【摘 要】機(jī)械定尺裝置在焊管生產(chǎn)線中較為常見，其影響著焊管尺寸長度以及切口質(zhì)量，傳統(tǒng)的機(jī)械定尺裝置不僅定尺精度較低，同時生產(chǎn)效率比較低，影響了焊管企業(yè)的生產(chǎn)效益。本文將對傳統(tǒng)機(jī)械定尺裝置的弊端進(jìn)行分析，并且進(jìn)一步研究焊管機(jī)械定制裝置的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】焊管 機(jī)械定尺 定尺裝置

機(jī)械定尺裝置是焊管生產(chǎn)線中較為關(guān)鍵性的輔助設(shè)備，其具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、適用性強(qiáng)等較多的優(yōu)點(diǎn)，因而在眾多中小焊管廠家得到了廣泛的應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的機(jī)械定尺裝置往往是由繼電器控制，同時在結(jié)構(gòu)方面也缺乏一定的協(xié)調(diào)性，故其本身也具有定尺誤差大、噪音大、焊管切口質(zhì)量差等弱點(diǎn)，這些因素遏制了焊管質(zhì)量的進(jìn)一步提升，同時也難以滿足日益增長的市場需求。也就是說，對于焊管機(jī)械定制裝置的研究與改進(jìn)已經(jīng)成為焊管行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。

一、傳統(tǒng)機(jī)械定尺裝置的研究與分析

一般來說，傳統(tǒng)的機(jī)械定尺裝置均由行程開關(guān)進(jìn)行控制，其具體的工作流程為：鋼板經(jīng)過擠卷成型后，會經(jīng)過高頻焊接工藝形成焊管，經(jīng)過水冷工藝，焊管會以每秒0.1-0.5m的速度行進(jìn)，當(dāng)達(dá)到某一定尺尺寸要求以后會觸動長度檢測行程開關(guān)，其中兩個電磁閥會分別控制小車的推力氣缸和運(yùn)行氣缸，以壓力為500～700kpa的空氣壓力迫使氣缸相繼運(yùn)動，從而使小車行進(jìn)，與此同時，另一個電磁閥會控制夾緊氣缸，將推動夾緊裝置對焊管進(jìn)行夾緊，這樣小車、鋸切系統(tǒng)與鋼管會形成一個同步行進(jìn)的系統(tǒng)，此時控制鋸切系統(tǒng)運(yùn)動，將焊管切斷。然后，小車、鋸切系統(tǒng)以及夾緊裝置會自動復(fù)位，等待下一周期的運(yùn)作。傳統(tǒng)機(jī)械定尺是由傳感器-接觸器對焊管的尺寸精度進(jìn)行保證，同時采用氣動壓力對機(jī)械定尺結(jié)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動，其本身存在著尺寸誤差較大，系統(tǒng)可靠性低的特點(diǎn)。其主要原因在于：

（一）由繼電器控制的定尺檢測系統(tǒng)常會出現(xiàn)電氣故障，定時也不精確。

（二）空氣驅(qū)動裝置較不穩(wěn)定，當(dāng)氣壓較低時，會導(dǎo)致夾緊裝置不能夠有效的控制焊管的運(yùn)動，出現(xiàn)“打滑”的現(xiàn)象，不僅影響到了定尺的精度，同時也容易造成鋸切系統(tǒng)出現(xiàn)故障，影響焊管生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

二、對焊管機(jī)械定尺裝置的改進(jìn)措施

事實上，對于焊管機(jī)械定尺裝置的改進(jìn)研究已經(jīng)不是一個新課題，對于焊管機(jī)械定尺裝置的改進(jìn)途徑也絕不僅限于某一種或某幾種，只要對機(jī)械定尺結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真的研究分析，就會找到現(xiàn)有機(jī)械定尺系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與弊端，也就能夠?qū)δ撤N焊管機(jī)械定尺裝置進(jìn)行合理化的改進(jìn)。

（一）PLC控制機(jī)械定尺裝置的研究。PLC控制的出現(xiàn)促使一些機(jī)械設(shè)備從電氣化控制時代走向了自動化控制的時代，PLC控制的核心在于利用旋轉(zhuǎn)編碼器對機(jī)械定尺裝置中的各部分動作進(jìn)行精確的控制，如為了避免“打滑”現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以在各部分動作開始之前，使用PLC控制系統(tǒng)中的自動定時系統(tǒng)，對鋸切動作與小車動作進(jìn)行延時。也就是說，當(dāng)生產(chǎn)鋼管的長度接近于L時，啟動小車，使小車的運(yùn)行速度略小于鋼管的輸出速度，始終保持這種狀態(tài)直到焊管達(dá)到定尺要求，而后在啟動夾緊裝置，進(jìn)行鋸切動作，這樣能夠降低小車與鋼管之間的相對速度，有利于鋼管的夾緊。

（二）計算機(jī)傳感技術(shù)在機(jī)械定尺裝置的應(yīng)用。事實上，機(jī)械定尺裝置中，主要影響定尺精度誤差的因素在于定尺尺寸存在著誤差，因而可以對現(xiàn)有的機(jī)械定制裝置進(jìn)行改造，整個定尺系統(tǒng)可以由計算機(jī)進(jìn)行自動控制，如可以結(jié)合激光傳感技術(shù)以及其他現(xiàn)代化傳感技術(shù)對于焊管機(jī)械定尺裝置進(jìn)行改造，當(dāng)焊管達(dá)到某一長度后，傳感器會通過通信系統(tǒng)以及信號感應(yīng)系統(tǒng)，將焊管的尺寸信號反饋到計算機(jī)控制中心，進(jìn)而由計算機(jī)控制鋸切系統(tǒng)的動作，這樣不僅能夠在一定程度上提高機(jī)械定制裝置的精度，同時也提高了鋸切系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（三）限位器定尺技術(shù)的研究與應(yīng)用。為了能夠有效控制PLC編碼器可能存在的問題，目前國內(nèi)一些廠家經(jīng)過技術(shù)改革，采用感應(yīng)器、擋板、碰球等限位裝置控制定尺長度，即當(dāng)管頭進(jìn)入感應(yīng)器感應(yīng)區(qū)域或與擋板、碰球接觸時，鋸切裝置動作，對焊管定尺鋸切。采用限位器定尺，定尺過程與速度變化無關(guān)，系統(tǒng)誤差可以忽略，且其定尺精度可直接通過調(diào)整限位器安裝位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。如采用精密絲杠調(diào)節(jié)，精度可控制在0.01mm以內(nèi)，故其安裝形位誤差也可以忽略。因此，系統(tǒng)的定尺精度主要取決于限位器自身的檢測精度和反應(yīng)靈敏度。目前用作限位器的電氣元件主要有行程開關(guān)、電感性BERO接近開關(guān)、電容性BERO接近開關(guān)等。

（四）光電裝置在機(jī)械定尺裝置中的應(yīng)用。光電開關(guān)具有頻率響應(yīng)快、動作穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故障在設(shè)備改造中得到廣泛的應(yīng)用、從某種意義上來說，光電傳感技術(shù)在焊管生產(chǎn)系統(tǒng)中會受到一定的限制，其主要原因在于，光電傳感器所發(fā)射出的紅外檢測信號的覆蓋范圍較小，當(dāng)焊管的位置偏離檢測信號較遠(yuǎn)時，就會造成定尺偏差。雖然，光電傳感技術(shù)本身存在著一定的不足，但是，如果能夠與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，就會提升光電開關(guān)的性能，如將某一機(jī)械定尺系統(tǒng)中的限位器改造為漫反射式光幕開關(guān)，當(dāng)焊管管頭接近光幕開關(guān)的檢測區(qū)域時，鋸切裝置會啟動并隨著焊管運(yùn)動進(jìn)行鋸切動作；當(dāng)焊管管材偏離光幕開關(guān)的檢測區(qū)域時，PLC控制的計長編碼器會發(fā)出相應(yīng)的長度超差指令，強(qiáng)制切斷鋸切動作，避免造成焊管生產(chǎn)狀態(tài)的不穩(wěn)定。

實際上，定尺精度主要取決于光電開關(guān)的控制精度以及反應(yīng)靈敏度，通過光電開關(guān)的技術(shù)參數(shù)可知，常用的光電開關(guān)響應(yīng)時間小于2ms，定尺誤差較小。為了保證定尺的精確性 其指向角可以選擇3°～10°，或者1°～5°，如果管頭在射束方向錯動30mm（受直管彎曲度限制，10m一般僅能錯動10mm），則其最大定尺誤差δmax=2.6mm，仍符合精確 定尺要求。對定尺精度要求特別高的小直徑焊管，也可以使用激光光電開關(guān)作為控制元件，其發(fā)散角小于0.18°。

綜上，對于焊管機(jī)械定尺裝置改進(jìn)的研究可以極大的推進(jìn)機(jī)械定尺裝置的發(fā)展，同時也能夠提高焊管的尺寸精度且能夠提高其生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。但是在對焊管機(jī)械定尺裝置改進(jìn)時，要綜合考慮到整個定尺裝置的相關(guān)因素，進(jìn)而能夠保證改造后的機(jī)械定尺結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性。

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