CN104801823A - 一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站及加工工艺，包括依次安装的直管与弯头自动组对机构、自动预热机构、自动焊接机构、自动缓冷机构、自动射线探伤机构及成品运输机构；所述工作站还包括数控系统，所述数控系统控制所述直管与弯头自动组对机构、自动预热机构、自动焊接机构、自动缓冷机构、自动射线探伤机构及成品运输机构的运作。使用本发明技术方案，使用数控系统控制各机构的自动运作，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，大大提高生产效率。

Description

一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站及加工工艺

技术领域

本发明涉及注汽锅炉机组加工领域，尤其涉及一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站及加工工艺。

背景技术

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。锅炉给水进入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。目前，对流段的生产过程中，蛇形炉管的对接接头数目和壁厚，随着锅炉容量的增大而增加，目前的生产中主要采用人工手动装配、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，因此对流段蛇形炉管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盘管自动焊接工作站及加工工艺，解决了现有技术中对流段盘管生产效率低、质量不稳定的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，包括依次安装的直管与弯头自动组对机构、自动预热机构、自动焊接机构、自动缓冷机构、自动射线探伤机构及成品运输机构；所述工作站还包括数控系统，所述数控系统控制所述直管与弯头自动组对机构、自动预热机构、自动焊接机构、自动缓冷机构、自动射线探伤机构及成品运输机构的运作。

进一步，所述数控系统包括PLC控制系统及多个传感器，所述传感器分别设置在直管与弯头自动组对机构、自动预热机构、自动焊接机构、自动缓冷机构及自动射线探伤机构上，所述传感器发送信息给所述PLC控制系统。

进一步，直管与弯头自动组对机构包括第一直管搬运机器人、弧焊搬运机器人及组焊夹具；所述组焊夹具上设置有第一定位传感器，所述第一直管搬运机器人搬运直管至组焊夹具的指定位置，所述弧焊搬运机器人搬运弯管至组焊夹具的指定位置，所述第一定位传感器检测到直管及弯管到的指定位置后传输信号给PLC控制系统，所述PLC控制系统启动所述弧焊搬运机器人对所述组焊夹具指定位置的直管和弯管进行自动焊接。

进一步，所述直管与弯头自动组对机构还包括第一变位机，所述组焊夹具设置在所述第一变位机上，所述第一变位机可带动所述组焊夹具旋转一周。

进一步，所述自动预热机构包括温控系统及自动预热定位夹具，所述温控系统检测预热的温度并传送信号给所述数控系统。

进一步，所述自动焊接机构包括满焊夹具、设置于满焊夹具上的第二定位传感器及满焊机器人；所述第一直管搬运机器人搬运加热后的直管和弯管至满焊夹具指定位置，所述第二定位传感器方信号给PLC控制系统，所述PLC控制系统启动所述满焊机器人对直管和弯管进行满焊。

进一步，所述自动射线探伤机构包括J型工件搬运机器人、定位输送装置及探伤装置，所述J型工件搬运机器人搬运冷却后的J型工件至定位输送装置，定位输送装置传输J型工件到探伤装置内，所述探伤装置检测J型工件并进行数据储存。

进一步，所述自动焊接机构还包括第二变位器，所述满焊夹具设置在所述第二变位器上，所述第二变位器可带动所述满焊夹具旋转一周。

进一步，一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：操作人员将直管的周转料箱及弯头托盘放置好；

步骤二：检验工作站上的各设备及原材料，确定无误后，启动工作站；

步骤三：数控系统的PLC控制系统启动第一直管搬运机器人，第一直管搬运机器人搬运周转料箱内的直管至组焊夹具指定位置，组焊夹具上的第一传感器发送信号给数控系统的PLC控制系统；PLC控制系统向弧焊搬运机器人发送指令，弧焊机器人搬运弯头托盘内的弯头至组焊夹具指定的位置，组焊夹具上的第一传感器发送信号给数控系统的PLC控制系统；

步骤四：PLC控制系接收到直管以及弯头均到达组焊夹具指定位置的信号后将向弧焊搬运机器人发送指令信号，弧焊搬运机器人接收指令后转动焊枪并对直管和弯管进行组对焊接；

步骤五：弧焊搬运机器人对直管和弯管进行组对焊接后，弧焊搬运机器人返回原位置并向PLC控制系统发送信号；

步骤六：在步骤五之后，PLC控制系统向第二直管搬运机器人发送指令，所述第二直管搬运机器人将组对焊接后的直管和弯管搬运到自动预热机构的自动预热定位夹具上，由PID温控系统对直管和弯管的温度进行监控，当直管和弯管的温度到达指定温度后，PID温控系统切断加热，并向PLC控制系统发送信号。

步骤七：在步骤六之后，PLC控制系统向第二直管搬运机器人发送指令，第二直管搬运机器人接收到指令后将加热后的直管和弯管搬运到自动焊接机构的满焊夹具的指定位置，满焊夹具上的第二定位传感器向PLC控制系统发送直管和弯管定位的信息；

步骤八：在步骤七之后，PLC控制系统向满焊机器人发送启动指令，满焊机器人对满焊夹具上的直管和弯管进行满焊并加工成J型工件，满焊完成后向PLC控制系统发送完成信息；

步骤九：在步骤八之后，PLC控制系统启动第一直管搬运机器人，第二直管搬运机器人搬运J型工件至自动缓冷机构上进行缓冷处理，达到指定时间后，自动缓冷机构向PLC控制系统发送完成信息。

更进一步，注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站加工工艺，还包括：

步骤十：在步骤九之后，PLC控制系统向J型工件搬运机器人发送指令，J型工件搬运机器人接收到指令后将J型工件搬运至自动射线探伤机构内；所述自动射线探伤机构的探伤装置对J型工件进行自动监控，操作者对工件进行合格判定，探伤装置自动将电子数据进行存储，检测完成后形成J型预制组件产品，自动射线探伤机构并向PLC控制系统发送信号；

步骤十一：在步骤十之后，PLC控制系统向成品运输机构发送指令，成品运输机构的组件产品搬运机器人将J型预制组件产品进行自动码垛装箱，装箱完毕后向PLC控制系统发送信息，转入下一工序。

使用本发明技术方案，使用数控系统控制各机构的自动运作，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，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20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。

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工作站各机构信息传输关系示意图；

图2为本发明具体实施例中工作站结构示意图。

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做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所示，本发明具体实施例中，一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站100包括依次安装的直管与弯头自动组对机构1、自动预热机构2、自动焊接机构3、自动缓冷机构4、自动射线探伤机构5及成品运输机构6；其中，工作站100还包括控制直管与弯头自动组对机构1、自动预热机构2、自动焊接机构3、自动缓冷机构4、自动射线探伤机构5及成品运输机构6运作的数控系统7。

本发明具体实施中，数控系统7包括PLC控制系统71及多个传感器72，传感器72分别设置在直管与弯头自动组对机构1、自动预热机构2、自动焊接机构3、自动缓冷机构4、自动射线探伤机构5以及成品运输机构6上，用以感应各机构运作情况并发送信息给PLC控制系统71。

直管与弯头自动组对机构1包括第一直管搬运机器人14、弧焊搬运机器人12及组焊夹具13；组焊夹具13上设置有第一定位传感器(图中未标示)，第一直管搬运机器11人搬运直管15至组焊夹具13的指定位置，弧焊搬运机器人12搬运弯管16至组焊夹具13的指定位置，其中，第一定位传感器检测到直管15及弯管16到的指定位置后传输信号给PLC控制系统71，PLC控制系统71启动弧焊搬运机器人12对组焊夹具13指定位置的直管15和弯管16进行自动焊接，

其中，弧焊搬运机器人12可以用于搬运弯管16，也可以用以对直管15和弯管16进行焊接。

本发明具体实施例中，直管与弯头自动组对机构1还包括第一变位机17，组焊夹具13设置在第一变位机17上，第一变位机17可带动组焊夹具13旋转一周，以便弧焊搬运机器人12可以对直管及弯管两面进行一周焊接，此处焊接为填丝氩弧焊TIG点固焊接。

本发明具体实施了中，将直管与弯头自动组对机构1上的初步焊接完成的直管及弯管运输到自动预热机构2上进行满焊前预热，其中自动预热机构2上包括温控系统21及自动预热定位夹具22，温控系统21检测受热中直管15及弯管16的温度，待达到预热的温度后，将传送信号给所述数控系统，本发明具体实施例中温控系统21优选PID温控系统。

本发明具体实施例中，自动焊接机构3包括满焊夹具31、第二直管搬运机器人14，设置于满焊夹具31上的第二定位传感器(图中未标示)及满焊机器人32；第二直管搬运机器人14搬运加热后的直管和弯管至满焊夹具31所指定的位置后，第二定位传感器将发送信号给PLC控制系统71，PLC控制系统71即刻启动满焊机器人32对直管15和弯管16进行满焊处理并形成J型工件35，此处满焊处理为满焊机器人32完成TIG填丝打底及MAG填充盖面焊接。

其中，自动焊接机构3还包括第二变位器33，满焊夹具31设置在第二变位器33上，第二变位器33可带动满焊夹具31旋转一周，以便满焊机器人32对弯管和直管进行一周焊接处理形成J型工件。

本发明具体实施例中，自动缓冷机构4包括缓冷支架41及缓冷支架41滑动轨道42。满焊后的J型工件经第二直管搬运机器人14搬至缓冷支架41上，缓冷支架可在滑动轨道42上前后滑动到达指定位置。

本发明具体实施例中，自动射线探伤机构5包括J型工件搬运机器人51、定位输送装置52及探伤装置53，其中，J型工件搬运机器人51搬运经自动缓冷机构4冷却后的J型工件36至定位输送装置52，定位输送装置52传输J型工件36到探伤装置53内，探伤装置53将检测J型工件36是否合格，并进行电子数据储存，探伤装置53完成检测后，合格的J型工件36形成锅炉盘管的J型预制组件产品。

本发明具体实施例中，成品运输机构6包括成品搬运机器人61，成品搬运机器人61将J型预制组件产品在产品周转箱处进行自动码垛装箱，完成装箱后，成品运输机构6上的传感器将向PLC控制系统发出信息，J型预制组件产品将被移动转入下一工序。

本发明具体实施例中，注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：操作人员将直管的周转料箱及弯头托盘放置好；

步骤二：步骤一之后，检验工作站上的各设备及原材料，确定无误后，启动工作站；

步骤三：在步骤二之后，数控系统的PLC控制系统71启动第一直管搬运机器人11第一直管搬运机器人11搬运周转料箱内的直管15至组焊夹具13指定的位置，组焊夹具13上的第一传感器14发送信号给数控系统的PLC控制系统71；PLC控制系统71接收到第一传感器14的信息后，向弧焊搬运机器人12发送指令，弧焊搬运机器人12搬运弯头托盘内的弯头16至组焊夹具13指定的位置，组焊夹具13上的第一传感器14发送弯管到位的信息给PLC控制系统71；

步骤四：在步骤三之后，PLC控制系接71收到直管15以及弯头16均到达组焊夹具指定位置的信号后，将向弧焊搬运机器人12发送指令信号，弧焊搬运机器人12接收指令后转动焊枪并对直管15和弯管16进行组对焊接；

步骤五：在步骤四之后，弧焊搬运机器人12对直管15和弯管16进行组对焊接后，弧焊搬运机器人12返回原位置并向PLC控制系统发送信号；

步骤六：在步骤五之后，PLC控制系统71向第二直管搬运机器人14发送指令，第二直管搬运机器人14将组对焊接后的直管和弯管搬运到自动预热机构2的自动预热定位夹具22上，由PID温控系统对直管15和弯管16的温度进行监控，当直管16和弯管16的温度到达指定温度后，PID温控系统切断加热，并向PLC控制系统71发送信号。

步骤七：在步骤六之后，PLC控制系统71向第一直管搬运机器人11发送指令，第一直管搬运机器人11接收到指令后将加热后的直管和弯管搬运到自动焊接机构的满焊夹具的指定位置，满焊夹具上的第二定位传感器向PLC控制系统发送直管和弯管定位的信息；

步骤八：在步骤七之后，PLC控制系统71向满焊机器人32发送启动指令，满焊机器人32对满焊夹具31上的直管和弯管进行满焊并加工成J型工件，满焊完成后，自动焊接机构3向PLC控制系统71发送完成信息；

步骤九：在步骤八之后，PLC控制系统71启动第二直管搬运机器人14，第二直管搬运机器人14搬运J型工件至自动缓冷机构4上进行缓冷处理，达到指定时间后，自动缓冷机构4向PLC控制系统71发送完成信息。

本发明具体实施中，注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站加工工艺，还包括：

步骤十：在步骤九之后，PLC控制系统71向J型工件搬运机器人51发送指令，J型工件搬运机器人51接收到指令后将J型工件搬运至定位输送装置52上，定位输送装置52传输J型工件至自动射线探伤机构5的探伤装置53内；探伤装置53对J型工件进行自动监控，操作者对工件进行合格判定，探伤装置53自动将电子数据进行存储，检测完成后形成J型预制组件产品，自动射线探伤机构5并向PLC控制系统发送信号；

步骤十一：在步骤十之后，PLC控制系统71向成品运输机构6发送指令，成品运输机构6的组件产品搬运机器人61将J型预制组件产品进行自动码垛装箱，装箱完毕后,成品运输机构6向PLC控制系统发送信息，转入下一工序。

使用本发明技术方案，使用数控系统控制各机构的自动运作，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，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20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。机器人自动焊接生产线可以实现产品的装配、组对及焊接自动化作业，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20人。

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)

1.一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，其特征在于：包括依次安装的直管与弯头自动组对机构、自动预热机构、自动焊接机构、自动缓冷机构、自动射线探伤机构及成品运输机构；所述工作站还包括数控系统，所述数控系统控制所述直管与弯头自动组对机构、自动预热机构、自动焊接机构、自动缓冷机构、自动射线探伤机构及成品运输机构的运作。

2.根据权利要求1所述的注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，其特征在于：所述数控系统包括PLC控制系统及多个传感器，所述传感器分别设置在直管与弯头自动组对机构、自动预热机构、自动焊接机构、自动缓冷机构及自动射线探伤机构上，所述传感器发送信息给所述PLC控制系统。

3.根据权利要求2所述的注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，其特征在于：直管与弯头自动组对机构包括第一直管搬运机器人、弧焊搬运机器人及组焊夹具；所述组焊夹具上设置有第一定位传感器，所述第一直管搬运机器人搬运直管至组焊夹具的指定位置，所述弧焊搬运机器人搬运弯管至组焊夹具的指定位置，所述第一定位传感器检测到直管及弯管到的指定位置后传输信号给PLC控制系统，所述PLC控制系统启动所述弧焊搬运机器人对所述组焊夹具指定位置的直管和弯管进行自动焊接。

4.根据权利要求4所述的注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，其特征在于：所述直管与弯头自动组对机构还包括第一变位机，所述组焊夹具设置在所述第一变位机上，所述第一变位机可带动所述组焊夹具旋转一周。

5.根据权利要求5所述的注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，其特征在于：所述自动预热机构包括温控系统及自动预热定位夹具，所述温控系统检测预热的温度并传送信号给所述数控系统。

6.根据权利要求6所述的注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，其特征在于：所述自动焊接机构包括满焊夹具、设置于满焊夹具上的第二定位传感器及满焊机器人；所述第一直管搬运机器人搬运加热后的直管和弯管至满焊夹具指定位置，所述第二定位传感器方信号给PLC控制系统，所述PLC控制系统启动所述满焊机器人对直管和弯管进行满焊。

7.根据权利要求6所述的注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，其特征在于：所述自动射线探伤机构包括J型工件搬运机器人、定位输送装置及探伤装置，所述J型工件搬运机器人搬运冷却后的J型工件至定位输送装置，定位输送装置传输J型工件到探伤装置内，所述探伤装置检测J型工件并进行数据储存。

8.根据权利要求7所述的注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站，其特征在于：所述自动焊接机构还包括第二变位器，所述满焊夹具设置在所述第二变位器上，所述第二变位器可带动所述满焊夹具旋转一周。

9.一种注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：操作人员将直管的周转料箱及弯头托盘放置好；

步骤二：检验工作站上的各设备及原材料，确定无误后，启动工作站；

步骤三：数控系统的PLC控制系统启动搬运机器人，搬运机器人搬运周转料箱内的直管至组焊夹具指定位置，组焊夹具上的第一传感器发送信号给数控系统的PLC控制系统；PLC控制系统向弧焊搬运机器人发送指令，弧焊机器人搬运弯头托盘内的弯头至组焊夹具指定的位置，组焊夹具上的第一传感器发送信号给数控系统的PLC控制系统；

步骤四：PLC控制系接收到直管以及弯头均到达组焊夹具指定位置的信号后将向弧焊搬运机器人发送指令信号，弧焊搬运机器人接收指令后转动焊枪并对直管和弯管进行组对焊接；

步骤五：弧焊搬运机器人对直管和弯管进行组对焊接后，弧焊搬运机器人返回原位置并向PLC控制系统发送信号；

步骤六：在步骤五之后，PLC控制系统向第二直管搬运机器人发送指令，所述第二直管搬运机器人将组对焊接后的直管和弯管搬运到自动预热机构的自动预热定位夹具上，由PID温控系统对直管和弯管的温度进行监控，当直管和弯管的温度到达指定温度后，PID温控系统切断加热，并向PLC控制系统发送信号。

步骤七：在步骤六之后，PLC控制系统向第一直管搬运机器人发送指令，第二直管搬运机器人接收到指令后将加热后的直管和弯管搬运到自动焊接机构的满焊夹具的指定位置，满焊夹具上的第二定位传感器向PLC控制系统发送直管和弯管定位的信息；

步骤八：在步骤七之后，PLC控制系统向满焊机器人发送启动指令，满焊机器人对满焊夹具上的直管和弯管进行满焊并加工成J型工件，满焊完成后，自动焊接机构向PLC控制系统发送完成信息；

步骤九：在步骤八之后，PLC控制系统启动第一直管搬运机器人，第二直管搬运机器人搬运J型工件至自动缓冷机构上进行缓冷处理，达到指定时间后，自动缓冷机构向PLC控制系统发送完成信息。

10.根据权利要求8所述的注汽锅炉机组对流段盘管自动焊接工作站加工工艺，其特征在于，还包括：

步骤十:在步骤九之后，PLC控制系统向J型工件搬运机器人发送指令，J型工件搬运机器人接收到指令后将J型工件搬运至定位输送装置上，定位输送装置传输J型工件至自动射线探伤机构的探伤装置内；探伤装置对J型工件进行自动监控，操作者对工件进行合格判定，探伤装置自动将电子数据进行存储，检测完成后形成J型预制组件产品，自动射线探伤机构并向PLC控制系统发送信号；

步骤十一：在步骤十之后，PLC控制系统向成品运输机构发送指令，成品运输机构的组件产品搬运机器人将J型预制组件产品进行自动码垛装箱，装箱完毕后向PLC控制系统发送信息，转入下一工序。