CN104785890A - 注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，包括依工序顺序连接的板材组对机构、箱体框架自动组对焊接机构以及箱体框架内焊缝自动焊接机构；板材组对机构安置箱体框架的型材或板材，箱体框架自动组对焊接机构初步焊接所述箱体框架的各个侧面，箱体框架内焊缝自动焊接机构焊接由箱体框架自动组对焊接机构初步焊接后的箱体框架。使用本发明，会将智能化、柔性化、自动化的先进生产技术引进到传统制造行业，带来高效、友好、绿色生产方式的转变，实现传统产业的转型升级。

Description

注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站及其加工工艺

技术领域

本发明涉及注汽锅炉机组生产加工领域，尤其涉及一种注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站及其加工工艺。

背景技术

注汽锅炉机组对流段是注汽锅炉的辅助受热面，它布置在锅炉尾部烟道里，利用烟气的余热加热锅炉给水，这样可以节省材料，提高锅炉热效率。锅炉给水进如对流段并从中吸收烟气余热，使水温升高，其吸热量占锅炉给水总吸收热量的40％左右。对流段箱体由钢板、管板、角钢、槽钢组成的焊接结构，焊缝有内部焊缝、外部焊缝，以及型材相贯线焊缝等，材质为Q235，采用MAG焊接方式。对流段箱体零件尺寸较大，而且有许多需要在内部实施焊接焊缝，目前的生产中，一般采用人工手动装配、手动焊接生产方式，劳动强度大、质量不稳定、效率低、成本高，需大量人力，因此对流段箱体焊接的质量和效率是现已成为现代化生产必须解决的问题。

发明内容

本发明提出一种注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站及其加工工艺，免除了手工装配焊接的劳动，并且质量稳定、生产效率高。

本发明的技术方案是这样实现的：

注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，包括依工序顺序连接的板材组对机构、箱体框架自动组对焊接机构以及箱体框架内焊缝自动焊接机构；所述板材组对机构安置箱体框架的型材或板材，所述箱体框架自动组对焊接机构初步焊接所述箱体框架的各个侧面，所述箱体框架内焊缝自动焊接机构焊接由箱体框架自动组对焊接机构初步焊接后的箱体框架。

进一步，板材组对机构包括板材组对夹具、管板组对夹具、套管搬运弧焊机器人、弧焊机器人Ⅰ以及视觉识别装置；所述弧焊机器人Ⅰ对所述板材组对夹具上的板材及型材进行焊接并形成框架侧板组件；所述套管搬运弧焊机器人抓取套管并经所述视觉识别装置定位后装配到管板组对夹具上，所述套管搬运弧焊机器人焊接所述管板组对夹具上的套管及管板并形成管板组件。

进一步，所述板材组对机构还包括直角搬运机械手Ⅰ、直角搬运机械手Ⅱ以及举升平台，所述直角搬运机械手Ⅰ将管板组件抓取到举升平台上；直角搬运机械手Ⅱ搬运举升平台上的管板组件至箱体框架自动组对焊接机构。

进一步，所述箱体框架自动组对焊接机构包括弧焊机器人Ⅱ、双驱单轴变位机以及设置于所述双驱单轴变位机上的箱体框架组对焊接夹具；所述弧焊机器人Ⅱ对双驱单轴变位机上的框架侧板组件以及管板组件进行焊接成箱体的初级框架。

进一步，所述双驱单轴变位机滑动设置于变位机滑台上，所述双驱单轴变位机可在水平方向上沿变位机滑台滑动，并可旋转箱体框架组对焊接夹具。

进一步，所述箱体框架自动组对焊接机构还包括用于运送箱体初级框架的AGV小车。

进一步，所述箱体框架内焊缝自动焊接机构包括弧焊机器人Ⅲ、双驱双轴变位机以及设置于所述双驱双轴变位机上的箱体框架内焊缝自动焊接夹具；所述双驱双轴变位机可带动所述箱体框架内焊缝自动焊接夹具旋转，所述弧焊机器人Ⅲ对所述箱体框架内焊缝自动焊接夹具上的初级框架内的各个焊缝进行焊接。

进一步，所述弧焊机器人Ⅱ以及弧焊机器人Ⅲ均设置于龙门式三轴滑台上，并均可沿龙门式三轴滑台的X、Y及Z轴三个方向滑动。

一种注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：将板材、型材放置到板材组对夹具上，板材组对夹具夹紧板材及型材；将管板放置到管板组对夹具上，管板组对夹具夹紧管板；

步骤二：弧焊机器人Ⅰ将板材组对夹具上的板材和型材点固焊接形成箱体框架的侧板组件；

步骤三：套管搬运弧焊机器人自套管料库中抓取套管，并经视觉识别装置定位后装配到管板板件上，套管搬运弧焊机器人对套管及管板进行点固焊接并形成管板组件；

步骤四：直角搬运机械手Ⅰ抓取一套管板组件到举升平台上；举升平台举升到指定高度；

步骤五：直角搬运机械手Ⅱ搬运举升平台上的管板组件至箱体框架自动组对焊接机构的箱体框架组对焊接夹具上，箱体框架组对焊接夹具自动夹紧定位；

步骤六：双驱单轴变位机带动箱体框架组对焊接夹具旋转180度，直角搬运机械手Ⅱ搬运管板组对夹具上的另一套管板组件放置到箱体框架组对焊接夹具上，箱体框架组对焊接夹具自动定位；

步骤七：双驱单轴变位机旋转90度，直角搬运机械手Ⅱ抓取板材组对夹具上的侧板组件到箱体框架组对焊接夹具上，箱体框架组对焊接夹具自动定位夹紧，直角搬运机械手Ⅱ返回原位置，弧焊机器人Ⅱ对侧板组件进行点固焊接；

步骤八：双驱单轴变位机再次旋转180度，直角搬运机械手Ⅱ抓取板材组对夹具上的另一套侧板组件，并安装到箱体框架组对焊接夹具上，箱体框架组对焊接夹具自动夹紧后，直角搬运机械手Ⅱ返回原位置，弧焊机器人Ⅱ对所述另一套侧板组件进行点固焊接，形成箱体初级框架；

步骤九：箱体框架自动组对焊接机构上的初级焊接完毕，AGV小车进入箱体框架自动组对焊接机构下方，并举升到位；箱体框架组对焊接夹具松开，使箱体初级框架落至AGV小车的定位夹具上；

步骤十：箱体框架内焊缝自动焊接机构的双驱双轴变位机旋转180度，使得双驱双轴变位机的法兰向下，AGV小车运送箱体初级框架至双驱双轴变位机的法兰面下方，AGV小车将初级框架举升到位，箱体框架内焊缝自动焊接夹具进行定位夹紧初级框架，AGV小车退出并移动到安全位置；

步骤十一：双驱双轴变位机的A轴旋转180度，由弧焊机器人Ⅲ对箱体框架内焊缝自动焊接夹具上的初级框架的内部焊缝进行焊接形成箱体框架。

焊接完毕。

进一步，在焊接完毕后，还包括以下步骤：

双驱双轴变位机再次旋转180度，使得法兰面向下，AGV小车运行到箱体框架下方并举升到位；箱体框架内焊缝自动焊接夹具松开箱体框架，箱体框架落到AGV小车上，AGV小车自动将箱体框架总成运送到下一工作站。

使用本发明技术方案，可以实现产品的装配、组对及焊接的自动化作业，大大提高生产效率，经测算与原有的手工作业相比可以提高生产效率10倍，可节省劳动力30人，并降低了废品率，大幅度地提高产品质量稳定性，减少浪费、降低成本。使用本发明，会将智能化、柔性化、自动化的先进生产技术引进到传统制造行业，带来高效、友好、绿色生产方式的转变，实现传统产业的转型升级。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站结构示意图；

图2为本发明具体实施例中注汽锅炉机组对流段箱体初级框架结构示意图；

图3为本发明具体实施例中箱体初级框架管板总成分解结构示意图；

图4为本发明具体实施例中箱体初级框架侧板总成分解结构示意图；

图5为具体实施例中龙门式三轴滑台结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

见图1，本发明具体实施例中，注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站100，包括依工序顺序连接的板材组对机构1、箱体框架自动组对焊接机构2以及箱体框架内焊缝自动焊接机构3。其中，板材组对机构1安置箱体框架的型材或板材，箱体框架自动组对焊接机构2初步焊接箱体框架200的各个侧面，箱体框架内焊缝自动焊接机构3焊接由箱体框架自动组对焊接机构2初步焊接后的初级箱体框架200。

本发明具体实施例中，板材组对机构1包括板材组对夹具11、管板组对夹具12、套管搬运弧焊机器人13、弧焊机器人Ⅰ14以及视觉识别装置15；弧焊机器人Ⅰ14对板材组对夹具11上的板材104及型材101进行焊接并形成框架侧板组件201；套管搬运弧焊机器人13抓取套管102并经视觉识别装置15定位套管安装位置后，将套管102装配到管板组对夹具12上，套管搬运弧焊机器人13焊接设置在管板组对夹具12上的套管102及管板103并形成管板组件202。

本发明具体实施例中，板材组对机构1还包括直角搬运机械手Ⅰ16、直角搬运机械手Ⅱ17以及举升平台18，直角搬运机械手Ⅰ16将管板组件202抓取到举升平台18上；直角搬运机械手Ⅱ17可以搬运举升平台18上的管板组件至箱体框架自动组对焊接机构2。

箱体框架自动组对焊接机构2包括弧焊机器人Ⅱ21、双驱单轴变位机22以及设置于双驱单轴变位机22上的箱体框架组对焊接夹具23；弧焊机器人Ⅱ21对双驱单轴变位机22上的框架侧板组件201以及管板组件202进行焊接成箱体的初级框架200。

其中，双驱单轴变位机22滑动设置于变位机滑台24上，双驱单轴变位机22可在水平方向上沿变位机滑台24滑动，双驱单轴变位机22可旋转箱体框架组对焊接夹具23，以便箱体框架组对焊接夹具23带动相应的框架侧板组件201以及管板组件202旋转，使得弧焊机器人Ⅱ21全方位焊接组件上的各个焊缝。

本发明具体实施例中，箱体框架自动组对焊接机构2还包括用于运送箱体初级框架100的AGV小车25，AGV小车25上设置有夹具以夹紧初级框架100。

本发明具体实施例中，箱体框架内焊缝自动焊接机构3包括双驱双轴变位机31、设置于双驱双轴变位机31上的箱体框架内焊缝自动焊接夹具32以及弧焊机器人Ⅲ33；直角搬运机器人31移动至举升平台上方，以搬运初级框架200至箱体框架内焊缝自动焊接夹具32上，双驱双轴变位机31可带动箱体框架内焊缝自动焊接夹具32旋转，而弧焊机器人Ⅲ33对箱体框架内焊缝自动焊接夹具32上的初级框架200内的各个焊缝进行焊接。

本发明具体实施例中，见图5，为了确保弧焊机器人Ⅱ21以及弧焊机器人Ⅲ33能够达到最佳的焊接姿态，弧焊机器人Ⅱ21以及弧焊机器人Ⅲ33均优选设置于龙门式三轴滑台34上，并都可沿龙门式三轴滑台34的X、Y及Z轴三个方向滑动。

本发明具体实施例中的工作站加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：将板材、型材放置到板材组对夹具11上，板材组对夹具11夹紧板材及型材；将管板放置到管板组对夹具12上，管板组对夹具12夹紧管板；

步骤二：弧焊机器人Ⅰ14将板材组对夹具11上的板材和型材点固焊接形成箱体框架的侧板组件201；

步骤三：套管搬运弧焊机器人13自套管料库中抓取套管，并经视觉识别装置15定位后装配到管板板件上，套管搬运弧焊机器人13对套管及管板进行点固焊接并形成管板组件202；

步骤四：直角搬运机械手Ⅰ16抓取第一套管板组件到举升平台18上；举升平台18举升到指定高度；

步骤五：直角搬运机械手Ⅱ17搬运举升平台18上的管板组件202至箱体框架自动组对焊接机构2的箱体框架组对焊接夹具23上，箱体框架组对焊接夹具23自动夹紧管板组件202并进行定位；

步骤六：双驱单轴变位机22带动箱体框架组对焊接夹具23旋转180度，直角搬运机械手Ⅱ17搬运管板组对夹具12上的第二套管板组件202放置到箱体框架组对焊接夹具23上，箱体框架组对焊接夹具23自动夹紧第二套管板组件202并定位；

步骤七：双驱单轴变位机22旋转90度，直角搬运机械手Ⅱ17抓取板材组对夹具11上的侧板组件201到箱体框架组对焊接夹具23上，箱体框架组对焊接夹具23自动定位并夹紧侧板组件201；直角搬运机械手Ⅱ17返回原位置，弧焊机器人Ⅱ21对侧板组件201进行点固焊接；

步骤八：双驱单轴变位机22再次旋转180度，直角搬运机械手Ⅱ17抓取板材组对夹具11上的第一套侧板组件201，并安装到箱体框架组对焊接夹具23上，箱体框架组对焊接夹具23自动夹紧第一套侧板组件201后，直角搬运机械手Ⅱ17返回原位置，弧焊机器人Ⅱ21对第二套侧板组件201进行点固焊接，形成箱体的初级框架200；

步骤九：箱体框架自动组对焊接机构2上的初级焊接完毕后，AGV小车25进入箱体框架自动组对焊接机构2下方，并举升到位；箱体框架组对焊接夹具23松开，使箱体初级框架200落至AGV小车25的定位夹具上；

步骤十：箱体框架内焊缝自动焊接机构3的双驱双轴变位机31的旋转180度，将双驱双轴变位机的法兰向下，AGV小车25运送箱体初级框架200至双驱双轴变位机31的B轴的法兰面下方，AGV小车25将初级框架200举升到位，箱体框架内焊缝自动焊接夹具32进行定位夹紧初级框架200，AGV小车25退出移动到安全位置；

步骤十一：双驱双轴变位机31再次旋转180度，双驱双轴变位机31的法兰向上，由弧焊机器人Ⅱ21对箱体框架内焊缝自动焊接夹具32上的初级框架200的内部焊缝进行焊接形成箱体框架。

焊接完毕。

本发明具体实施例中，箱体框架内焊缝自动焊接机构3焊接完毕后，双驱双轴变位机31可再次旋转180度，将双驱双轴变位机31的法兰面向下，AGV小车25运行到箱体框架下方并举升到位；箱体框架内焊缝自动焊接夹具32松开箱体框架，箱体框架落到AGV小车25上，AGV小车自动将箱体框架总成运送到下注汽机组生产的一工作站。

使用本发明可以实现产品的装配、组对自动化作业及智能化机器人焊接，降低了废品率，大幅度地提高产品质量稳定性，减少浪费、降低成本。使用本发明，会将智能化、柔性化、自动化的先进生产技术引进到传统制造行业，带来高效、友好、绿色生产方式的转变，实现传统产业的转型升级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，其特征在于：包括依工序顺序连接的板材组对机构、箱体框架自动组对焊接机构以及箱体框架内焊缝自动焊接机构；所述板材组对机构安置箱体框架的型材或板材，所述箱体框架自动组对焊接机构初步焊接所述箱体框架的各个侧面，所述箱体框架内焊缝自动焊接机构焊接由箱体框架自动组对焊接机构初步焊接后的箱体框架。

2.根据权利要求1所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，其特征在于：所述板材组对机构包括板材组对夹具、管板组对夹具、套管搬运弧焊机器人、弧焊机器人Ⅰ以及视觉识别装置；所述弧焊机器人Ⅰ对所述板材组对夹具上的板材及型材进行焊接并形成框架侧板组件；所述套管搬运弧焊机器人抓取套管并经所述视觉识别装置定位后装配到管板组对夹具上，所述套管搬运弧焊机器人焊接所述管板组对夹具上的套管及管板并形成管板组件。

3.根据权利要求2所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，其特征在于：所述板材组对机构还包括直角搬运机械手Ⅰ、直角搬运机械手Ⅱ以及举升平台，所述直角搬运机械手Ⅰ将框架侧板组件及管板组件抓取到举升平台上；直角搬运机械手Ⅱ搬运举升平台上的管板组件至箱体框架自动组对焊接机构。

4.根据权利要求3所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，其特征在于：所述箱体框架自动组对焊接机构包括弧焊机器人Ⅱ、双驱单轴变位机以及设置于所述双驱单轴变位机上的箱体框架组对焊接夹具；所述弧焊机器人Ⅱ对双驱单轴变位机上的框架侧板组件以及管板组件进行焊接成箱体的初级框架。

5.根据权利要求4所述的根据权利要求3所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，其特征在于：所述双驱单轴变位机滑动设置于变位机滑台上，所述双驱单轴变位机可在水平方向上沿变位机滑台滑动，并可旋转箱体框架组对焊接夹具。

6.根据权利要求根据权利要求5所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，其特征在于：所述箱体框架自动组对焊接机构还包括用于运送箱体初级框架的AGV小车。

7.根据权利要求根据权利要求6所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，其特征在于：所述箱体框架内焊缝自动焊接机构包括弧焊机器人Ⅲ、双驱双轴变位机以及设置于所述双驱双轴变位机上的箱体框架内焊缝自动焊接夹具；所述双驱双轴变位机可带动所述箱体框架内焊缝自动焊接夹具旋转，所述弧焊机器人Ⅲ对所述箱体框架内焊缝自动焊接夹具上的初级框架内的各个焊缝进行焊接。

8.根据权利要求7所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站，其特征在于：所述弧焊机器人Ⅱ以及弧焊机器人Ⅲ均设置于龙门式三轴滑台上，并均可沿龙门式三轴滑台的X、Y及Z轴三个方向滑动。

9.一种权利要求1～8中任意一项所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站的加工工艺，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将板材、型材放置到板材组对夹具上，板材组对夹具夹紧板材及型材；将管板放置到管板组对夹具上，管板组对夹具夹紧管板；

步骤二：弧焊机器人Ⅰ将板材组对夹具上的板材和型材点固焊接形成箱体框架的侧板组件；

步骤三：套管搬运弧焊机器人自套管料库中抓取套管，并经视觉识别装置定位后装配到管板板件上，套管搬运弧焊机器人对套管及管板进行点固焊接并形成管板组件；

步骤四：直角搬运机械手Ⅰ抓取一套管板组件到举升平台上；举升平台举升到指定高度；

步骤五：直角搬运机械手Ⅱ搬运举升平台上的管板组件至箱体框架自动组对焊接机构的箱体框架组对焊接夹具上，箱体框架组对焊接夹具自动夹紧定位；

步骤六：双驱单轴变位机带动箱体框架组对焊接夹具旋转180度，直角搬运机械手Ⅱ搬运管板组对夹具上的另一套管板组件放置到箱体框架组对焊接夹具上，箱体框架组对焊接夹具自动定位；

步骤七：双驱单轴变位机旋转90度，直角搬运机械手Ⅱ抓取板材组对夹具上的侧板组件到箱体框架组对焊接夹具上，箱体框架组对焊接夹具自动定位夹紧，直角搬运机械手Ⅱ返回原位置，弧焊机器人Ⅱ对侧板组件进行点固焊接；

步骤八：双驱单轴变位机再次旋转180度，直角搬运机械手Ⅱ抓取板材组对夹具上的另一套侧板组件，并安装到箱体框架组对焊接夹具上，箱体框架组对焊接夹具自动夹紧后，直角搬运机械手Ⅱ返回原位置，弧焊机器人Ⅱ对所述另一套侧板组件进行点固焊接，形成箱体初级框架；

步骤九：箱体框架自动组对焊接机构上的初级焊接完毕，AGV小车进入箱体框架自动组对焊接机构下方，并举升到位；箱体框架组对焊接夹具松开，使箱体初级框架落至AGV小车的定位夹具上；

步骤十：箱体框架内焊缝自动焊接机构的双驱双轴变位机旋转180度，使得双驱双轴变位机的法兰向下，AGV小车运送箱体初级框架至双驱双轴变位机的法兰面下方，AGV小车将初级框架举升到位，箱体框架内焊缝自动焊接夹具进行定位夹紧初级框架，AGV小车退出并移动到安全位置；

步骤十一：双驱双轴变位机的A轴旋转180度，由弧焊机器人Ⅲ对箱体框架内焊缝自动焊接夹具上的初级框架的内部焊缝进行焊接形成箱体框架；

焊接完毕。

10.根据权利要求9所述的注汽锅炉机组对流段箱体焊接工作站加工工艺，其特征在于：在焊接完毕后，还包括以下步骤：双驱双轴变位机再次旋转180度，使得法兰面向下，AGV小车运行到箱体框架下方并举升到位；箱体框架内焊缝自动焊接夹具松开箱体框架，箱体框架落到AGV小车上，AGV小车自动将箱体框架总成运送到下一工作站。