[发明专利]三维联动管道斜切装置

说明书

技术领域

本发明涉及焊接与切割领域，尤其涉及一种管道角度切割装置。

背景技术

随着国民经济的发展，石油管道和城市管道建设里程数不断增加，管道建设任务越来越繁重。长输管线在管道对接时，由于测绘、施工的误差、管道自身的变形及其他原因，常常出现管道对接角度偏离较大，甚至远远超过了国家规定的标准范围(≤3°)，这就需要在野外管线施工现场对固定管道进行有一定角度的切割(斜切)。如本发明人的专利CN 1803368A《管道接口角度切割装置》，该发明实现了管道切割过程中割炬的两维运动。在工程实践中发现，使用该发明对管道斜切时管端口产生的是一个非常复杂的曲面，两维运动的割炬所切出的带角度的管道管端口不能满足管道焊接工艺的要求，需经二次处理才能用于焊接，有的甚至需要重新切割。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种斜切出的管端口符合管道焊接工艺要求的三维联动管道斜切装置，包括沿管道圆周方向运动的行走小车，其上安装有行走电机、角度传感器和控制盒，行走电机输出轴的链轮上设有可绕在管道圆面上的链条，所述行走小车还安装有行走车轮和导向车轮，导向车轮位于缠绕在管道上的轨道上，所述行走小车通过支撑板与割炬控制机构连接，其特征在于还包括割炬调节机构，割炬调节机构分别与割炬和所述割炬控制机构连接。

所述割炬控制机构包括滚珠丝杠、滑杠、滑块和步进电机A，滑块位于滚珠丝杠和滑杠上并可在其上滑动，滚珠丝杠、滑杠与所述支撑板连接，步进电机A与滚珠丝杠一端连接并固定在所述支撑板上。

所述割炬调节机构包括安装板和固定在其上的步进电机B，安装板与所述滑块连接，步进电机B输出轴上的齿轮与割炬齿轮啮合，割炬齿轮与所述割炬连接。

所述轨道为0.3-0.5mm的不锈钢薄板通过轧制形成冷作硬化的凹凸槽。所述控制盒表面安装控制盒面板，其内部安装有控制电路、位移传感器和两个步进电机驱动器，两个步进电机驱动器分别与所述步进电机A和所述步进电机B连接，控制电路由单片机实施控制，通过接收控制盒面板输入的相关参数、位移传感器的位移反馈信号和所述角度传感器输入的信号，经计算得到所述步进电机A的轴向位移量和所述步进电机B的角度偏转量，通过两个步进电机驱动器分别驱动所述步进电机A移动指定的轴向位移量、所述步进电机B转动相应的角度偏转量。

所述控制电路包括所述单片机、按键显示驱动电路、电机输出驱动电路、位移输入整形电路、数模转换电路和信号处理器，所述单片机的专用接口分别连按键显示驱动电路、电机输出驱动电路、位移输入整形电路和数模转换电路，信号处理器与按键显示驱动电路、模数转换电路连接，位移输入整形电路与电机输出驱动电路连接。

本发明的有益效果为：步进电机A通过滚珠丝杠控制滑块在滑杠上滑动，可以精确调节割炬的轴向位移，提高了移动精度，通过步进电机B输出轴上的齿轮与割炬齿轮啮合，提高了割炬的角度偏转精度。将轨道缠绕在管道上，保证了轨道与管道轴的垂直，提高了切割的环向行走精度，采用十分薄的具有柔性的轨道，缠绕在管道上的重叠部分引起的径向凸起很小，足以满足切割要求，并可用于不同口径的管道。

在切割过程中，使用单片机控制三个电机同时运转，步进电机A调整割炬的轴向位移、步进电机B对割炬的角度进行实时调整、行走电机使割炬沿管道做圆周向行走，实现割炬的三维联动；步行电机的运动驱动角度传感器传出信号，连同位移传感器的位移反馈信号及时传送到单片机，便于调节两个步进电机随动，进一步提高了切割精度，根本上地解决了斜切切割面为复杂曲面，不能焊接的问题，不用修整一次成型，大幅提高了工作效率。

附图说明

图1为管道斜切原理立体图；

图2为割炬的三维联动示意图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的控制结构框图；

图6为位移输入整形电路的电路图

图7为未使用本发明的厚管道壁割炬不垂直于管道轴线的切割效果图；

图8为使用本发明的厚管道壁割炬不垂直于管道轴线的切割效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：