CN107617828B - 汽轮机凝汽器管排焊接方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽轮机凝汽器管排焊接方法及其装置，汽轮机凝汽器管排焊接方法，包括以下步骤：激光扫描汽轮机凝汽器管排第一个待焊接单排管的管口边缘，得出第一单排管的管口位置信息；激光扫描汽轮机凝汽器管排最后一个待焊接单排管的管口边缘，得出最末单排管的管口位置信息；控制器根据第一单排管的管口位置信息及最末单排管的管口位置信息判断管排是否处于水平，以得出相邻单排管的管口位置信息的竖向位置信息差值YC；以第一单排管口的位置为原点，执行机构根据控制器中预设的管口边缘形状，将第一单排管焊接于管板上。本发明汽轮机凝汽器管排焊接方法及其装置，可全自动地将单排管焊接于管板上，高效可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机凝汽器管排焊接方法及其装置。
背景技术
现在的汽轮机凝汽器管排焊接均是采用人工进行焊接，单排管安装于管板上单排管安装孔上，管板平面与单排管长度方向垂直，相邻单排管之间的间隙相等，单排管的管口边缘形状固定，通常为长圆形，将数个单排管焊接于管板上，对每个单排管与管板接触的边缘进行焊接，费时费力，人工焊接的质量也通常不稳定，使得整个管排的质量参差不齐，在焊接效率及人力成本上，均存在较大的改进空间。
发明内容
本发明涉及汽轮机凝汽器管排焊接方法及其装置，能够自动将各单排管焊接于管板上，极大地提高了焊接效率和质量。
本发明是通过以下技术方案实现的：
汽轮机凝汽器管排焊接方法，以一个管板上安装N（N≥2）个单排管计，每两个相邻单排管之间的间隙相等，管板上设置相应的安装通孔，依次包括以下步骤：
A、激光扫描汽轮机凝汽器管排第一个待焊接单排管的管口边缘，得出第一单排管的管口位置信息；
B、激光扫描汽轮机凝汽器管排最后一个待焊接单排管的管口边缘，得出最末单排管的管口位置信息；控制器根据第一单排管的管口位置信息及最末单排管的管口位置信息判断管排是否处于水平，以得出相邻单排管的管口位置信息的竖向位置信息差值YC；
C、以第一单排管口的位置为原点，执行机构根据控制器中预设的管口边缘形状，将第一单排管焊接于管板上；
D、激光扫描相邻的待焊接单排管的管口边缘，得出其管口位置信息；
E、将执行机构移至步骤D中的管口位置信息处，根据控制器中预设的管口边缘形状，将待焊接单排管焊接于管板上；
F、后续单排管的焊接依步骤D、E中所述进行。
通过上述技术方案，单排管的焊接自动且连续，利用激光扫描得出第一个单排管和最后一个单排管的焊接轮廓位置信息，比较其竖向位置，得出总体的竖向偏移量，以总体的竖向偏移量除以（N-1），其中N为单排管数量，即可得出每个单排管的竖向位移，以第一个单排管的位置信息为原点，此后以激光扫描出的单排管的位置信息为实际焊接位置信息，该位置信息可只包括单排管的横向位置信息，焊接准确连续，质量稳定。
作为本发明的进一步改进，步骤A中，激光扫描汽轮机凝汽器管排第一个待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘、上侧边缘和右侧边缘，得出的第一单排管的管口位置信息为管口的中心位置信息（X1，Y1）。通过上述技术方案，由于单排管的管口边缘为规则形的长圆形，且其形状预设于控制器中，则只需扫描其左侧边缘、右侧边缘及上侧边缘即可通过计算获得该管口的中心位置信息。
作为本发明的进一步改进，步骤D中，激光扫描待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘和管口的右侧边缘，得出的待焊接单排管的管口位置信息为横向位置信息XN，待焊接单排管的竖向位置信息则由Y1+（N-1）YC计算得出。通过上述技术方案，待焊接单排管的横向位置信息由激光扫描管口的左侧边缘和右侧边缘即可得出，此横向位置信息XN为管口边缘形状所对应的中心轴的位置信息，管口的竖向位置则由单排管是否水平决定，若单排管完全水平，则YC为0，此处待焊接单排管的竖向位置信息则为Y1。
作为本发明的进一步改进，步骤D中，激光扫描待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘、管口的右侧边缘和管口的上侧边缘，得出的待焊接单排管的管口位置信息为（XN，YN）。通过上述技术方案，激光扫描也可直接得出待焊接单排管的管口位置信息。
作为本发明的进一步改进，以五个单排管为一个焊接单元，在焊接完五个单排管后，执行机构沿待焊接方向整体移动一个焊接单元距离，以进行下一轮焊接。通过上述技术方案，执行机构在焊接完五个单排管后，移动一个焊接单元即五个单排管的距离，有效地利用起执行机构的焊接范围，提高工作效率。
作为本发明的进一步改进，在步骤A之前，还包括将各单排管与管板进行点焊，以固定单排管。单排管的管口焊接前插设在管板对应的管孔中，通过上述技术方案，可将单排管固定于管板上，便于后续的自动焊接工作。
汽轮机凝汽器管排焊接装置，采用上述任一项技术方案所述的汽轮机凝汽器管排焊接方法，将多个单排管焊接于管板上，构成汽轮机凝汽器管排，其特征在于，包括焊接机器人、焊接机器人移动轨道和管排安装台，所述焊接机器人上设置有用于扫描汽轮机凝汽器管排的单排管的管口边缘的激光器、用于存储激光器扫描出的位置信息及发送执行指令的控制器和用于焊接的执行机构，所述单排管及管板均安装于管排安装台上，单排管的长度方向与管板的长度方向垂直，焊接机器人移动轨道的长度方向与管板的长度方向平行，焊接机器人设置于焊接机器人移动轨道上。通过上述技术方案，单排管及焊接机器人的位置布置可有效提高焊接效率。
作为本发明的进一步改进，汽轮机凝汽器管排为两个，两个汽轮机凝汽器管排并列设置。通过上述技术方案，为进一步提高焊接效率，可将多个管排并列。
作为本发明的进一步改进，所述焊接机器人为两个，单排管长度方向两端均设置一个焊接机器人。通过上述技术方案，单排管长度方向的两端均连接管板，设置两个焊接机器人分别对单排管的两端进行焊接，则可更大程度上合理提高效率。
作为本发明的进一步改进，所述焊接机器人为六轴机器人。
根据本发明汽轮机凝汽器管排焊接方法及其装置，可自动将单排管焊接于管板上，实现高效焊接，保证焊接质量和效率的提高，且对于管排中呈阵列状的单排管焊接，本发明方法的步骤，在焊接完第一单排管后，后续单排管的焊接不需要再扫描其上侧边缘，而只需扫描左侧及右侧边缘以确定其横向位置信息，精准高效。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的汽轮机凝汽器管排焊接装置的整体结构示意图。
图2为本发明一个实施例提供的汽轮机凝汽器管排焊接装置的局部结构示意图。
图3为本发明一个实施例提供的汽轮机凝汽器管排焊接装置的管排侧视示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下扣合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
汽轮机凝汽器管排焊接方法，以一个管板2上安装N（N≥2）个单排管1计，每两个相邻单排管1之间的间隙相等，管板2上设置相应的安装通孔，依次包括以下步骤：
A、激光扫描汽轮机凝汽器管排第一个待焊接单排管的管口边缘，得出第一单排管的管口位置信息；
B、激光扫描汽轮机凝汽器管排最后一个待焊接单排管的管口边缘，得出最末单排管的管口位置信息；控制器根据第一单排管的管口位置信息及最末单排管的管口位置信息判断管排是否处于水平，以得出相邻单排管的管口位置信息的竖向位置信息差值YC；
C、以第一单排管口的位置为原点，执行机构根据控制器中预设的管口边缘形状，将第一单排管焊接于管板2上；
D、激光扫描相邻的待焊接单排管的管口边缘，得出其管口位置信息；
E、将执行机构移至步骤D中的管口位置信息处，根据控制器中预设的管口边缘形状，将待焊接单排管焊接于管板2上；
F、后续单排管的焊接依步骤D、E中所述进行。
详细地，请参阅图3，以右侧第一个单排管为起焊点，向左侧焊接，如图中箭头所示即为焊接机器人及焊枪整体走向，焊接完第一单排管，再焊接第二单排管，第三单排管……将多个单排管焊接于管板上，自动高效。
优选的，步骤A中，激光扫描汽轮机凝汽器管排第一个待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘、上侧边缘和右侧边缘，得出的第一单排管的管口位置信息为管口的中心位置信息（X1，Y1）。
优选的，步骤D中，激光扫描待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘和管口的右侧边缘，得出的待焊接单排管的管口位置信息为横向位置信息XN，待焊接单排管的竖向位置信息则由Y1+（N-1）YC计算得出。
优选的，步骤D中，激光扫描待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘、管口的右侧边缘和管口的上侧边缘，得出的待焊接单排管的管口位置信息为（XN，YN）。
优选的，以五个单排管为一个焊接单元，在焊接完五个单排管后，执行机构沿待焊接方向整体移动一个焊接单元距离，以进行下一轮焊接。
优选的，在步骤A之前，还包括将各单排管与管板进行点焊，以固定单排管。
详细地，在一个实施例中，请参阅图1至图3，首先对第一单排管的管口进行位置扫描确认，及最末单排的位置进行扫描确认，以计算多个单排管所构成的管排是否水平，若水平，则以后每次焊接单排管时，相对于第一单排管，竖向偏移位移为0，若不为水平，则以后每次焊接单排管时，相对于上一焊接单排管，待焊接单排管应在竖向方向上应偏移竖向位移，具体以相邻单排管之间的竖向位置信息差值偏移；将第一单排管焊接于管板上，然后，扫描得出第二单排管的横向位置信息，而第二单排管的竖向位置信息则由步骤D中所述获取，将第二单排管焊接于管板上，依此步骤，完成管排的焊接。此实施例中，步骤D中激光扫描待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘和管口的右侧边缘，得出的待焊接单排管的管口位置信息为横向位置信息XN，待焊接单排管的竖向位置信息则由Y1+（N-1）YC计算得出。
在另一个实施例中，步骤D中，激光扫描待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘、管口的右侧边缘和管口的上侧边缘，得出的待焊接单排管的管口位置信息为（XN，YN），在此实施例中，则无论管排是否水平，均无需进行执行机构的竖向偏移。执行机构根据扫描得出的位置信息（XN，YN）执行焊接。
汽轮机凝汽器管排焊接装置，请参阅图1至图3，采用上述任一项技术方案所述的汽轮机凝汽器管排焊接方法，将多个单排管焊接于管板上，构成汽轮机凝汽器管排，包括焊接机器人3、焊接机器人移动轨道4和管排安装台6，所述焊接机器人3上设置有用于扫描汽轮机凝汽器管排的单排管的管口边缘的激光器、用于存储激光器扫描出的位置信息及发送执行指令的控制器和用于焊接的执行机构，所述单排管及管板均安装于管排安装台6上，单排管的长度方向与管板的长度方向垂直，焊接机器人移动轨道4的长度方向与管板的长度方向平行，焊接机器人设置于焊接机器人移动轨道上。
优选的，汽轮机凝汽器管排为两个，两个汽轮机凝汽器管排并列设置。
优选的，所述焊接机器人为两个，单排管长度方向两端均设置一个焊接机器人。
优选的，所述焊接机器人为六轴机器人。
详细地，在一个实施例中，控制台5等设置于焊接机器人移动轨道4的外侧，焊接机器人3设置于焊接机器人移动轨道4上，焊接机器人移动轨道4的内侧设置安装台6，安装台6上安装管板2及单排管1，多个单排管1安装于管板2上构成汽轮机凝汽器管排，管排的需焊接平面与移动轨道4平行，在管排的另一侧，可同样设置焊接机器人移动轨道4、焊接机器人3及控制台5等，以完成管排的高效焊接。在另一个实施例中，焊接机器人3的执行机构的焊接动作可通过示教方法进行或通过预先编好的控制文件存储于控制器以完成执行。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.汽轮机凝汽器管排焊接方法，以一个管板（2）上安装N（N≥2）个单排管（1）计，每两个相邻单排管（1）之间的间隙相等，管板（2）上设置相应的安装通孔，其特征在于，依次包括以下步骤：
A、激光扫描汽轮机凝汽器管排第一个待焊接单排管的管口边缘，得出第一单排管的管口位置信息；
B、激光扫描汽轮机凝汽器管排最后一个待焊接单排管的管口边缘，得出最末单排管的管口位置信息；控制器根据第一单排管的管口位置信息及最末单排管的管口位置信息判断管排是否处于水平，以得出相邻单排管的管口位置信息的竖向位置信息差值YC；
C、以第一单排管口的位置为原点，执行机构根据控制器中预设的管口边缘形状，将第一单排管焊接于管板（2）上；
D、激光扫描相邻的待焊接单排管的管口边缘，得出其管口位置信息；
E、将执行机构移至步骤D中的管口位置信息处，根据控制器中预设的管口边缘形状，将待焊接单排管焊接于管板（2）上；
F、后续单排管的焊接依步骤D、E中所述进行。
2.如权利要求1所述的汽轮机凝汽器管排焊接方法，其特征在于，步骤A中，激光扫描汽轮机凝汽器管排第一个待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘、上侧边缘和右侧边缘，得出的第一单排管的管口位置信息为管口的中心位置信息（X1，Y1）。
3.如权利要求1所述的汽轮机凝汽器管排焊接方法，其特征在于，步骤D中，激光扫描待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘和管口的右侧边缘，得出的待焊接单排管的管口位置信息为横向位置信息XN，待焊接单排管的竖向位置信息则由Y1+（N-1）YC计算得出。
4.如权利要求1所述的汽轮机凝汽器管排焊接方法，其特征在于，步骤D中，激光扫描待焊接单排管的管口边缘包括管口的左侧边缘、管口的右侧边缘和管口的上侧边缘，得出的待焊接单排管的管口位置信息为（XN，YN）。
5.如权利要求1所述的汽轮机凝汽器管排焊接方法，其特征在于，以五个单排管为一个焊接单元，在焊接完五个单排管后，执行机构沿待焊接方向整体移动一个焊接单元距离，以进行下一轮焊接。
6.如权利要求1所述的汽轮机凝汽器管排焊接方法，其特征在于，在步骤A之前，还包括将各单排管与管板进行点焊，以固定单排管。
7.汽轮机凝汽器管排焊接装置，采用权利要求1-6任一项所述的汽轮机凝汽器管排焊接方法，将多个单排管焊接于管板上，构成汽轮机凝汽器管排，其特征在于，包括焊接机器人（3）、焊接机器人移动轨道（4）和管排安装台（6），所述焊接机器人（3）上设置有用于扫描汽轮机凝汽器管排的单排管的管口边缘的激光器、用于存储激光器扫描出的位置信息及发送执行指令的控制器和用于焊接的执行机构，所述单排管及管板均安装于管排安装台（6）上，单排管的长度方向与管板的长度方向垂直，焊接机器人移动轨道（4）的长度方向与管板的长度方向平行，焊接机器人设置于焊接机器人移动轨道上。
8.如权利要求7所述的汽轮机凝汽器管排焊接装置，其特征在于，汽轮机凝汽器管排为两个，两个汽轮机凝汽器管排并列设置。
9.如权利要求8所述的汽轮机凝汽器管排焊接装置，其特征在于，所述焊接机器人为两个，单排管长度方向两端均设置一个焊接机器人。
10.如权利要求7-9任一项所述的汽轮机凝汽器管排焊接装置，其特征在于，所述焊接机器人为六轴机器人。
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