CN106141317A - 一种锅筒开孔装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锅筒开孔装置及其应用，锅筒开孔装置包括用于支撑或转动锅筒的锅筒滚轮架，用于确定锅筒开孔位置的机器人，与机器人连接并带动机器人移动的机器人滑台，与机器人头端连接，对锅筒开孔的高压水刀单元，及分别控制机器人滑台、机器人及高压水刀单元动作的控制器。与现有技术相比，本发明装置具有加工效率高、开孔精度高等优点。

Description

一种锅筒开孔装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种开孔装置，尤其是涉及一种锅筒开孔装置及其应用。

背景技术

电站锅炉、工业锅炉一般都有锅筒，锅筒上需要连接许多管子，这些管子的连接一般有焊接和胀接两种方法。不管采用哪种方法连接，都需要在锅筒上开透孔。这些孔直径一般为几十毫米，孔的数量多，密度大，孔的位置精度要求高。目前锅筒上开透孔的工艺过程是：采用人工方式对锅筒进行划线，在需要开孔的位置划出十字中心线，用圆规画出需要开孔的圆，并在圆周与十字中心线相交的位置打上洋冲；然后是在中心洋冲部位用钻床先钻小直径的定位引导孔，再在定位引导孔的基础上用钻床进行扩孔钻削，达到图纸要求的孔径。

现有工艺存在以下缺点：

1、人工划线对人员的技术要求较高，容易出现差错。一般锅筒的钻孔数量在几百到几千个不等，大量的划线工作量对操作人员耐心是一个考验。如果钻孔位置出现差错，将对锅炉质量产生重要影响，甚至可能需要报废锅筒，形成巨大的经济损失。

2、工作效率低下。在划线完成后，需要专门的检验人员对划线情况进行检查，以确定开孔位置符合图纸要求。然后进行定位引导孔的钻削，再进行扩孔。在同一部位需要多次进行操作。

3、误差大。人工划线的精度与操作人员的技术水平有较大的关联，手工操作对位置的确认完全凭感觉，视觉误差可以达到0.5mm。加上锅筒本身直径的误差。这些误差将对管孔的定位产生影响。

4、需要大型设备进行加工。由于锅筒直径大、长度长，一般锅筒的重量是锅炉部件中最重的单件。在划线和钻孔过程中需要对锅筒进行旋转变位，需要较大的装备才能实现。

随着技术的进步，数控机床逐步得到了应用，在锅筒制造过程中，也出现了几种不同形式的数控钻床，主要的工作机理是：用分度的夹具实现了锅筒的周向定位，用导轨实现了轴向定位，用计算机控制定位代替了人工划线，实现了智能化的锅筒钻孔。与完全手工操作比较，精度和工作效率均有不同程度的提高，为锅炉制造自动化提供了条件。但由于钻头切削作用力大，数控机床还操存在以下一些缺点：

1、分度夹具庞大。锅筒重量和长度均较大，数控技术需要灵活对锅筒进行分度操作和控制，需要庞大的机械才能实现锅筒的灵活旋转。

2、钻削加工作用力大。钻削加工需要钻削机械对工件有一定的力才能实现钻孔操作，所以对分度夹具的要求不光是在分度时能够灵活并高精度地旋转变位，在完成变位后的钻削过程中又需要由足够的刚度保持稳定，这就更需要分度夹具较为庞大。

3、切削工效有待进一步提高。钻孔工效由钻削动力头决定，在钻孔效率上严格说与手工操作没有质的提高。目前采取的有效措施是增加动力头的数量，在一台数控机床上配置较多数量的切削动力头。

4、无法直接加工开孔坡口。钻削加工无法直接加工开孔坡口，如果需要对钻孔进行坡口处理，需要更换钻头。

5、大直径开孔无法实现。切削动力头的功率限制了机器的开孔直径。超过一定直径的孔无法提供数控机床来实现开孔。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加工效率高、开孔精度高的锅筒开孔装置及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种锅筒开孔装置，包括：

用于支撑或转动锅筒的锅筒滚轮架，

用于确定锅筒开孔位置的机器人，

与机器人连接并带动机器人移动的机器人滑台，

与机器人头端连接，对锅筒开孔的高压水刀单元，

及，分别控制机器人滑台、机器人及高压水刀单元动作的控制器。

所述的机器人滑台布置在锅筒的左部、右部或者上部，所述的机器人滑动连接在机器人滑台的上部或下部。

所述的锅筒滚轮架为电动滚轮架。

所述的高压水刀单元为水刀切割机，该水刀切割机的喷射切割头固定在机器人的前端。

所述的控制器同时与机器人及高压水刀单元电连接，所述的控制器为可编程逻辑控制器。

一种锅筒开孔装置的应用，包括以下步骤：

步骤一、确认初始零点位置：

被加工的锅筒放置在锅筒滚轮架上，首先进行人工锅筒四等分定位，以锅筒的一端为基准，以卷板前确定的锅筒上中心线为零点，用重锤线和水平尺分别标志水平中心线和垂直中心线，与圆周等分的四等分点进行对比，误差符合划线规定的要求就可以确认上中心线位置，操作机器人，对上中心线0点和90°点进行确认；

步骤二、确认焊缝位置：

控制器控制机器人对锅筒的每一节筒体的焊缝位置进行确认，通过控制器程序，将偏差进行修正，保证焊缝两侧开孔位置；

步骤三、确定锅筒分度位置：

锅筒圆周方向的开孔，由机器人根据中心线和0点和90°点计算得出，并自我进行调节确定开孔位置；

步骤四、确定开孔位置：

锅筒轴向位置由控制器控制，控制器根据零点位置和确认的焊缝位置计算并调节机器人滑台，确定开孔位置；

步骤五、开孔切割：

机器人定位完成后，控制器控制开启高压水刀单元实施开孔切割。切割可以根据工件的厚度分别采用纯水切割、加砂切割来实现经济有效的切割。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、由于采用高压水刀切割，装置的受力非常小，可以大大减小装置的刚度和尺寸，实现经济有效切割加工。

2、开孔位置精度高。由于机器人的控制可以预先采集锅筒的不圆度和筒体的不直度，可以高精度地定位开孔位置，避免由于筒体不圆度和不直度对开孔位置造成误差。

3、开孔直径不受限制。由于是直接切割，装置是按照计算出的马鞍形曲线进行切割，不受刀具直径、机器功率等限制，理论上能够开出任何尺寸的孔，并且可以一次成型，不需要更换刀具。

4、可以加工任意角度的直线形坡口。根据切割要求，需要切割直线形坡口的筒体，可以一次成型。

5、由于是冷加工，没有加热过程，筒体变形小；无热应力。

附图说明

图1为锅筒开孔装置的结构示意图。

图中标号所示：1、锅筒，2、锅筒滚轮架，3、机器人滑台，4、机器人，5、高压水刀单元，6、控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种锅筒开孔装置，如图1所示，包括：用于支撑或转动锅筒1的锅筒滚轮架2，用于确定锅筒1开孔位置的机器人4，与机器人4连接并带动机器人4移动的机器人滑台3，与机器人4头端连接，对锅筒1开孔的高压水刀单元5，及分别控制机器人滑台3、机器人4及高压水刀单元5动作的控制器6。控制器6同时与机器人4及高压水刀单元5电连接，控制器6为可编程逻辑控制器。

其中，机器人滑台3布置在锅筒1的左部、右部或者上部，机器人4滑动连接在机器人滑台3的上部或下部。锅筒滚轮架2为电动滚轮架。高压水刀单元5为水刀切割机，该水刀切割机的喷射切割头固定在机器人4的前端。

上述锅筒开孔装置的应用，包括以下步骤：

步骤一、确认初始零点位置：

被加工的锅筒1放置在锅筒滚轮架2上，首先进行人工锅筒1四等分定位，以锅筒1的一端为基准，以卷板前确定的锅筒1上中心线为零点，用重锤线和水平尺分别标志水平中心线和垂直中心线，与圆周等分的四等分点进行对比，误差符合划线规定的要求就可以确认上中心线位置，操作机器人4，对上中心线0点和90°点进行确认；

步骤二、确认焊缝位置：

控制器6控制机器人4对锅筒1的每一节筒体的焊缝位置进行确认，通过控制器程序，将偏差进行修正，保证焊缝两侧开孔位置；

步骤三、确定锅筒分度位置：

锅筒4圆周方向的开孔，由机器人4根据中心线和0点和90°点计算得出，并自我进行调节确定开孔位置；

步骤四、确定开孔位置：

锅筒1轴向位置由控制器6控制，控制器6根据零点位置和确认的焊缝位置计算并调节机器人滑台3，确定开孔位置；

步骤五、开孔切割：

机器人4定位完成后，控制器6控制开启高压水刀单元5实施开孔切割。切割可以根据工件的厚度分别采用纯水切割、加砂切割来实现经济有效的切割。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锅筒开孔装置，其特征在于，包括：

用于支撑或转动锅筒(1)的锅筒滚轮架(2)，

用于确定锅筒(1)开孔位置的机器人(4)，

与机器人(4)连接并带动机器人(4)移动的机器人滑台(3)，

与机器人(4)头端连接，对锅筒(1)开孔的高压水刀单元(5)，

及，分别控制机器人滑台(3)、机器人(4)及高压水刀单元(5)动作的控制器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种锅筒开孔装置，其特征在于，所述的机器人滑台(3)布置在锅筒(1)的左部、右部或者上部，所述的机器人(4)滑动连接在机器人滑台(3)的上部或下部。

3.根据权利要求1所述的一种锅筒开孔装置，其特征在于，所述的锅筒滚轮架(2)为电动滚轮架。

4.根据权利要求1所述的一种锅筒开孔装置，其特征在于，所述的高压水刀单元(5)为水刀切割机，该水刀切割机的喷射切割头固定在机器人(4)的前端。

5.根据权利要求1所述的一种锅筒开孔装置，其特征在于，所述的控制器(6)同时与机器人(4)及高压水刀单元(5)电连接，所述的控制器(6)为可编程逻辑控制器。

6.一种如权利要求1所述的锅筒开孔装置的应用，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、确认初始零点位置：

被加工的锅筒(1)放置在锅筒滚轮架(2)上，首先进行人工锅筒(1)四等分定位，以锅筒(1)的一端为基准，以卷板前确定的锅筒(1)上中心线为零点，用重锤线和水平尺分别标志水平中心线和垂直中心线，与圆周等分的四等分点进行对比，误差符合划线规定的要求就可以确认上中心线位置，操作机器人(4)，对上中心线0点和90°点进行确认；

步骤二、确认焊缝位置：

控制器(6)控制机器人(4)对锅筒(1)的每一节筒体的焊缝位置进行确认，通过控制器程序，将偏差进行修正，保证焊缝两侧开孔位置；

步骤三、确定锅筒分度位置：

锅筒(4)圆周方向的开孔，由机器人(4)根据中心线和0点和90°点计算得出，并自我进行调节确定开孔位置；

步骤四、确定开孔位置：

锅筒(1)轴向位置由控制器(6)控制，控制器(6)根据零点位置和确认的焊缝位置计算并调节机器人滑台(3)，确定开孔位置；

步骤五、开孔切割：

机器人(4)定位完成后，控制器(6)控制开启高压水刀单元(5)实施开孔切割。

7.根据权利要求6所述的一种锅筒开孔装置的应用，其特征在于，根据工件的厚度采用纯水切割或加砂切割。