,主刮刀18刮削完后,工业摄像头19拍摄主刮刀18刮削完成后的外毛刺高度图像并传输给计算机11,计算机11对外毛刺图像进行分析得到主刮刀18的实际刮削深度h1并处理数据,判断副刮刀20是否进行补刮和补刮的刮削深度,并向副刮刀20下达静止或补刮命令;第二刮削装置13、第三刮削装置4、第四刮削装置14和第五刮削装置3依次设置越来越小的刮削深度并重复第一刮削装置5的刮削过程。
如图3所示,本发明的电机7通过联轴器6将动力传输给刮刀架15,始终使第一刮削装置5的主刮刀18与未刮削的外毛刺2所在截面成刮削角θ,第二刮削装置13、第三刮削装置4、第四刮削装置14、第五刮削装置3和第六刮削装置16同样与未刮削的外毛刺2所在截面成刮削角θ,保证整个刮削过程稳定进行。
在图4所示的本发明外毛刺刮削方法的工作流程图,采用本发明装置刮削螺旋埋弧焊管外毛刺,其方法包括以下步骤:
步骤S1、螺旋埋弧焊管管坯到达预定刮削位置,并使n组刮削装置的刮刀与螺旋埋弧焊管外毛刺所在截面始终成刮削角θ;
步骤S2、设置初值:i=1;
步骤S3、设置第i刮削装置的刮削深度di,计算机向第i刮削装置的主刮刀下达刮削命令,对螺旋埋弧焊管管坯未刮削的外毛刺进行刮削;
步骤S4、第i刮削装置的工业摄像头拍摄螺旋埋弧焊管外毛刺高度图像,并传输给计算机,计算机对图像进行分析,得到主刮刀实际的刮削深度hi;
步骤S5、计算机分析主刮刀设置的刮削深度di和实际的刮削深度hi,计算hi-di,判断第i刮削装置的副刮刀是否进行补刮以及补刮的刮削深度;若hi-di≥0,计算机向第i刮削装置下达静止命令;若hi-di<0,计算机向第i刮削装置下达补刮命令,补刮深度为|hi-di|;
步骤S6、判断i=n-1,若成立,转入步骤S6,若不成立,令i=i+1,转入步骤S3,其中n为刮削装置总组数;
步骤S7、前n-1组刮削装置刮削完成之后,第n刮削装置的主刮刀与螺旋埋弧焊管外壁的距离l,保证外毛刺余高符合标准,其中,l为焊管生产标准所要求的最大外毛刺高度;
上述d为螺旋埋弧焊管管坯外毛刺总高度,满足d=d1+d2+......+dn-1+l。
综上,本发明的具体实施方式为更清楚地说明本发明而采取六组刮削装置进行刮削螺旋埋弧焊管外毛刺,在实际应用时,依据刮刀和焊管的材质选取刮刀与外毛刺所在截面所成的刮削角θ值,根据焊管生产标准选取最后一组刮削装置与焊管外壁的距离值l,并根据焊管的管径和外毛刺总高度选取合适的刮削装置总组数n,为了提高刮削精度,也可在n组刮削装置的基础上再多加2或4组刮削装置。
本发明公开的外毛刺刮削系统及其外毛刺刮削方法,通过计算机远程控制多组刮削装置对焊管外毛刺进行分步精准刮削,能够大幅度减少工人的劳动强度;刮削角的设置也能减少刮刀的磨损故而减少外毛刺清除的成本;同时也减少了刮偏、刮深情况,有利于保持焊缝外观的一致性,从而实现提高焊管的使用效果和使用寿命的目的。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。