螺旋焊管切管用自适应实时测长装置

技术领域

本发明涉及螺旋焊管生产加工领域，具体涉及螺旋焊管切管用自适应实时测长装置。

背景技术

在螺旋焊管的生产线上，钢卷经拆卷机平铺成带钢，带钢经递送机、成型机卷成管状，随后对成型的钢管进行焊接，最后将连续钢管切割成所需要的长度，整个螺旋焊管在线生产中，无设备故障不停机，因此成品产出后切割小车不停机对焊管进行跟踪切断。现有技术中，为了实现对焊管切割长度的准确控制，在切割小车上放置一个机械标尺，然后人工将一个光电感应开关放置到机械标尺切管长度刻度上方，当连续钢管行进到此光电开关位置时，夹持机构动作将连续钢管夹持住，随后切割小车与连续钢管同步的向前运动，并且触发切割小车上的切割装置开启切割模式，待连续钢管切割完毕后，夹持机构释放，切割小车反向行驶至初始位置，等待下一次的切割作业。

但是，夹持机构从接收到光电传感器的信号到动作响应实现对钢管的夹持，这个过程中连续钢管相对于切割小车在向前输送，因此就会产生测量的误差，导致最后切割的钢管长度会大于设定值，在对钢管长度要求较高的情况下，生产出的钢管无法满足使用需求。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供螺旋焊管切管用自适应实时测长装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：螺旋焊管切管用自适应实时测长装置，包括有设置于切割小车上的两个支撑板，两个支撑板之间架设有导轨，该导轨上滑动安装有等离子切割器，每个支撑板朝向彼此的一侧沿水平方向固定有横向板，每个横向板的一侧连接有安装板，两个安装板朝向彼此的一端安装有非接触式位移传感器，非接触式位移传感器用于检测连续钢管相对于等离子切割器的位移量；

还包括有设置于切割小车的进料工位顶部的速度传感器，该速度传感器用于测量连续钢管相对于进料工位的输送速度；非接触式位移传感器与进料工位上的夹持机构电性连接，当非接触式位移传感器检测到连续钢管位移量达到预设值时，夹持机构动作使连续钢管与切割小车同步移动；

两个支撑板能同步的相对于切割小车进行滑动，在连续钢管与切割小车同步移动过程中，支撑板带动非接触式位移传感器相对于连续钢管移动进行测量补偿；

速度传感器和非接触式位移传感器两者均与等离子切割器电性连接，非接触式位移传感器检测到连续钢管的位移量达到预设值，且速度传感器检测到连续钢管相对于切割小车的速度为零时，等离子切割器动作。

优选的，每个支撑板的底部一体成型连接有工型滑座，切割小车的顶部对应每个工型滑座的位置处形成有导向槽，其中一个导向槽的内部沿其长度方向转动安装有螺纹杆，另一个导向槽的内部固定有导向杆，两个支撑板底部的工型滑座分别套接在螺纹杆和导向杆上，其中一个工型滑座与螺纹杆螺纹连接，另一个工型滑座与导向杆滑动配合连接，螺纹杆通过伺服电机驱动进行旋转；

每个工型滑座的底部均沿竖直方向向下连接有固定板，两个固定板之间通过连接柱相连，切割小车的内部对应连接柱的滑动方向上开设有通槽。

优选的，安装板转动设置于横向板上，当非接触式位移传感器对连续钢管进行长度测量时，其处于水平状态，当连续钢管被等离子切割器进行切割作业时，两个安装板同步的朝远离彼此的方向进行旋转至竖直状态。

优选的，每个工型滑座的一端一体成型连接有载板,载板的顶部铰接有转动杆,安装板背离非接触式位移传感器的一端固定有圆柱形滑块，转动杆的板面上沿其长度方向形成有与圆柱形滑块相适配的滑槽，该滑槽贯穿转动杆的板面设置，圆柱形滑块嵌入至滑槽内与之滑动配合连接；

横向板的末端与安装板转动相连，转动杆通过轴销与载板铰接相连，该轴销的一端还连接有连接轴,连接轴的末端固定套接有第一锥齿轮；

载板的顶端还固定有衬座，衬座的内部转动安装有中心轴，中心轴的一端贯穿至衬座外部后固定套接有第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合，中心轴的另一端则贯穿衬座后固定套接有直齿轮，通过驱动直齿轮旋转，使安装板相对于横向板进行旋转。

优选的，切割小车的内部开设有排渣通道，该排渣通道的顶部与切割小车的顶部连通，底部呈倾斜状态，并且与切割小车的侧面相连通。

优选的，排渣通道顶部的两侧分别安装有无杆气缸，无杆气缸的导轨上套接有滑块，切割小车的顶部对应滑块的滑动轨迹上形成有限位滑槽,滑块底部嵌入至限位滑槽内与之滑动配合连接，两个滑块之间连接有清刷条；

当滑块沿朝向连续钢管输送方向运动时，清刷条不与切割小车的顶部接触，当滑块沿背离连续钢管输送方向运动时，清刷条与切割小车的顶部接触。

优选的，每个滑块背离彼此的一端固定连接有直线齿条，无杆气缸驱动滑块朝连续钢管输送方向运动过程中，当直线齿条运动至与直齿轮相啮合，以安装板由水平状态旋转至竖直状态。

优选的，切割小车的内部位于排渣通道长度方向的两侧开设有槽体，两个槽体开设于两个无杆气缸之间；

每个槽体的内部均铰接有两个铰接杆，并且两个铰接杆与槽体的连接处均设置有扭簧，该扭簧使得两个铰接杆在初始状态时位于竖直状态，两个铰接杆的顶部共同铰接于活动式导轨底部，两个铰接杆的中部通过连杆铰接相连；

活动式导轨在扭簧的作用下部分延伸至槽体外部，并且活动式导轨朝向出料工位的一端与槽体相抵，活动式导轨朝向进料工位的一端则形成有导向面；

两个滑块朝向彼此的一侧形成有限位框架,清刷条两端置于限位框架内并与之在竖直方向上滑动相连。

优选的，两个支撑板的内侧连接有限位夹板，限位夹板的夹持区域与安装板的板厚保持一致，其夹持面上形成有颗粒状的摩擦粒；

横向板顶部的中间位置处螺栓固定有限位挡板，安装板在自身重力以及限位挡板的作用下保持水平状态。

与现有技术相比，本发明提供了螺旋焊管切管用自适应实时测长装置，具备以下有益效果：

（1）本发明中的非接触式位移传感器在测量出钢管的位移量达到预设值后，可控制夹持机构动作将钢管夹持住与切割小车同步移动，与此同时，伺服电机驱动非接触式位移传感器在切割小车上相对于钢管进行移动，对钢管的测量形成补偿，待非接触式位移传感器再次测量到钢管相对于等离子切割器的位移量达到预设值时，此时速度传感器检测到钢管与切割小车的相对速度为零，速度传感器和非接触式位移传感器两者控制等离子切割器动作对钢管进行切割，保证钢管精准切割。

（2）在等离子切割器对连续钢管进行切割作业的过程中，无杆气缸驱动滑块在切割小车上滑动，滑块在滑动过程中，其上的直线齿条与直齿轮相啮合进而会驱动安装板相对于横向板进行旋转，使安装板由水平状态旋转至竖直状态，非接触式位移传感器远离钢管的圆周面，避免切割产生的碎渣对非接触式位移传感器造成影响。

（3）滑块在朝向远离进料工位的方向滑动过程中，清刷条在活动式导轨的作用下在限位框架内向上滑动脱离与切割小车顶部的接触，滑块在复位的过程中，清刷条被活动式导轨所卡并驱动其进行摆动，活动式导轨始终保持水平状态下旋转至槽体内，清刷条与切割小车顶部保持接触状态，进而将碎渣进行刮除并收集至排渣通道内。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为实施例中整个螺旋焊管切管用自适应实时测长装置安装在切割小车上第一角度的示意图；

图2为图1中另一角度的示意图；

图3为实施例中两个非接触式位移传感器在支撑板上的安装示意图；

图4为实施例中载板上各个结构的安装示意图；

图5为实施例中两个滑块在切割小车上的安装分布示意图；

图6为实施例中清刷条与两个滑块的连接示意图；

图7为实施例中活动式导轨在切割小车的槽体内安装示意图；

图8为实施例中活动式导轨和铰接杆的连接示意图；

图9为实施例中整个切割小车处于工作状态时的正视图。

图中：1、切割小车；2、行走轮；3、进料工位；4、速度传感器；5、出料工位；6、支撑板；7、导轨；8、等离子切割器；9、排渣通道；10、工型滑座；11、固定板；12、连接柱；13、横向板；14、安装板；15、非接触式位移传感器；16、限位夹板；17、限位挡板；18、转动杆；19、载板；20、连接轴；21、第一锥齿轮；22、第二锥齿轮；23、衬座；24、直齿轮；25、限位滑槽；26、无杆气缸；27、滑块；28、活动式导轨；29、直线齿条；30、限位框架；31、清刷条；32、槽体；33、通槽；34、导向面；35、铰接杆；36、连杆；37、导向槽。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

本实施例提出螺旋焊管切管用自适应实时测长装置，该测长装置设置于切割小车1上，在螺旋焊管的生产线上，钢卷经拆卷机平铺成带钢，带钢经递送机、成型机卷成管状，随后对成型的钢管进行焊接，最后将连续钢管切割成所需要的长度，整个螺旋焊管在线生产中，无设备故障不停机，因此成品产出后切割小车1不停机对焊管进行跟踪切断。现有技术中，为了实现对焊管切割长度的准确控制，在切割小车1上放置一个机械标尺，然后人工将一个光电感应开关放置到机械标尺切管长度刻度上方，当连续钢管行进到此光电开关位置时，进料工位3上的夹持机构动作将连续钢管夹持住，随后切割小车1与连续钢管同步的向前运动，并且触发切割小车1上的切割装置开启切割模式，待连续钢管切割完毕后，夹持机构释放，切割小车1反向行驶至初始位置，等待下一次的切割作业。

现有技术中的切割小车1底部分布有四个行走轮2，四个行走轮2设置于相应的轨道中，进料工位3上设置的夹持机构也采用现有技术，具体可参考公开号为CN108213569A，名称为一种铝合金螺旋焊管随线高精度切割装置中的顶轮和顶轮气缸，将顶轮气缸对称的设置在进料工位3进口方向的两侧，顶轮和顶轮气缸的活塞杆相连，顶轮气缸和光电感应开关电连接，当连续钢管行进到光电感应开关位置时，顶轮气缸动作驱动顶轮朝向连续钢管运动与之接触，利用顶轮与钢管之间的摩擦力使得切割小车1移动，并通过顶轮气缸确保切割小车1行走和钢管前进速度保持一致，当然本发明也还可以采用其它结构来代替顶轮，例如可以采用与钢管形状相匹配的弧形夹持板也可以。切割小车1的两侧还固定连接有支撑板6，两个支撑板6之间架设有导轨7，该导轨7上滑动安装有等离子切割器8，通过等离子切割器8完成对连续钢管的切割作业，另外切割小车1边缘处设置的出料工位5可对被切割的连续钢管两侧进行支撑。

上述方案中，夹持机构从接收到光电传感器的信号到动作响应实现对钢管的夹持，这个过程中连续钢管始终相对于切割小车1在向前输送，因此就会产生测量的误差，导致最后切割的钢管长度会大于设定值。

为了避免此现象，本发明首先是在进料工位3的顶部安装一速度传感器4，该速度传感器4用于测量连续钢管相对于进料工位3的输送速度，而每个支撑板6的底部则一体成型连接有工型滑座10，切割小车1的顶部对应每个工型滑座10的位置处形成有导向槽37，其中一个导向槽37的内部沿其长度方向转动安装有螺纹杆，另一个导向槽37的内部则固定有导向杆，两个支撑板6底部的工型滑座10分别套接在螺纹杆和导向杆上，其中一个工型滑座10与螺纹杆螺纹连接，另一个工型滑座10则与导向杆滑动配合连接，螺纹杆通过伺服电机驱动进行旋转，每个工型滑座10的底部均沿竖直方向向下连接有固定板11，两个固定板11之间通过连接柱12相连，切割小车1的内部对应连接柱12的滑动方向上则开设有通槽33，初始状态时，连接柱12在通槽33内部位于靠近进料工位3的一端。每个支撑板6朝向彼此的一侧沿水平方向固定有横向板13，每个横向板13的一侧还连接有安装板14，两个安装板14朝向彼此的一端安装有非接触式位移传感器15，非接触式位移传感器15用于检测连续钢管相对于等离子切割器8的位移量。需要注意的是，两个非接触式位移传感器15和等离子切割器8的切割作业区域在竖直方向上位于同一平面内，保证切割长度的准确性。而设置两个非接触式位移传感器15的目的是为了实现不停机检修或者更换非接触式位移传感器15，在正常作业过程中，两个非接触式位移传感器15仅有一个正常工作，另外一个备用。

两个安装板14朝向彼此的端面上位于非接触式位移传感器15的上方还设置有红外探头（图中未示意出），红外探头的发射器和接收器分别安装在两个安装板14上，并且发射器、接收器、两个非接触式位移传感器15在竖直方向上位于同一平面内，初始状态时，红外探头处于工作状态，当连续钢管的首端经进料工位3传输至两个非接触式位移传感器15之间时，接收器和发射器两者被连续钢管所遮挡，接收器无法接受到发射器发射的红外线，接收器发出电信号至控制器，控制器控制非接触式位移传感器15工作开始测量，此时红外探头立即停止工作，当连续钢管向前输送的位移量达到非接触式位移传感器15的预设值后，非接触式位移传感器15向夹持机构发出信号，夹持机构动作对连续钢管进行夹持，待夹持机构将连续钢管夹持牢固后，切割小车1与连续钢管同步的向前运动（两者保持相对静止状态），由于夹持机构在工作的过程中，连续钢管相对于切割小车1已经产生了位移，因此当连续钢管被夹持与切割小车1保持相对静止时，通过非接触式位移传感器15的连续钢管长度实际已经超过其测量长度。此时可启动伺服电机驱动两个支撑板6朝向出料工位5的方向滑动，使非接触式位移传感器15相对于连续钢管移动进行补偿，当非接触式位移传感器15再次检测到连续钢管相对于切割小车1的位移量达到预设值后，由于此时的连续钢管和切割小车1保持相对静止，速度传感器4检测到连续钢管相对于切割小车1的速度为零，在这种情况下，等离子切割器8开始启动对连续钢管进行切割作业（速度传感器4、非接触式位移传感器15两者配合控制等离子切割器8工作时，速度传感器4和非接触式位移传感器15串联在控制电路中，只有当非接触式位移传感器15检测到连续钢管的位移量达到预设值，且速度传感器4检测到连续钢管相对于切割小车1的速度为零时，控制等离子切割器8动作的主回路才能导通）。

当等离子切割器8完成对连续钢管的切割后，夹持机构立即释放连续钢管，此时切割小车1在自身驱动系统的作用下开始移动进行复位，而非接触式位移传感器15也正好开始进行下一轮连续钢管的测量作业，切割小车1在复位的过程中还能加快连续钢管和切割小车1两者之间的相对移动速度，切割小车1在复位的过程中，伺服电机也动作使两个支撑板6复位，等待下一次对连续钢管测量的补偿。

连续钢管在切割小车1上输送的过程中，其切割长度借助于非接触式位移传感器15进行测量，但是在实际的作业过程中，为了确保非接触式位移传感器15能够准确的测量出连续钢管的位移量，其安装位置通常会选在距离连续钢管圆周面较近的位置处，但是等离子切割器8在切割作业过程中产生的碎渣会对非接触式位移传感器15造成损伤，为了避免非接触式位移传感器15受到影响，本发明将安装板14转动设置于横向板13上，当需要借助于非接触式位移传感器15对连续钢管进行长度测量时，其处于水平状态，当连续钢管被等离子切割器8进行切割作业时，两个安装板14同步的朝远离彼此的方向进行旋转，并且由水平状态旋转至竖直状态，此时两个非接触式位移传感器15彻底的远离连续钢管，不会受到切割作业的影响。待等离子切割器8完成切割作业后，两个安装板14再次返回至初始位置，等待下一次的测量作业。

具体的，每个工型滑座10的一端一体成型连接有载板19,载板19的顶部铰接有转动杆18,安装板14背离非接触式位移传感器15的一端固定有圆柱形滑块，而转动杆18的板面上沿其长度方向形成有与圆柱形滑块相适配的滑槽，该滑槽贯穿转动杆18的板面设置，圆柱形滑块则嵌入至滑槽内与之滑动配合连接，横向板13的末端则与安装板14保持转动相连，转动杆18通过轴销与载板19铰接相连，该轴销的一端还连接有连接轴20,连接轴20的末端则固定套接有第一锥齿轮21,载板19的顶端还固定有衬座23，衬座23的内部转动安装有中心轴，中心轴的一端贯穿至衬座23外部后固定套接有第二锥齿轮22，第二锥齿轮22与第一锥齿轮21相啮合，中心轴的另一端则贯穿衬座23后固定套接有直齿轮24。通过外力驱动直齿轮24逆时针旋转，第二锥齿轮22与之同步的逆时针旋转，第一锥齿轮21与第二锥齿轮22相啮合进而顺时针旋转，转动杆18顺时针转动则会带动安装板14进行逆时针旋转，使非接触式位移传感器15由水平状态旋转至竖直状态。

等离子切割器8对连续钢管进行切割作业时会产生许多的碎渣，本发明还在切割小车1的内部开设有排渣通道9，该排渣通道9的顶部与切割小车1的顶部连通，底部则呈倾斜状态，并且与切割小车1的侧面相连通，为了能将掉落至切割小车1上的碎渣进行收集集中处理，本发明在排渣通道9顶部的两侧分别安装有无杆气缸26（当然也可以设置一个无杆气缸26，另一侧设置导向杆即可），无杆气缸26的导轨上套接有滑块27，切割小车1的顶部对应滑块27的滑动轨迹上还形成有限位滑槽25,滑块27底部嵌入至限位滑槽25内与之滑动配合连接，两个滑块27之间则连接有清刷条31，通过两个无杆气缸26驱动滑块27沿连续钢管的输送方向进行往复运动，当滑块27沿朝向连续钢管输送方向运动时，清刷条31不与切割小车1的顶部接触，当滑块27沿背离连续钢管输送方向运动时，清刷条31与切割小车1的顶部接触，进而对掉落至切割小车1上的碎渣进行清扫，当滑块27返回至初始位置时，清刷条31刚好将碎渣刮送至排渣通道9内部。

另外，每个滑块27背离彼此的一端还固定连接有直线齿条29，无杆气缸26驱动滑块27朝连续钢管输送方向运动过程中，当直线齿条29运动至与直齿轮24接触时，两者相啮合进而会驱动直齿轮24逆时针旋转，当直线齿条29滑动至刚好与直齿轮24脱离啮合时，此时安装板14正好旋转至竖直状态，为了使安装板14能够保持在竖直状态等待连续钢管被切割，本发明还在两个支撑板6的内侧连接有限位夹板16，安装板14旋转至竖直状态时，其正好旋转至限位夹板16内被夹持住，限位夹板16的夹持区域正好与安装板14的板厚保持一致，其夹持面上形成有颗粒状的摩擦粒，安装板14在摩擦力的作用下保持竖直状态。当滑块27返回至初始位置的过程中，直线齿条29再次与直齿轮24啮合进而会使安装板14复位，而横向板13顶部的中间位置处还螺栓固定有限位挡板17,安装板14在自身重力以及限位挡板17的作用下保持在水平状态。

排渣通道9设置在靠近进料工位3的一侧，而清刷条31在朝连续钢管输送方向的一侧滑动时，其不与切割小车1不接触，即不对碎渣进行刮除，当清刷条31在背离连续钢管输送方向滑动时，其与切割小车1顶部进行接触，进而将碎渣收集至排渣通道9内部，为了能达到该目的，本发明在切割小车1的内部位于排渣通道9长度方向的两侧开设有槽体32，两个槽体32开设于两个无杆气缸26之间，每个槽体32的内部均铰接有两个铰接杆35，并且两个铰接杆35与槽体32的连接处均设置有扭簧，该扭簧使得两个铰接杆35在初始状态时位于竖直状态，两个铰接杆35的顶部共同铰接于活动式导轨28底部，两个铰接杆35的中部则通过连杆36铰接相连，活动式导轨28在扭簧的作用下部分延伸至槽体32外部，并且活动式导轨28朝向出料工位5的一端与槽体32相抵，活动式导轨28朝向进料工位3的一端则形成有导向面34。两个滑块27朝向彼此的一侧形成有限位框架30,清刷条31两端置于限位框架30内并与之在竖直方向上滑动相连，当无杆气缸26驱动清刷条31朝连续钢管输送方向滑动时，清刷条31与导向面34接触，由于活动式导轨28的一端抵在槽体32上，因此活动式导轨28保持固定不动，清刷条31在导向面34的导向作用下，其会相对于限位框架30向上滑动，从而使清刷条31和切割小车1脱离接触，当清刷条31滑动至活动式导轨28的顶部时，此时清刷条31正好位于限位框架30顶部，当清刷条31滑动至与活动式导轨28脱离接触后，其在重力作用下重新掉落至与切割小车1顶部接触，此时的滑块27也达到最大行程，当滑块27在复位时，清刷条31被活动式导轨28所卡并驱动其进行摆动，活动式导轨28始终保持水平状态下旋转至槽体32内，清刷条31与切割小车1顶部保持接触状态，进而将碎渣进行刮除，当滑块27完全复位后，两个活动式导轨28又在扭簧的作用下复位。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。