一种高可靠的管道等离子开孔机的制作方法

2021-01-29 15:01:25|

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[0001]
本实用新型涉及一种管道开孔机，具体涉及一种基于等离子切割且具有纠错功能的管道开孔机。

背景技术：

[0002]
在燃气管网的运营管理过程中，经常需要进行接切改线作业，而管道开孔是接切改线的重要工序。目前本领域采用的管道开孔机主要为筒刀式开孔机，其在实际应用中存在着诸多问题，主要表现在以下方面：1、产品较为笨重，需专门配备液压站，安装、运输均不方便；2、开孔效率低，开一次孔往往需要耗费几个小时的时间，且需要多人配合完成，劳动强度大；3、筒刀磨损速度快，使用、维护成本较高；4、开孔直径具有一定的局限性，对于大口径的开孔需求往往不能满足使用要求。

技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的是提供一种高可靠的管道等离子开孔机，其具有结构紧凑、重量轻、功能性强、可靠性高、开孔速度快的优点，可有效提高工作效率，降低成本。
[0004]
为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供的一种高可靠的管道等离子开孔机，包括机壳以及设置于机壳中的控制装置、升降装置和开孔装置，所述开孔装置包括云台组件、摆臂组件、滑轨组件、切割组件和提料组件，所述云台组件包括与升降装置连接的云台支撑盘，云台支撑盘上安装有第一中空旋转台，第一中空旋转台的转盘上同轴固定有转台，所述摆臂组件包括摆臂和支架板，摆臂水平固定在转台上，支架板垂直固定在摆臂上，所述滑轨组件竖向安装在支架板上，所述切割组件包括与滑轨组件连接的转接座，转接座的中部固定有等离子切割枪，等离子切割枪的一侧设有激光测距仪，等离子切割枪的另一侧设有摄像仪或红外线测距仪，等离子切割枪和激光测距仪到第一中空旋转台轴线的垂直距离相等，所述提料组件与云台支撑盘固定连接并用于提取切割下来的管壁。
[0005]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述机壳包括由下至上依次通过法兰密封连接的连箱、升降支撑盘、筒体和盖帽，所述控制装置固定在筒体的上侧并处于盖帽中，所述升降装置包括第二中空旋转台、丝杆和多个导向杆，第二中空旋转台安装在升降支撑盘上，第二中空旋转台的转盘中同轴固定有第一螺母，丝杆穿过升降支撑盘和第二中空旋转台并与第一螺母螺纹配合，多个导向杆穿过升降支撑盘上对应设置的导向套，丝杆和多个导向杆的下端分别与云台支撑盘固定连接。
[0006]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述提料组件包括支撑管、电磁铁和开关支撑盘，支撑管的上端由下至上依次穿过摆臂、转台和第一中空旋转台并与云台支撑盘固定连接，电磁铁和开关支撑盘通过弹性缓冲件安装在支撑管的下端，开关支撑盘上安装有多个分布在电磁铁周围的接近开关。
[0007]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述弹性缓冲件包括管螺帽、套管、连杆、弹簧和六角柱，管螺帽通过螺纹旋装在支撑管的下端，套管穿过管螺
帽的底壁，套管的外壁在管螺帽底壁的上侧位置设有第一限位台，套管的内壁上半部设有第二限位台，连杆穿过套管，连杆的下半部设有处于套管中的第三限位台，连杆的下端设有第四限位台，连杆的上端设有处于套管上侧的第五限位台，弹簧套在连杆上，弹簧的上下端对应顶压在第二限位台和第三限位台上，六角柱的上端通过螺纹孔旋装在连杆的下端；套管的上端还设有对称的限位槽，连杆上设有处于限位槽中的限位块；所述电磁铁的顶部通过螺纹孔旋装在与六角柱一体的螺纹柱上，所述开关支撑盘与套管的下端固定连接。
[0008]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述滑轨组件包括基座、导轨、滑块、电机、丝杠和滑台，基座固定在支架板上，基座的上下端对应设有上端板和下端板，导轨固定在基座上，滑块卡装在导轨上并使两者滑动配合，电机固定在上端板上，丝杠的下端通过轴承安装在下端板上，丝杠的上端通过联轴器与电机的轴出轴连接，滑台分别与滑块和转接座固定连接，滑台中设有与丝杠配合的第二螺母。
[0009]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述基座的一侧通过第一固定条安装有轴向光电开关，基座的另一侧通过第二固定条安装有上限位开关和下限位开关，所述滑台的一侧设有与轴向光电开关配合的轴向挡片，滑台的另一侧设有与上限位开关和下限位开关配合的挡块。
[0010]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述控制装置包括固定架以及安装在固定架上的电源、直流变换器和多块电路板，电路板上设有控制电路和控制器。
[0011]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述接近开关沿开关支撑盘的周向均匀设有四个，所述开关支撑盘上还安装有与电磁铁配合的冗余限位开关。
[0012]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述支撑管的上端贯穿云台支撑盘，支撑管上设有上下分布的多个穿线孔；所述激光测距仪通过转接板固定在转接座的一侧，所述摄像仪或红外线测距仪通过转接板固定在转接座的另一侧。
[0013]
进一步的，本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机，其中，所述连箱上设有真空阀和放散阀，所述筒体上密封固定有输气管接头。
[0014]
本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机与现有技术相比，具有以下优点：本实用新型通过设置机壳以及设置于机壳中的控制装置、升降装置和开孔装置，使开孔装置设置云台组件、摆臂组件、滑轨组件、切割组件和提料组件，让云台组件设置与升降装置连接的云台支撑盘，在云台支撑盘上安装第一中空旋转台，在第一中空旋转台的转盘上同轴固定转台，让摆臂组件设置摆臂和支架板，将摆臂水平固定在转台上，将支架板垂直固定在摆臂上，将滑轨组件竖向安装在支架板上，让切割组件设置与滑轨组件连接的转接座，在转接座的中部固定等离子切割枪，在等离子切割枪的一侧设置激光测距仪，在等离子切割枪的另一侧设置摄像仪或红外线测距仪，且使等离子切割枪和激光测距仪到第一中空旋转台轴线的垂直距离相等，让提料组件与云台支撑盘固定连接并用于提取切割下来的管壁。由此就构成了一种高可靠的管道等离子开孔机。在实际应用中，将开孔机通过闸板阀安装在焊接管件上，开孔作业时，首先通过控制升降装置将开孔装置从开孔机下移到焊接管件中，下移到位后停止升降装置。然后通过控制第一中空旋转台和滑轨组件使等离子切割枪和激光测距仪移动到设定的初始位置。接着通过控制第一中空旋转台使激光测距仪旋转一周并
扫描切割路径。随后启动等离子切割枪，让第一中空旋转台以设定的速度转动一周，并根据切割路径控制等离子切割枪到管壁的距离，管壁切割完成后停止第一中空旋转台、滑轨组件及等离子切割枪。最后通过控制升降装置将开孔装置上移至开孔机后即可进行后续工序，切割下来的管壁会被提料组件提取出来。本实用新型通过采用等离子切割进行管道开孔，与传统的筒刀开孔相比大幅度提高了开孔速度和工作效率，有效降低了开孔机的整体重量及使用维护成本。通过采用激光测距仪检测管壁距离并建立切割路径，且使激光测距仪与等离子切割枪到第一中空旋转台轴线的垂直距离相等，利用两者的夹角、高度差及第一中空旋转台的转速，很容易通过控制滑轨组件使等离子切割枪到管壁的距离保持在工作距离范围内，提高了控制的便利性以及切割开孔的稳定性、可靠性。通过设置摄像仪或红外线测距仪，在切割开孔过程中当出现故障中断切割或因误差未将管壁完全切断时，可快速查找未切割位置，确定位置后将等离子切割枪定位到该位置并进行再次切割即可实现纠错目的，增强了开孔装置的功能性、可靠性及实用性。采用摄像仪时可通过人工查找未切割位置，并进行等离子切割枪定位；采用红外线测距仪时应使其与等离子切割枪到第一中空旋转台轴线的垂直距离相等，以便通过旋转第一中空旋转台使红外线测距仪沿着切割路径检测距离，切割后区域的距离检测值较大，而未切割或未切透区域的距离检测值会明显变小，通过这一区别即可快速确定未切割位置及区域。
[0015]
下面结合附图所示具体实施方式对本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机作进一步详细说明。
附图说明
[0016]
图1为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机的正视图；
[0017]
图2为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机的内部示意图；
[0018]
图3为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中升降装置的正视图；
[0019]
图4为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中升降装置的立体图；
[0020]
图5为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中升降支撑盘的立体图一；
[0021]
图6为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中升降支撑盘的立体图二；
[0022]
图7为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中开孔装置的正视图；
[0023]
图8为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中开孔装置的左视图；
[0024]
图9为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中开孔装置的右视图；
[0025]
图10为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中开孔装置的立体图一；
[0026]
图11为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中开孔装置的立体图二；
[0027]
图12为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中云台组件的立体图一
[0028]
图13为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中云台组件的立体图二；
[0029]
图14为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中滑轨组件的正视图；
[0030]
图15为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中滑轨组件的立体图；
[0031]
图16为图14中的a-a向视图；
[0032]
图17为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中切割组件的立体图一；
[0033]
图18为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中切割组件的立体图二；
[0034]
图19为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中提料组件的正视图；
[0035]
图20为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中提料组件的立体图；
[0036]
图21为图19中的b-b向视图；
[0037]
图22为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中弹性缓冲件的正视图；
[0038]
图23为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中弹性缓冲件的左视图；
[0039]
图24为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中弹性缓冲件的立体图；
[0040]
图25为图23中的c-c向视图；
[0041]
图26为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中控制装置的立体图一；
[0042]
图27为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机中控制装置的立体图二；
[0043]
图28为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机的安装使用状态图一；
[0044]
图29为本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机的安装使用状态图二。
具体实施方式
[0045]
首先需要说明的，本实用新型中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本实用新型的技术方案及请求保护范围进行的限制。
[0046]
如图1至图29所示本实用新型一种高可靠的管道等离子开孔机的具体实施方式，包括机壳1以及设置于机壳1中的控制装置2、升降装置3和开孔装置。开孔装置包括云台组件4、摆臂组件5、滑轨组件6、切割组件7和提料组件8。使云台组件4设置与升降装置3连接的云台支撑盘41，在云台支撑盘41上安装第一中空旋转台42，在第一中空旋转台42的转盘上同轴固定转台43。使摆臂组件5设置摆臂51和支架板52，将摆臂51水平固定在转台43上，将支架板52垂直固定在摆臂51上，将滑轨组件6竖向安装在支架板52上。使切割组件7设置与滑轨组件6连接的转接座71，在转接座71的中部固定等离子切割枪72，在等离子切割枪72的一侧设置激光测距仪73，在等离子切割枪72的另一侧设置摄像仪或红外线测距仪74，且使等离子切割枪72和激光测距仪73到第一中空旋转台42轴线的垂直距离相等。使提料组件8与云台支撑盘41固定连接并用于提取切割下来的管壁。
[0047]
通过以上结构设置就构成了一种高可靠的管道等离子开孔机。在实际应用中，将开孔机通过闸板阀100安装在焊接管件200上，开孔作业时，首先通过控制升降装置3将开孔装置从开孔机下移到焊接管件中，下移到位后停止升降装置3。然后通过控制第一中空旋转台42和滑轨组件6使等离子切割枪72和激光测距仪73移动到设定的初始位置。接着通过控制第一中空旋转台42使激光测距仪73旋转一周并扫描切割路径。随后启动等离子切割枪72，让第一中空旋转台42以设定的速度转动一周，并根据切割路径控制等离子切割枪72到管壁的距离，管壁切割完成后停止第一中空旋转台42、滑轨组件6及等离子切割枪72。最后通过控制升降装置3将开孔装置上移至开孔机后即可进行后续工序，切割下来的管壁会被提料组件8提取出来。本实用新型通过采用等离子切割进行管道开孔，与传统的筒刀开孔相比大幅度提高了开孔速度和工作效率，有效降低了开孔机的整体重量及使用维护成本。通过采用激光测距仪73检测管壁距离并建立切割路径，且使激光测距仪73与等离子切割枪72到第一中空旋转台42轴线的垂直距离相等，利用两者的夹角、高度差及第一中空旋转台42的转速，很容易通过控制滑轨组件6使等离子切割枪72到管壁的距离保持在工作距离范围内，提高了控制的便利性以及切割开孔的稳定性、可靠性。通过设置摄像仪或红外线测距仪74，在切割开孔过程中当出现故障中断切割或因误差未将管壁完全切断时，可快速查找未
切割位置，确定位置后将等离子切割枪72定位到该位置并进行再次切割即可实现纠错目的，增强了开孔装置的功能性、可靠性及实用性。采用摄像仪时可通过人工查找未切割位置，并进行等离子切割枪定位；采用红外线测距仪时应使其与等离子切割枪72到第一中空旋转台42轴线的垂直距离相等，以便通过旋转第一中空旋转台42使红外线测距仪沿着切割路径检测距离，切割后区域的距离检测值较大，而未切割或未切透区域的距离检测值会明显变小，通过这一区别即可快速确定未切割位置及区域。需要说明的是，所述扫描切割路径是指激光测距仪旋转一周并检测、记录管壁距离；所述转接座71与滑轨组件6连接是指转接座71与滑轨组件6的滑动部件连接；开孔作业时，焊接管件200是焊接在待开孔的管道300上的，闸板阀100和焊接管件200为本领域的常用设备，其结构及使用方法为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。
[0048]
作为具体实施方式，本实用新型使机壳1设置了由下至上依次通过法兰密封连接的连箱11、升降支撑盘12、筒体13和盖帽14，并将控制装置2安装在筒体13的上侧且处于盖帽14中。这一设置的机壳1具有结构简单、拆装维护方便的优点，通过将控制装置2安装在筒体13的上侧，一方面可通过打开盖帽14进行检查、维护、调试控制装置2，提高了操作的便利性，另一方面可避免等离子切割产生的热量及磁场对控制装置2造成影响，提高了安全可靠性。在实际应用中，本实用新型通常使控制装置2设置固定架21，并在固定架21上安装了电源22、直流变换器23和多块电路板24，其中，电路板24上设有控制电路和控制器。这一设置的控制装置2使开孔机通过内部的电源22即可工作，提高了开孔机的功能性和使用的便利性。作为具体实施方式，本实用新型使升降装置3采用了如下结构：包括第二中空旋转台31、丝杆32和多个导向杆33，将第二中空旋转台31安装在升降支撑盘12上，并在第二中空旋转台31的转盘中同轴固定第一螺母34，让丝杆32穿过升降支撑盘12和第二中空旋转台31并与第一螺母34螺纹配合，让多个导向杆33穿过升降支撑盘12上对应设置的导向套35，其中，丝杆32和多个导向杆33的下端分别与云台支撑盘41固定连接。这一设置的升降装置3具有结构稳定、升降动作平稳的特点。需要说明的是，图中显示的为四个导向杆33，但导向杆33还可以根据需要设置成三个或四个以上。
[0049]
作为优化方案，本具体实施方式使提料组件8设置了支撑管81、电磁铁82和开关支撑盘83。让支撑管81的上端由下至上依次穿过摆臂51、转台43和第一中空旋转台42并与云台支撑盘41固定连接，将电磁铁82和开关支撑盘83通过弹性缓冲件安装在支撑管81的下端，并在开关支撑盘83上安装多个分布在电磁铁82周围的接近开关84。这一设置的提料组件8具有结构简单、适应性强、安全性高的优点，通过设置弹性缓冲件，在开孔装置下移过程中可避免电磁铁82被管壁挤压损坏；通过在电磁铁82的周围设置多个接近开关84，当开孔装置下移到位后会触发信号，提高了控制的便利性。需要指出的是，支撑管81是与第一中空旋转台42同轴设置的，并与摆臂51、转台43和第一中空旋转台42间隙配合，以保证提料组件8的状态稳定性，避免影响切割开孔动作。在实际应用中，为便于布线，本实用新型让支撑管81的上端贯穿云台支撑盘41，并在支撑管81上设置了上下分布的多个穿线孔。为提高触发下移到位信号的可靠性，本实用新型通常使接近开关84沿开关支撑盘83的周向均匀设置四个。
[0050]
作为具体实施方式，本实用新型使弹性缓冲件采用了以下结构：包括管螺帽85、套管86、连杆87、弹簧88和六角柱89。其中，管螺帽85通过螺纹旋装在支撑管81的下端，套管86
穿过管螺帽85的底壁，套管86的外壁在管螺帽85底壁的上侧位置设有第一限位台861，套管86的内壁上半部设有第二限位台862；连杆87穿过套管86，连杆87的下半部设有处于套管86中的第三限位台871，连杆87的下端设有第四限位台872，连杆87的上端设有处于套管86上侧的第五限位台873；弹簧88套在连杆87上，弹簧88的上下端对应顶压在第二限位台862和第三限位台871上；六角柱89的上端通过螺纹孔旋装在连杆87的下端；电磁铁82的顶部通过螺纹孔旋装在与六角柱89一体的螺纹柱上，开关支撑盘83与套管86的下端固定连接。这一弹性缓冲件具有结构简单、拆装方便、缓冲效果好、适应性强的优点，在开孔装置下移过程中，通过弹簧88的弹性缓冲作用可避免电磁铁82被管壁挤压损坏，提高了安全可靠性；且套管86与管螺帽85之间通过第一限位台861搭接的方式，有效避免了管壁对接近开关84造成挤压损坏，增强了安全可靠性。本实用新型通常还在开关支撑盘83上安装与电磁铁82配合的冗余限位开关810，以便在开孔装置下移到位但升降装置没有停止时，通过冗余限位开关810与电磁铁82接触并触发信号，此时强行停止升降装置可实现安全保护目的。进一步地，本具体实施方式在套管86的上端设置了对称的限位槽，在连杆87上设置了处于限位槽中的限位块874，通过限位槽与限位块874的配合，可防止电磁铁82和开关支撑盘83相对转动，增强了结构的稳定性。
[0051]
作为具体实施方式，本实用新型使滑轨组件6采用了如下结构：包括基座61、导轨62、滑块63、电机64、丝杠65和滑台66，其中，基座61固定在支架板52上，基座61的上下端对应设有上端板611和下端板612；导轨62固定在基座61上，滑块63卡装在导轨62上并使两者滑动配合；电机64固定在上端板611上，丝杠65的下端通过轴承67安装在下端板612上，丝杠65的上端通过联轴器68与电机64的轴出轴连接；滑台66分别与滑块63和转接座71固定连接，滑台66中固定有与丝杠65配合的第二螺母69。这一结构设置的滑轨组件6具有拆装便捷、动作平稳的特点，在电机64驱动丝杠65旋转的过程中，通过第二螺母69与丝杠65的配合即可使滑台66、滑块63、转接座71沿导轨62一起上下滑动。
[0052]
作为优化方案，本具体实施方式在基座61的一侧通过第一固定条613安装了轴向光电开关614，在基座61的另一侧通过第二固定条615安装了上限位开关616和下限位开关617；在滑台66的一侧设置了与轴向光电开关614配合的轴向挡片661，在滑台66的另一侧设置了与上限位开关616和下限位开关617配合的挡块662。通过轴向光电开关614与轴向挡片661的配合，可对等离子切割枪72和激光测距仪73进行轴向定位，以便确定其轴向初始位置，提高了控制的便利性和精确性。通过上限位开关616和下限位开关617与挡块662的配合，可对滑轨组件6的上下移动范围进行限制，以免移动超出范围造成有关部件损坏，保证了安全性。另外，本具体实施方式还在云台支撑盘41和摆臂51上设置了相互配合的径向光电开关(图中未示出)和径向挡片(图中未示出)，以便对等离子切割枪72和激光测距仪73进行径向定位，确定其径向初始位置。
[0053]
需要指出的是，在实际应用中，激光测距仪73是通过转接板固定在转接座71一侧的，摄像仪或红外线测距仪74是通过转接板固定在转接座71另一侧的。为便于开孔作业时进行抽真空操作和放散操作，本实用新型在连箱11上设置了真空阀111和放散阀112；为便于连接切割气路，并保证密封性，本实用新型还在筒体13上密封固定了输气管接头131，以便等离子切割枪72和切割气源通过输气管接头17连接。
[0054]
以上实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型请
求保护范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域技术人员依据本实用新型的技术方案做出的各种变形，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

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