螺旋焊管管端智能修磨设备制造技术

本发明专利技术属于机械设备技术领域，具体涉及一种螺旋焊管管端智能修磨设备。包括操作台、工业机器人、检测设备及安装在工业机器人末端的修磨头。修磨头有三种结构，根据实际工况进行选择。检测设备是二维激光传感器，安装于机器人的磨头上，或安装于两自由度移动设备上。通过二维激光传感器测量焊管管端焊缝的空间位置及几何形状，焊缝的修模量以及机器人末端的运动轨迹通过二维激光传感器测量的数据进行计算及优化而得出。磨头的位置、姿态及部分磨头修磨量的调整依靠六轴工业机器人进行。本发明专利技术结构设计合理，操作便捷，过程完全自动化，克服了传统作业方式中的缺点。

Intelligent grinding and grinding equipment for pipe ends of spiral welded pipe

The invention belongs to the technical field of mechanical equipment, in particular to an intelligent grinding and grinding device for a spiral welded pipe end. The utility model comprises an operating platform, an industrial robot, a testing device and a grinding head arranged at the end of an industrial robot. There are three kinds of grinding heads, which are chosen according to actual working conditions. The testing device is a two-dimensional laser sensor mounted on the robot's grinding head or mounted on a two degree of freedom mobile device. The location and geometry of welds by two-dimensional laser sensor measuring pipe, weld repair modulus and trajectory of the end effector of the robot through the two-dimensional laser sensor measurement data for calculation and optimization of. The position of the grinding head and the adjustment of the grinding head of the grinding head depend on the six axis industrial robot. The invention has the advantages of reasonable structural design, convenient operation, complete automation, and overcomes the shortcomings in the traditional operation mode.

【技术实现步骤摘要】
螺旋焊管管端智能修磨设备
本专利技术属于机械设备
，具体涉及一种螺旋焊管管端智能修磨设备。
技术介绍
焊接钢管也称焊管，是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。螺旋焊管的适应性较直缝焊管高，能用较窄的材料生产管径较大的焊管，还可用同样宽度的材料生产管径不同的焊管。在焊管的生产过程中，为了保证钢管的后序工序加工质量和现场管端环焊接的需要，必须对螺旋焊管管端进行修磨，去除焊缝余高。最初，螺旋焊管管端焊缝是靠工人使用角磨机来进行修磨。经过技术更新后，管端焊缝的修磨是工人依靠专用修磨设备及角磨机进行半自动操作。同时，在修磨过程中还需依赖工人的熟练程度及工作经验。因而，管端焊缝的修磨过程自动化程度、工作效率及修磨精度都较低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于设计一种螺旋焊管管端智能修磨设备，该修磨设备利用机器人技术解决自动化程度低及工作效率低的问题，利用高精度激光传感器来解决修磨精度低的问题。所述的一种螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于包括操作台、工业机器人、检测设备及安装在工业机器人末端的修磨头。所述的操作台包括触摸屏及键盘。所述的工业机器人为六轴工业机器人。所述的修磨头有三种结构，根据实际工况进行选择。所述的检测设备是二维激光传感器，安装于机器人的磨头上，或安装于独立移动设备上。所述的操作台的功能是控制修磨设备及实时获取加工信息。所述的修磨头结构其一包括磨头安装座、砂带轮单元、砂带轮单元进给装置、限位轮装置及二维激光传感器。所述的磨头安装座用于安装对称布置的砂带轮单元、砂带轮单员进给装置、限位轮装置及焊缝检测装置。所述的砂带轮单元包括被动轮、主动轮、砂带、驱动伺服电机、保护罩及磨头进给组件。所述的砂带轮单元进给装置由气动驱动。所述的限位轮装置包括限位轮、限位轮电机、限位轮支撑及二维激光传感器。所述的磨头其一在工作前，可利用安装在自身上的二维激光传感器进行测量。所述的砂带轮单元被由气动或液压驱动的砂带轮进给装置带动，使砂带轮单元中的被动轮紧贴在焊缝上。所述的限位轮电机可以调整限位轮的转动方向，使其与焊缝的螺旋角方向平行。所述的限位轮装置保修磨时，不伤及母材。所述的磨头结构其二包括安装座、砂带轮单元、限位轮装置及二维激光传感器。所述的砂带轮单元及限位轮装置与磨头结构其一中的相同。所述的安装座将其他部件连接于机器人末端。所述的砂带轮单元由机器人带动，使砂带轮单元中的被动轮紧贴在焊缝上。所述的限位轮电机可以调整限位轮的转动方向，使其与焊缝的螺旋角方向平行。所述的限位轮装置保修磨时，不伤及母材。所述的磨头结构其三包括传动及动力切换装置、伺服电机、磨片、支撑轮及圆柱铣刀。所述的传动及动力切换装置上装有伺服电机、磨片、支撑轮及圆柱铣刀，且传动及动力切换装置安装于机器人末端。所述的支撑轮有四个，都可以进行弹性伸缩，在修磨时都与焊管臂接触，提高工作时的刚度。所述的磨头结构其三，在工作时，先利用圆柱铣刀将焊缝去除，然后，利用传动及动力切换装置，将动力切换到磨片上，利用磨片对焊缝铣削面进行光整。所述的一种螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于通过二维激光传感器测量焊管管端焊缝的空间位置及几何形状，即：通过机器人或独立移动设备带动，利用扇形面检测激光对焊缝进行扫描。所述的一种螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于通过选取不同的磨头结构，可实现对焊管焊缝的单面修磨或内外焊缝同时修磨。所述的一种螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于磨头的位置及姿态调整依靠六轴工业机器人进行。所述的一种螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于焊缝的修磨量以及机器人末端的运动轨迹通过二维激光传感器测量的数据进行计算及优化而得出。本专利技术结构设计合理，操作便捷，过程完全自动化，克服了传统作业方式中的缺点。附图说明图1为本专利技术总体布局示意图；图2为磨头结构其一示意图；图3为磨头结构其二示意图；图4为磨头结构其三示意图；图5为测量设备示意图。具体实施方式参照图1-5，本专利技术提供了一种螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于，包括操作台1、工业机器人4、检测设备6及安装在工业机器人末端的修磨头5。该设备通过检测设备6检测焊管焊缝的空间位置及几何形状。然后，以此计算出机器人4末端的空间轨迹及修磨头5的进给量，最后，机器人4带动修磨头5对焊管焊缝进行自动修磨。操作台1上的触摸屏3可实时反馈加工信息，键盘2及触摸屏3可进行输入对设备进行控制。该方案中，检测设备6中的竖直直线运动单元35固定安装在测量支架34上，水平直线运动单元36安装在竖直直线运动单元35的滑座上。竖直直线运动单元35及水平直线运动单元36进行直线运动，将下二维激光传感器38定位到焊管8的距地最远点的上方的合适位置，使得下二维激光传感器38发出的扇面激光可以完全覆盖待修磨焊缝。接着，辊道9启动，带动焊管8旋转，直至焊缝7的外面进入扇面检测激光的范围内。然后，水平直线运动单元36沿着焊管8的轴线方向运动，使下二维激光传感器38将焊缝7的全部待修磨段的外面进行空间位置及几何形状进行扫描。最后，竖直直线运动单元35及水平直线运动单元36进行运动，将上激光传感器37深入焊管8内部，水平直线运动单元36再进行沿着焊管8轴线方向的直线运动，使上激光传感器37对焊缝7的内面进行扫描。扫描完成后，竖直直线运动单元35及水平直线运动单元36再进行运动，为修磨让出工作空间。所述的修磨头结构为图4中的结构，在检测设备6检测出焊缝的空间位置及几何形状，然后计算出机器人4的末端运动轨迹及焊缝7的修磨量。伺服电机32带动圆柱铣刀31，机器人4带动磨头，按照焊缝的轨迹及修磨量对焊缝7的内外面进行修磨。修磨完成后，圆柱铣刀31停转，传动及动力切换装置29将动力切换，使得磨片33开始转动，对修磨后的内外焊缝进行光整。在修磨时，四个可沿着圆柱铣刀31的径向切削力方向弹性伸缩的支撑轮30与焊管8的内(外)臂接触，提高磨削时的结构刚度。在另一可选方案中，所述的修磨头结构为图3中的结构，在检测设备6检测出焊缝的空间位置及几何形状，然后计算出机器人4的末端运动轨迹及焊缝7的修磨量。伺服电机21带动主动轮23，主动轮23带动砂带26，砂带26同时带动被动轮27。磨头通过安装座20安装在机器人4末端。机器人4带动磨头，按照焊缝的轨迹及修磨量对焊缝7的内外面进行修磨。在修磨时，安装在电机安装座25上的伺服电机24，将限位轮28的转动方向调整到与焊缝螺旋角的方向平行。限位轮28限制被动轮27的修磨量，使其不会伤及母材。防护罩22起保护主动轮23的作用。在又一可选方案中，所述的修磨头结构为图2中的结构，检测设备6可不参与焊缝7空间位置及几何形状的检测。由安装在磨头上的两个对称布置的二维激光传感器14检测。检测过程与检测设备6的基本相同。机器人4现将磨头定位到焊管8的待检测位置，上下对称布置的二维激光传感器14的扇面检测激光分别同时照射到焊管8的待修磨位置的内外管壁上。辊道9启动，焊管8开始旋转，直至焊缝7被二维激光传感器14检测到进入待修磨区。然后，机器人4带动磨头也即两个二维激光传感器14对焊缝7进行空间位置及几何形状进行扫描。检测出焊缝的空间位置及几何形状后计算出机器人4的末端运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于该修磨设备包括操作台、工业机器人、检测设备及安装在工业机器人末端的修磨头；所述的操作台包括触摸屏及键盘；所述的工业机器人为六轴工业机器人；所述的修磨头有三种结构，根据实际工况进行选择；所述的检测设备是二维激光传感器，安装于机器人的修磨头上，或安装于独立移动设备上。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于该修磨设备包括操作台、工业机器人、检测设备及安装在工业机器人末端的修磨头；所述的操作台包括触摸屏及键盘；所述的工业机器人为六轴工业机器人；所述的修磨头有三种结构，根据实际工况进行选择；所述的检测设备是二维激光传感器，安装于机器人的修磨头上，或安装于独立移动设备上。2.根据权利要求1所述的螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于，所述的操作台的功能是控制修磨设备及实时获取加工信息。3.根据权利要求1所述的螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于，所述的修磨头结构其一包括磨头安装座、砂带轮单元、砂带轮单元进给装置、限位轮装置及二维激光传感器；所述的磨头安装座用于安装对称布置的砂带轮单元、砂带轮单元进给装置、限位轮装置及焊缝检测装置；所述的砂带轮单元包括被动轮、主动轮、砂带、驱动伺服电机、保护罩及磨头进给组件。所述的砂带轮单元进给装置采用气动或液压驱动方式驱动；所述的限位轮装置包括限位轮、限位轮电机、限位轮支撑结构及二维激光传感器；所述的修磨头结构其一在工作前，可利用安装在自身上的二维激光传感器进行测量；所述的砂带轮单元被由气动或液压驱动的砂带轮进给装置带动，使砂带轮单元中的被动轮紧贴在焊缝上；所述的限位轮电机可以调整限位轮的转动方向，使其与焊缝的螺旋角方向平行；所述的限位轮装置保证在修磨时，不伤及母材。4.根据权利要求1所述的螺旋焊管管端智能修磨设备，其特征在于，所述的修磨头结构其二包括安装座、砂带轮单元、限位轮装置及二维激光传感器；所述的砂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，广晨汉，李大寨，刘迎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11