CN201358287Y - 一种用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，包括一用于调整感应线圈(5)高度的升降装置(10)，一测距装置(6)，其装设于所述感应线圈(5)上，用于测定该感应线圈(5)与钢管(7)表面之间的距离；一读取处理装置(8)，其电连接于所述测距装置(6)读取并处理该测距装置(6)的测定距离数据；一控制装置(9)，其分别电连接于所述读取处理装置(8)及升降装置(10)，并将输入自该读取处理装置(8)的信号处理成使所述升降装置(10)执行升降操作的命令。其设计新颖、使用方便、操作简单，能对感应线圈间隙进行快速自动调整，从而能显著增加热处理效果降低能耗。

Description

一种用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统

技术领域

本实用新型涉及一种调整感应线圈和钢管表面间隙的系统，尤其涉及一种用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统。

背景技术

在机械制造领域，在某些情况下会采用感应加热设备，并通过其感应线圈来对钢管的焊缝实施在线热处理。而且，根据工艺需要还可以分别进行单正火、双正火或调质处理。进行感应加热的工作原理是“邻近效应”和“集肤效应”，因此良好地控制感应线圈与钢管表面之间距离对于感应加热工艺而言是至关重要的，一旦上述的感应距离增加将会明显地降低加热效率并增大钢管的内外表面温差。所以，为了提高加热效率并缩小钢管内外表温差，在进行焊缝热处理过程中必须将感应线圈与钢管表面之间的距离严格控制在设计范围内。同时，在对不同外径的钢管焊缝进行热处理时也需要保证相同的距离。

为了保证钢管焊缝的热处理效果，提高感应加热效率，并同时保证焊缝热处理设备处于稳定的工作状态，在每次更换钢管规格或调整焊缝热处理装置位置后，都需要对每个感应线圈与钢管表面间的距离进行调整，以此来保证钢管热处理效果的一致性并降低焊缝热处理工序的能耗。当感应加热设备的感应线圈采用非传统的斜面凹形线圈设计时，现有技术通常是先用钢直尺来对感应线圈与钢管表面间距离进行检测，然后通过线圈两端的高度调整机构再进行调整。这种调整方式不仅数据读取困难准确性不高，而且在高度调整机构发生偏转时还会出现线圈两端与钢管之间的间隙不一致的情况，从而会严重影响热处理效果。此外，在有些情况下，尽管上述的间隙距离已经得到了准确调节，但在后续的生产过程中，由于电磁作用力的大小不同或者钢管的平整操作出现偏差，仍然会造成与原先设定的间隙值大小不一致，从而降低了加热效果。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，以解决当使用现有的感应加热设备进行钢管焊缝热处理时，在其感应线圈与钢管表面间隙距离的调控操作中存在的操作繁琐、难以持续稳定地保持原设定距离，进而降低热处理加热效率、影响加热效果的问题。

本实用新型的技术构思如下：根据工艺要求，首先设计一个感应线圈与钢管表面间隙设定部件，其具体厚度可以根据工艺要求设计成多种规格，以保证感应线圈与钢管表面的间隙为设定距离并能有效地提高焊缝的热处理加热效果。由于钢管在生产中将会受到电磁场的作用(排斥或吸引)，钢管焊缝在连续加热中也会使得上述间隙距离发生变化，为了解决这一问题，可以先通过使用间隙设定部件来预先测定该间隙，然后将此间隙数据通过测距装置进行存储记忆。这样在生产过程中，当感应线圈与钢管表面的间隙距离在随后发生变化时，就可以进一步地通过增设读取处理装置、控制装置以及原有的用于调整感应线圈高度的升降装置来进行自动调节和控制，从而即可成功使得上述的感应线圈和钢管表面的间隙能够持续、稳定地处于预先设定的理想值状态。

本实用新型的目的是这样实现的：一种用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，包括一用于调整感应线圈高度的升降装置，还包括：一测距装置，其装设于所述感应线圈上，用于测定该感应线圈与钢管表面之间的距离；一读取处理装置，其电连接于所述测距装置以读取并处理该测距装置的测定距离数据；一控制装置，其分别电连接于所述读取处理装置及升降装置，并将输入自该读取处理装置的信号处理成使所述升降装置执行升降操作的命令。

优选地，该用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统还包括一间隙设定部件，其包括两厚度相同的左、右模片，以及一用于连接该左、右模片的连接件。

优选地，所述连接件的材料为柔性材料。

优选地，所述间隙设定部件置于钢管表面时整体呈倒V字形。

优选地，所述测距装置为一对分设于所述感应线圈两侧的激光测距传感器，其输出激光与所述钢管表面相垂直。

优选地，所述一对激光测距传感器于所述感应线圈的两侧对称布设。

优选地，所述读取处理装置至少包括：一测距数据读取单元，其用于读取所述测距装置的测定距离数据；以及一A/D转换单元，其用于将所述测距数据读取单元所读取的测定距离数据处理成数字量的位置反馈值。

优选地，所述控制装置至少包括：一CPU单元，其用于将输入自所述读取处理装置的数字量的位置反馈值处理成一数字量的位移给定值；以及一D/A转换单元，其分别电连接于所述CPU单元及升降装置，并将所述数字量的位移给定值转成一对应模拟量的位移给定值后输出至所述升降装置。

优选地，所述A/D转换单元与CPU之间的信号电流为4-20mA。

优选地，所述D/A转换单元与升降装置之间的信号电压为0-10V。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

(1)确保感应加热高效。通过持续、稳定地保证感应线圈与钢管表面的设定间隙距离，从而能有效降低能耗，并显著提高感应加热效率及其加热效果。

(2)确保感应加热均匀。由于感应线圈与钢管表面的设定间隙距离能被均一、稳定地进行保持，所以焊缝的加工温度稳定，感应加热处理均匀。

(3)结构设计新颖，调距操作简便、快速，并且安装、维护方便。在操作使用中，可以克服人为因素的影响，实现自动控制。

附图说明

以下结合附图和具体实施例来对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型较佳实施例的间隙设定部件的结构示意图。

图2为本实用新型较佳实施例的感应线圈与钢管表面间隙设定的结构示意图。

图3为图2中的A-A向剖视图。

图4为本实用新型较佳实施例的整体结构示意图。

图5为本实用新型较佳实施例的功能模块流程图。

附图标记说明：

1-间隙设定部件    2-连接件      3a-左模片   3b-右模片

5-感应线圈        6-测距装置    7-钢管      8-读取处理装置

9-控制装置        10-升降装置   δ-左/右模片的厚度

b-感应线圈和钢管表面间隙的当前距离

具体实施方式

如图4所示，它是本实用新型用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统的一个较佳实施例的整体结构示意图。在本较佳实施例中，包括：一升降装置10，用于调整感应线圈5的高度；一测距装置6，考虑到钢管焊接现场的环境温度高、烟雾多、电磁干扰复杂多变的特点，采用一对被对称安装在感应线圈5两侧的激光测距传感器，这两个激光测距传感器所输出的激光均垂直于钢管7的表面，以能准确地测定感应线圈5与钢管7表面之间的距离；一读取处理装置8，其电连接于测距装置6读取并处理该测距装置6的测定距离数据，并由设于其中的一A/D转换单元(采用SM331模块)将上述的测定距离数据处理成数字量的位置反馈值；一控制装置9，其包括一CPU单元和一D/A转换单元，其中的CPU单元用于将输入自读取处理装置8的信号处理成一数字量的位移给定值，而D/A转换单元(采用SM332模块)则分别电连接于CPU单元及升降装置10并将上述的数字量的位移给定值转成一对应模拟量的位移给定值，然后再输出至升降装置10并使其执行升降操作。

此外，如图1所示，本用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，还包括一间隙设定部件1，它包括两个厚度相同均为δ的左模片3a及右模片3b，以及一个用于连接该两模片的连接件2。其中，连接件2使用柔性材料制成，左/右模片的厚度δ可以按照工艺要求而被设计成多种尺寸。

在使用本实用新型进行感应线圈钢管表面间隙的操作时，如图2、3所示，首先将间隙设定部件1放置在钢管7的表面焊缝上，随后通过操作升降装置10将感应线圈5向下放置并轻微接触左模片3a及右模片3b即可，即按图3所示的间隙设定部件1整体呈倒V字型被放置于感应线圈5和钢管7之间。然后，启动上述的激光测距传感器，并由读取处理装置8读取数据并下传给控制装置9中的CPU，即完成感应线圈5与钢管7表面间隙的位置设定工作。再请参考图4、5，在热处理过程中，上述的激光测距传感器实时检测出感应线圈5和钢管7表面间隙的当前距离b，并经A/D转换器(采用SM331模块)处理后输入至CPU(即位置反馈)，二者间信号电流的较佳设置范围为4-20mA，该CPU将已预存的位置设定值与此位置反馈值进行比算后，即得到一个相应的数字量的位移给定值，然后将其经D/A转换器(采用SM332模块)处理后得到对应的模拟量的位移给定值，并且将此信号较佳地以电压范围为0-10V传送至升降装置10，以命令其执行对应的升降操作。具体而言，就是当感应线圈5和钢管7表面间隙的当前距离b小于左/右模片的厚度δ时，则输送上述的模拟量的位移给定值来命令升降装置10执行上升操作，且当满足b＝δ时即停止运动；当b＞δ时，则命令升降装置10执行下降操作，且当b＝δ的条件满足时即停止运动。如果出现b＝δ的情形，则表明此时的感应线圈5和钢管7表面间隙距离保持良好，系统整体稳定，不必进行自动调整。

综上所述，本用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统设计新颖、使用方便、操作简单，能够对感应线圈与钢管表面间隙进行快速自动调整，并且调整精度高，从而可以有效地提高钢管焊缝的热处理效果并降低能耗，因此应用前景良好。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，包括一用于调整感应线圈(5)高度的升降装置(10)，其特征在于还包括：

一测距装置(6)，其装设于所述感应线圈(5)上，用于测定该感应线圈(5)与钢管(7)表面之间的距离；

一读取处理装置(8)，其电连接于所述测距装置(6)以读取并处理该测距装置(6)的测定距离数据；

一控制装置(9)，其分别电连接于所述读取处理装置(8)及升降装置(10)，并将输入自该读取处理装置(8)的信号处理成使所述升降装置(10)执行升降操作的命令。

2.如权利要求1所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于还包括一间隙设定部件(1)，其包括两厚度相同的左、右模片(3a、3b)，以及一用于连接该左、右模片(3a、3b)的连接件(2)。

3.如权利要求2所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于：所述连接件(2)的材料为柔性材料。

4.如权利要求2所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于：所述间隙设定部件(1)置于钢管(7)表面时整体呈倒V字形。

5.如权利要求1-4中任一项所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于：所述测距装置(6)为一对分设于所述感应线圈(5)两侧的激光测距传感器，其输出激光与所述钢管(7)表面相垂直。

6.如权利要求5所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于：所述一对激光测距传感器于所述感应线圈(5)的两侧对称布设。

7.如权利要求1-4中任一项所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于：所述读取处理装置(8)至少包括：

一测距数据读取单元，其用于读取所述测距装置(6)的测定距离数据；以及

一A/D转换单元，其用于将所述测距数据读取单元所读取的测定距离数据处理成数字量的位置反馈值。

8.如权利要求7所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于：所述控制装置(9)至少包括：

一CPU单元，其用于将输入自所述读取处理装置(8)的数字量的位置反馈值处理成一数字量的位移给定值；以及

一D/A转换单元，其分别电连接于所述CPU单元及升降装置(10)，并将所述数字量的位移给定值转成一对应模拟量的位移给定值后输出至所述升降装置(10)。

9.如权利要求8所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于：所述A/D转换单元与CPU之间的信号电流为4-20mA。

10.如权利要求8所述的用于稳定感应线圈和钢管表面间隙的调控系统，其特征在于：所述D/A转换单元与升降装置(10)之间的信号电压为0-10V。

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