CN113770776A - 适用于不同尺寸焊管的全自动管端倒棱机及倒棱方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于不同尺寸焊管的全自动管端倒棱机及倒棱方法。包括底座，车体，动力系统，床头箱，床头箱进给装置，夹紧装置，升降托辊装置，刀盘和刀具；车体沿底座上的导轨移动，从而实现对不同长度焊管的加工；动力系统经过床头箱带动刀盘旋转；床头箱、床头箱进给装置、夹紧装置设置在车体上；夹紧装置的上下两部分的一端转动连接，一端可开合，包括上、下油缸、上、下滑座、设置在上滑座上的两个上夹具滑座、设置在下滑座上的两个下夹具滑座，两个上夹具滑座上设有上夹具块，两个下夹具滑座上设有下夹具块，上、下夹具块均采用可开合的V型块，通过丝杠丝母实现V型块的开合，不更换夹具实现对不同管径焊管的加工。

Description

适用于不同尺寸焊管的全自动管端倒棱机及倒棱方法

技术领域

本发明属于金属加工领域，具体涉及一种适用于不同尺寸焊管的全自动管端倒棱机及倒棱方法。

背景技术

焊接钢管口径大而且厚度较厚，对焊管管端采用复合坡口设计时，存在加工难度较大的问题，钢管复合坡口是为满足重要管线管对接对焊的需要而设计的坡口形式，倒棱机是用于对管两端按要求进行焊接坡口的倒棱和平头工作。

但是现在坡口加工时，对于不同尺寸的钢管需要更换不同的夹紧装置，导致加工成本高，加工流程复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于不同尺寸焊管的全自动管端倒棱机及倒棱方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于不同尺寸焊管的全自动管端倒棱机，包括底座，车体，动力系统，床头箱，床头箱进给装置，夹紧装置，升降托辊装置，刀盘和刀具；

所述底座对称的设置在倒棱机的两侧，其上设有导轨，所述车体安装在底座上，车体沿底座上的导轨移动，从而实现对不同长度焊管的加工；

刀具安装在刀盘上，刀盘安装在床头箱上，动力系统经过床头箱带动刀盘旋转；所述床头箱、床头箱进给装置、夹紧装置设置在车体上，床头箱进给装置驱动床头箱在车体的导轨上移动，从而实现对刀具的进退运动；

夹紧装置由上下两部分组成，上下两部分的一端转动连接，一端可以开合，包括上油缸、下油缸、上滑座、下滑座、设置在上滑座上的两个上夹具滑座、设置在下滑座上的两个下夹具滑座，两个上夹具滑座上设有上夹具块，两个下夹具滑座上设有下夹具块，上夹具块和下夹具块均采用可开合的V型块，通过丝杠丝母实现V型块的开合，不更换夹具实现对不同管径焊管的加工。

进一步的，车体上设有两个极限位置和一个工作位置，分别设有接近开关来控制；床头箱两端安装有接近开关来控制两个极限位置。

进一步的，车体上的导轨为V型导轨和平导轨的组合。

进一步的，车体上包括润滑系统，床头箱具有一套独立的稀油强制润滑系统，床头箱箱体同时兼做润滑油箱。

进一步的，动力系统输出的动力通过同步齿型皮带传入床头箱，通过三级减速，带动刀盘转动；同一输入转速通过床头箱获得三种刀盘转速，以适应不同规格的钢管切削需要。

进一步的，每个花盘上通过浮动刀座安装有四套刀具，花盘上装有丝杠，根据管径大小不同对浮动刀座的位置进行调整。

进一步的，四套刀具为两套倒棱刀具，一套平头刀具和一套钝边刀具；

平头刀具用于对钢管端面进行平端面，倒棱刀具用于加工钢管端面的坡口，安装倒棱刀具的倒棱刀座上安装有用于仿形的导向滚轮，导向滚轮以钢管内壁作靠模进行圆周运动，拉动倒棱刀在沿着钢管作圆周运动的同时，完成径向的修正从而获得均匀的倒角。

进一步的，所述夹紧装置还包括油缸，横梁，底座，连接座，上滑座，上夹具滑座，下滑座，上夹具滑座，卧式精密齿轮减速电机，长联轴器，圆锥滚子轴承，升降机，丝杠轴，蜗轮永磁低速同步电机和滑块；

横梁上设有两个油缸，两个油缸均通过连接座与两个上夹具滑座连接，上、下夹具滑座通过滑块设置在丝杠轴上，丝杠轴设置在上、下滑座上，升降机在卧式精密齿轮减速电机作用下带动下滑座上升，实现对管底的定位；上、下滑座上的两个上、下夹具滑座分别通过蜗轮永磁低速同步电机调节两个上、下夹具滑座之间的水平距离，从而实现焊管的左右定位，油缸带动上滑座对焊管进行夹紧。

进一步的，V型块与焊管接触的面上设有聚氨酯板。

一种采用上述的倒棱机进行倒棱的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：焊管由运管小车运送到倒棱机中心位置，升降托辊升起使焊管脱离运管小车，启动升降托辊液压马达带动钢管移动，使焊管长度中心与两托辊间距中心一致，调整好后将焊管中心升到高于刀盘中心100±10mm位置；

步骤(2)：启动车体的行走马达，带动床头箱和夹紧装置向焊管管端移动，管端进入夹具内侧300mm±50mm时车体停止，升降托辊下落使焊管落入夹紧装置，车体锁紧油缸将车体与底座锁紧，夹紧装置将焊管夹紧；

步骤(3)：床头箱进给减速电机启动，带动床头箱移动,刀具仿形轮进入焊管管端内部，倒棱刀刀尖至管端最高点3-5mm时停止；

步骤(4)：启动主电机带动花盘旋转，启动床头箱进给减速电机带动床头箱和刀盘工进完成平头倒棱，完成平头倒棱后启动床头箱进给减速电机带动床头箱快速后退，使刀具仿形轮完全脱离管端，主电机停止；

步骤(5)：夹紧装置将焊管松夹，大车体锁紧油缸将车体松夹，升降托辊上升将焊管抬起脱离夹具，启动车体移动马达使车体快速后退，使管端完全脱离夹紧装置；

步骤(6)：升降托辊下落将焊管放入运管小车，运管小车行走进入出管辊道位置将焊管放入出管辊道，由辊道将焊管输送到下一工位。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明的倒棱机的夹紧装置通过采用无模V型块结构，采用电机带动升降机带动V型块对管底进行定位，水平方向采用电机减速机带动V型块进行左右定位，最后由液压缸带动上滑座对钢管进行夹紧，实现加工不同管径，无需更换模具的功能；

(2)本发明的倒棱机的刀盘通过设置位置可调的浮动刀座，实现对不同尺寸管径的加工；

(3)本发明的倒棱机通过设置两套外仿形刀具，一套内仿形刀具和一套钝边，实现复合坡口的加工，保证切削坡口钝边的精度；

(4)本发明的车体可在底座的导轨上滑动，且传动箱可以在车体上滑动，从而实现对不同长度焊管的加工。

(5)本发明的倒棱机的适用范围广，可应用于φ406.4-φ1626钢管管端JCOE、UOE和SPM钢管生产。

附图说明

图1为本发明的倒棱机的主视图。

图2为本发明的倒棱机的俯视图。

图3为本发明的底座三维示意图。

图4为本发明的车体三维示意图。

图5为本发明的车体安装在底座上侧视图。

图6为本发明的夹紧装置三维示意图。

图7为本发明的夹紧装置的内部结构的主视图。

图8为本发明的夹紧装置的内部结构的侧视图。

图9为本发明的刀盘三维示意图。

附图标记说明：

1-底座，2-车体，3-动力系统，4-床头箱，5-夹紧装置，6-升降托辊装置，21-第一垫板，22-第二垫板，23-第三垫板，24-车轮，25-侧导向轮，26-导轨，27-油缸，261-V型导轨，262-平导轨，28-润滑系统，51-油缸，52-横梁，53-连接座，54-上滑座，55-夹具滑座，56-下滑座，57-底座，58-卧式精密齿轮减速电机，59-长联轴器，510-圆锥滚子轴承，511-升降机，512-丝杠轴，513-蜗轮永磁低速同步电机，514-滑块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1-9所示，一种双头单工位倒棱机，配备有底座1、车体2、床头箱4、动力系统3、刀盘、进给装置、夹紧装置5、升降托辊装置6、排屑机、液压系统、电控系统等。

两床头箱4同轴线布置，安装于可移动的车体2上，为适应钢管长度不同的要求，由液压马达带动车体2在导轨底座1上实现大范围的移动，车体2有2个极限位置和一个工作位置，分别有接近开关来控制。

钢管横向调整由升降托辊“V”型辊道(动力源为液压马达)实现(两床头箱所在轴线为横向，与之垂直方向为纵向)，升降托辊高度方向由液压缸(带内置位移传感器)实行升降，以托举不同直径钢管的中心与夹具中心和床头箱中心重合。

每个花盘装有四套浮动刀座，2套外仿形，1套内仿形，1套钝边；来实现复合坡口的加工，保证切削坡口钝边的精度；

夹紧装置5采用无模V型块结构，采用电机带动升降机带动V型块对管底进行定位，水平方向采用电机减速机带动V型块进行左右定位，最后由液压缸带动上滑座对钢管进行夹紧，实现加工不同管径，无需更换模具的功能；电控系统操作台，除控制床头箱和大车体外，还分别控制钢管的升降、横移和进出的辊道等，而且两侧操作台可实现两地互相控制，一侧可以控制两个动力头。

床头箱4用于固定、支撑刀盘，主电机经动力系统和床头箱传动，带动花盘旋转。根据加工焊管直径的大小不同，调整床头箱变速齿轮和电机的转速，使花盘转速控制在15-80r/min范围内。床头箱机械三档变速后，床头箱主轴转数分别为22r/min、35r/min、54r/min。

床头箱4箱体为焊接结构件，具有足够的强度和刚度。齿轮为硬齿面齿轮传动，噪声小，润滑采用强制润滑，效果良好，床头箱箱体同时兼做润滑油箱。床头箱具有一套独立的稀油强制润滑系统。

主电机通过同步齿型皮带传入床头箱4，通过三级减速，带动花盘转动。同一输入转速通过床头箱变速齿轮可获得三种刀盘转速，以便适应不同规格的钢管切削需要。

床头箱进给装置固定在车体2上，通过进给伺服减速电机、联轴器使滚珠丝杠副旋转，带动丝母，同时丝母把合在浮动座上，浮动座带着铰支座和固定在一起的床头箱4实现快速前进、工作进给、快速后退等运动。

底座1用于支承和作为车体2移动的导轨，该装置为整个设备的基础，两个底座1同轴线对称布置在设备左右两端，具有足够的刚性和强度。

车体2用于支承床头箱4、夹紧装置5等部件和作为床头箱4移动的导轨，同时为满足钢管长短不等的要求，带动床头箱4、刀盘、夹紧装置5等沿底座1作大距离横向移动。导轨为V型导轨和平导轨的组合，保证床头箱移动具有足够的精度和稳定性。车体2的移动由液压马达完成，车体2锁紧由液压油缸完成。

如图9所示，花盘及刀具花盘用于安装平头刀座、倒棱刀座，花盘上装有丝杠，根据管径大小不同对刀座位置进行调整。平头刀具用于对钢管端面进行平端面，倒棱刀具用于加工钢管端面的坡口。倒棱刀座上装有仿形功能的导向滚轮，导向滚轮以钢管内壁作靠模进行圆周运动，由此也拉动倒棱刀在沿着钢管作圆周运动的同时，完成径向的修正从而获得均匀的倒角。

夹紧装置5用于钢管定位，并使其不能转动。上夹具通过液压缸驱动下压，带动上夹座及上夹紧块移动进行钢管对中夹紧，下夹具通过马达带动升降机驱动向上顶，带动下夹座及下夹紧块向上移动进行钢管对中夹紧，不同管径使用无需更换夹紧块。夹具块采用可开合的V型块，V型块开合采用马达带动丝杠丝母结构，正反丝开合同步，与钢管接触的面把合聚氨酯板。夹紧装置5的夹紧力的大小根据管径和壁厚不同可进行调整，机构刚性好，强度高；接触面不得少于8个点。

升降托辊装置6输送钢管横向调整到夹紧工位，并将钢管抬升到刀盘中心高，钢管举升由液压缸(带内置位移传感器)完成，钢管的横向调整由液压马达来完成。运管车将钢管运至设备中心位置，升降托辊抬起接住钢管，如有必要升降托辊液压马达使钢管做横向移动，待钢管长度中心与设备纵向中心重合后，升降托辊将钢管托起，使钢管中心抬升到高于刀盘中心位置100mm处，待大车体移动到夹紧位置后升降托辊落下。升降托辊装置的升降高度由内置位移传感器控制，以保证钢管能够顺利进入夹紧装置5。

Claims (10)

1.一种适用于不同尺寸焊管的全自动管端倒棱机，其特征在于，包括底座，车体，动力系统，床头箱，床头箱进给装置，夹紧装置，升降托辊装置，刀盘和刀具；

所述底座对称的设置在倒棱机的两侧，其上设有导轨，所述车体安装在底座上，车体沿底座上的导轨移动，从而实现对不同长度焊管的加工；

刀具安装在刀盘上，刀盘安装在床头箱上，动力系统经过床头箱带动刀盘旋转；所述床头箱、床头箱进给装置、夹紧装置设置在车体上，床头箱进给装置驱动床头箱在车体的导轨上移动，从而实现对刀具的进退运动；

夹紧装置由上下两部分组成，上下两部分的一端转动连接，一端可以开合，包括上油缸、下油缸、上滑座、下滑座、设置在上滑座上的两个上夹具滑座、设置在下滑座上的两个下夹具滑座，两个上夹具滑座上设有上夹具块，两个下夹具滑座上设有下夹具块，上夹具块和下夹具块均采用可开合的V型块，通过丝杠丝母实现V型块的开合，不更换夹具实现对不同管径焊管的加工。

2.根据权利要求1所述的倒棱机，其特征在于，车体上设有两个极限位置和一个工作位置，分别设有接近开关来控制；床头箱两端安装有接近开关来控制两个极限位置。

3.根据权利要求2所述的倒棱机，其特征在于，车体上的导轨为V型导轨和平导轨的组合。

4.根据权利要求3所述的倒棱机，其特征在于，车体上包括润滑系统，床头箱具有一套独立的稀油强制润滑系统，床头箱箱体同时兼做润滑油箱。

5.根据权利要求4所述的倒棱机，其特征在于，动力系统输出的动力通过同步齿型皮带传入床头箱，通过三级减速，带动刀盘转动；同一输入转速通过床头箱获得三种刀盘转速，以适应不同规格的钢管切削需要。

6.根据权利要求5所述的倒棱机，其特征在于，每个花盘上通过浮动刀座安装有四套刀具，花盘上装有丝杠，根据管径大小不同对浮动刀座的位置进行调整。

7.根据权利要求6所述的倒棱机，其特征在于，四套刀具为两套倒棱刀具，一套平头刀具和一套钝边刀具；

平头刀具用于对钢管端面进行平端面，倒棱刀具用于加工钢管端面的坡口，安装倒棱刀具的倒棱刀座上安装有用于仿形的导向滚轮，导向滚轮以钢管内壁作靠模进行圆周运动，拉动倒棱刀在沿着钢管作圆周运动的同时，完成径向的修正从而获得均匀的倒角。

8.根据权利要求7所述的倒棱机，其特征在于，所述夹紧装置还包括油缸，横梁，底座，连接座，上滑座，上夹具滑座，下滑座，上夹具滑座，卧式精密齿轮减速电机，长联轴器，圆锥滚子轴承，升降机，丝杠轴，蜗轮永磁低速同步电机和滑块；

横梁上设有两个油缸，两个油缸均通过连接座与两个上夹具滑座连接，上、下夹具滑座通过滑块设置在丝杠轴上，丝杠轴设置在上、下滑座上，升降机在卧式精密齿轮减速电机作用下带动下滑座上升，实现对管底的定位；上、下滑座上的两个上、下夹具滑座分别通过蜗轮永磁低速同步电机调节两个上、下夹具滑座之间的水平距离，从而实现焊管的左右定位，油缸带动上滑座对焊管进行夹紧。

9.根据权利要求8所述的倒棱机，其特征在于，V型块与焊管接触的面上设有聚氨酯板。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述的倒棱机进行倒棱的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：焊管由运管小车运送到倒棱机中心位置，升降托辊升起使焊管脱离运管小车，启动升降托辊液压马达带动钢管移动，使焊管长度中心与两托辊间距中心一致，调整好后将焊管中心升到高于刀盘中心100±10mm位置；

步骤(2)：启动车体的行走马达，带动床头箱和夹紧装置向焊管管端移动，管端进入夹具内侧300mm±50mm时车体停止，升降托辊下落使焊管落入夹紧装置，车体锁紧油缸将车体与底座锁紧，夹紧装置将焊管夹紧；

步骤(3)：床头箱进给减速电机启动，带动床头箱移动,刀具仿形轮进入焊管管端内部，倒棱刀刀尖至管端最高点3-5mm时停止；

步骤(4)：启动主电机带动花盘旋转，启动床头箱进给减速电机带动床头箱和刀盘工进完成平头倒棱，完成平头倒棱后启动床头箱进给减速电机带动床头箱快速后退，使刀具仿形轮完全脱离管端，主电机停止；

步骤(5)：夹紧装置将焊管松夹，大车体锁紧油缸将车体松夹，升降托辊上升将焊管抬起脱离夹具，启动车体移动马达使车体快速后退，使管端完全脱离夹紧装置；

步骤(6)：升降托辊下落将焊管放入运管小车，运管小车行走进入出管辊道位置将焊管放入出管辊道，由辊道将焊管输送到下一工位。

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