CN114131156A - 一种管束密封焊全自动化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管束密封焊全自动化系统，属于机械自动化产品领域，包括：定位装置，用于对管束组件的中每个管孔位置进行定位；焊接装置，用于对管束组件中管束按照预先设定好的焊接轨迹进行逐一焊接；处理装置，与所述定位装置相连接，接收所述定位装置传送的对管束组件的中每个管孔位置进行定位，预先设置好管束的焊接轨迹，根据管束组件中的每个管孔位置信息，发出控制信号；控制所述焊接装置对管束组件中管束按照预先设定好的焊接轨迹进行逐一密封焊接，完成管束组件的密封焊接，同时可高效的完成定位、密封焊接、打磨清理、检测一系列操作流程，减少了人力成本及密封焊焊接操作风险，提高管束密封焊焊缝的质量和效率。

Description

一种管束密封焊全自动化系统

技术领域

本发明涉及一种机械自动化产品领域，具体而言，尤其涉及一种管束密封焊全自动化系统。

背景技术

核级设备蒸汽发生器往往包含成千上万根管束，管束密封焊缝承接一回路和二回路的关键分割区域，要求焊缝质量高，国内外核电设备制造企业均采用人工把持焊枪机械焊接方式进行管束的密封焊接，焊接质量不稳定，焊缝不易观察，焊接效率低。在众多影响密封焊焊缝质量的因素中，人的因素对密封焊缝的质量影响较大，严重制约蒸汽发生器管束密封焊的焊缝质量和产品制造进度。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种管束密封焊全自动化系统，最大程度提高管束密封焊的质量，降低人为因素的影响，提高生产效率，节约成本，使管束密封焊持续、高效、稳定的完成焊接制造。

一种管束密封焊用全自动化系统，包括：

定位装置，用于对管束组件的中每个管孔位置进行定位；

焊接装置，用于对管束组件中管束按照预先设定好的焊接轨迹进行逐一密封焊接；

处理装置，与所述定位装置相连接，接收所述定位装置传送的对管束组件的中每个管孔位置进行定位，预先设置好管束的焊接轨迹，根据管束组件的中每个管孔位置信息，发出控制信号；控制所述焊接装置对管束组件中管束按照预先设定好的焊接轨迹进行逐一焊接，完成管束组件的密封焊接。

进一步地，还包括钨极更换装置，与所述处理装置相连接，接收控制信号，用于对管束密封焊接过程中的钨极进行更换。

进一步地，还包括信息监控装置，与所述处理装置相连接，用于采集并监控密封焊接后的管束组件中的焊接参数信息。

进一步地，还包括图像采集装置，与所述处理装置相连接，用于采集密封焊接后的管束组件中的焊接图像。

进一步地，还包括检测装置，与信息监控装置、图像采集装置进行连接，用于根据所述信息监控装置传送的对采集密封焊接后的管束组件中的焊接参数信息和所述图像采集装置传送的密封焊接后的管束组件中的焊接图像，对管束组件的焊接质量进行检测。

进一步地：还包括管孔清理装置，与所述处理装置相连接，用于对密封焊接后管束组件中的管控焊缝进行清理。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种管束密封焊全自动化系统，最大程度提高管束密封焊的质量，降低人为因素的影响，提高生产效率，节约成本，使管束密封焊持续、高效、稳定的完成焊接制造。

本发明操作简便快捷，可降低焊接人员的劳动强度并节省人力、物力成本；该项技术是将管束密封焊缝的定位、焊接、清理、检测于一体，确保了密封焊缝的焊接质量；提高焊接效率，一个管孔的焊接、清理、检测需要3分钟即可完成，手工操作时间至少为30分钟以上，效率提高10倍以上；上述理由本发明可在蒸汽发生器管束密封焊及其他化工容器制造等领域广泛推广。

本发明的技术方案解决了现有技术中人工把持焊枪机械焊接方式进行管束的密封焊接产生的焊缝质量问题；人工把持焊接时，密封焊缝焊接过程不易观察，密封焊缝焊接质量不稳定，在焊接过程中，若手持焊接设备发生故障，无法及时停止焊接操作造成质量事故。同时传统的焊接方式焊接效率低，严重制约蒸汽发生器管束密封焊的焊缝质量和产品制造进度，本发明可有效提高密封焊焊缝的质量和制造进度。

本发明的钨极更换系统可有效解决人工更换钨极的不及时性，以及更换时机判断不精确的问题。在密封焊焊接过程中，若钨极存在烧损，易造成密封焊缝夹钨等焊缝缺陷。本发明通过钨极自动更换系统可有效的提高密封焊缝的焊接质量，确保钨极更换的及时性及准确性。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明的模块图；

图2是本发明装置在密封焊焊接应用时的布置示意图；

图3是密封焊试验件示意图；

图4是钨极更换装置示意图；

图5是操作平台示意图；

图6密封焊试验件4个管孔布置图；

图7是4个管孔密封焊的焊接过程图。

附图标记：1、焊接装置，2、管束组件，3、移动式台车，4、操作平台及滑动装置，5、管孔清理装置，6、操作机，7、控制柜，8、钨极气罩更换悬挂架，9、密封焊试验件，10、钨极更换装置，11、检测装置，12、钨极更换架，13、气罩拆装架，101、定位装置，102、处理装置，105、信息监控装置，106、图像采集装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

你需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1是本发明的模块图；图2是本发明装置在密封焊焊接应用时的布置示意图；图3是密封焊试验件示意图，一种管束密封焊全自动化系统，包括：定位装置101、焊接装置1、处理装置102、钨极更换装置10、信息监控装置105、图像采集装置106、检测装置11和管孔清理装置5；

所述定位装置101，用于对管束组件2中每个管孔位置进行定位；定位装置101采用激光进行定位，采用激光寻找工件边缘和间隙，用来检测实际的工件位置和原始位置之间的偏差，在平行计算以及在3D模式下，有效地补偿的高度和宽度的偏差。与传统的触觉传感器相比，激光基本上通过使用较高的搜索速度，并通过一个单独的搜索路径中同时检测的高度和横向位置减少非生产时间。同时，可以检测工件的间隙和边缘高度，根据特定的程序，检测到的绝对位置会直接发送到控制系统。

所述焊接装置1用于对管束组件2中管束进行逐一密封焊接；所述管束组件2的管板中心被分隔板平均分为2个区域，密封焊焊接时，2个区域交叉进行焊接。所述焊接装置1包括TS34-R焊枪和操作机；所述焊接装置1的操作重复精度控制在0.02mm以内，稳定性极高。同时，管束密封焊缝的质量稳定，可确保所有管束密封焊缝操作的一致性，最大程度上保证焊缝质量，操作程序编制好后，操作人员仅需操作控制台即可，降低制造成本。操作人员仅需选择待密封焊接管孔，密封焊设备即可调用编辑好的程序，并将管束焊接数据，焊缝照片等精确记录。焊接时在固定角度位置起弧，根据设置的电流、电压、焊速、送丝速度等参数进行焊接，并在固定角度位置进行收弧及电流的衰减。管孔焊接过程中，数据实时采集记录，定位装置101自动扫描下一个待焊管孔。

所述处理装置102，与所述定位装置101相连接，接收所述定位装置101传送的对管束组件2中的每个管孔位置进行定位，预先设置好管束的焊接轨迹，根据管束组件2中的每个管孔位置信息，发出控制信号；控制所述焊接装置1对管束组件2中管束按照预先设定好的焊接轨迹进行逐一密封焊接，完成管束组件的密封焊接，所述处理装置102还包括操作机6和控制柜7；

图4是钨极更换装置示意图；所述钨极更换装置10，与所述处理装置102相连接，接收控制信号，用于对管束密封焊接过程中的钨极进行更换。为确保焊接装置1中钨极装配位置的一致性，确保密封焊焊接质量，通过钨极气罩更换悬挂架8自动对钨极进行更换。在处理装置102中设定好钨极更换频率后，系统自动计数，此数值为“0”后系统在下次焊接前自动进行钨极更换。更换流程如下：

首先将钨极更换装置10移至准备位置，经处理好的钨极放入钨极更换架12上，运行更换钨极程序，而后指示灯显示当前钨极更换装置的位置，显示自动钨极更换装置10各部件当前状态，显示自动钨极更换装置10实际放置的钨极夹、气罩数量和新旧状态。通过控制装置将焊接装置1移动至钨极更换装置10旁边的固定位置进行钨极自动更换。通过钨极气罩更换悬挂架8以及钨极自动更换装置10进行更换，摘下焊枪的气罩，放置在气罩拆装架13上，摘下旧钨极夹放置在钨极更换架12上，并将新钨极夹进行替换安装，再将气罩拆装架13安装在焊枪上，完成钨极的自动更换操作。钨极自动更换系统实现焊接装置1钨极更换的精准化和自动化，有效提高了焊接效率，确保了焊缝质量。

所述信息监控装置105，与所述处理装置102相连接，用于采集并监控焊接参数信息。所述信息监控装置105通过数据采集软件可在密封焊焊接后监控并记录焊接参数，包括焊接电流，焊接电压，焊接速度等。焊接完成后记录的数据文件会自动存储在相应管孔文件夹中。数据采集软件可设置焊接电流、焊接电压、焊接速度超出正常值报警及自动衰减上下限，选择前期合格密封焊曲线设置为参考曲线，输入报警上下限为10％，自动衰减上下限为15％。焊接数据自动监控采集可对密封焊缝的所有数据进行追踪，并对存在异常的焊接参数报警，及时调整异常的参数，有效避免由于焊接参数异常导致管孔密封焊失效。

所述图像采集装置106，与所述处理装置102相连接，用于采集密封焊接后的管束组件2密封焊焊缝的图像。

所述检测装置11，与信息监控装置105、图像采集装置106进行连接，用于根据所述信息监控装置105传送的对采集密封焊接后的焊接参数信息和所述图像采集装置106传送的管束密封焊缝图像，对管束组件2的密封焊缝质量进行检测。所述检测装置11自动检查上一道焊缝表面焊接状态，判定是否存在超标缺陷及超标报警，焊缝检测数据自动保存。

所述检测装置11采用激光摄像头；

在焊枪完成密封焊接以后，完成上一道焊口的质量检测，检测结果传输至后台系统自动保存，并由专家系统进行统计和分析。

检测装置11将完成以下功能：

1)检查焊缝几何形状偏差，包括：焊缝的宽度/高度和位置、内孔大小；

2)检查坡口表面成型质量，包括：边缘未熔合、咬边、表面气孔/裂纹/凹陷。

激光器的分辨率可达0.1mm，以上缺陷判定精度小于0.5mm。

所述管孔清理装置5，与所述处理装置102相连接，用于密封焊结束后，管孔清理装置5对所选管孔密封焊缝进行清理。在预先编制好的程序下，执行清理命令，在设定好所需清理的管孔数量后，对密封焊缝进行清理。若所选管孔数量小于设定值，则在完成最后一个所选管孔后进行清理，清理后的密封焊缝干净整洁，符合清洁度要求。

将所述管孔清理装置5、检测装置11、钨极更换装置10放置于所述操作平台4及滑动装置固定位置，将钨极气罩更换悬挂架8安装于所述操作机6上；图5是操作平台示意图；

通过程序将各个系统联动，实现管束密封焊的自动化，密封焊接过程精确控制、实时检测，产品焊接质量稳定，焊接效率大幅提升。

图6密封焊试验件4个管孔布置示意图；

一种管束密封焊用全自动化装置，工作过程包括如下步骤：

S1：将蒸汽发生器所述管束组件2以及密封焊试验件9吊至操作平台4放置在移动式台车3上，放稳调平。同时将所述操作机6和控制柜7吊装在一侧，调整好相对位置；

S2：将所述自动化焊接装置1吊放在所述操作机6上的适当位置，调整并使所述的焊接装置1可自由滑行；

S3：将所述管孔清理装置5、检测装置11、钨极更换装置10放置于所述操作平台及滑动装置4固定位置，将钨极气罩更换悬挂架8安装于所述操作机6上；

S4：将编辑好的程序录入到处理装置102中，启动控制柜7的操作系统程序，确认管孔信息、焊接顺序、焊接装置1的运行速度等程序正确后，进行管束密封焊试验件9的密封焊接，使自动化焊接装置1自动抓取定位装置101，激光icam扫描管孔实际位置(x,y,z)，在试验件管孔位置精准定位，而后自动抓取焊接装置1中的焊枪，将焊枪移动到管孔内，焊枪中心杆固定胀接，进行密封焊接，在焊接同时扫描下一管孔位置；焊接依据编辑好的程序自动定位起弧、收弧位置。焊接结束后采用检测装置11对焊缝质量及外观进行检查，采用自动清理装置对管束密封焊缝的外表面进行清理动作；

S5：密封焊试验件密封焊接完成后，使自动化焊接装置1自动抓取定位装置101，在管束组件2的管孔位置精准定位，而后自动抓取焊接装置1中的焊枪进行密封焊接，以4个管孔密封焊焊接为例，焊接过程详见图7。

依次焊接若干个密封焊缝后，采用检测装置11对焊缝质量及外观进行检查判断，若无问题则继续执行程序命令，若存在问题则进行标红和报警指示；

采用管孔清理装置5对管束密封焊缝的外表面进行清理，而后继续执行定位及焊接程序；

S6：焊接过程中，若钨极需要更换时，通过钨极气罩更换悬挂架8以及钨极自动更换装置10进行更换，摘下焊枪的气罩，放置在气罩拆装架13上，摘下旧钨极夹放置在钨极更换架12上，并将新钨极夹进行替换安装，再将气罩拆装架13安装在焊枪上，完成钨极的自动更换操作，其中钨极更换架上的新钨极使用后需人工添加钨极。更换结束后自动执行下一步焊接命令。

S7：重复所述步骤S4、S5，完成若干所述管束密封焊的焊接工作；

S8：重复所述步骤S4、S5、S6、S7，完成一台蒸汽发生器的管束密封焊焊接工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种管束密封焊用全自动化系统，其特征在于，包括：

定位装置，用于对管束组件的中每个管孔位置进行定位；

焊接装置，用于对管束组件中管束按照预先设定好的焊接轨迹进行逐一密封焊接；

处理装置，与所述定位装置相连接，接收所述定位装置传送的对管束组件的中每个管孔位置进行定位，预先设置好管束的焊接轨迹，根据管束组件每个管孔位置信息，发出控制信号；控制所述焊接装置对管束组件中管束按照预先设定好的焊接轨迹进行逐一焊接，完成管束组件的密封焊接。

2.根据权利要求1所述的一种管束密封焊用全自动化系统，其特征在于，还包括：钨极更换装置，与所述处理装置相连接，接收控制信号，用于对管束密封焊接过程中的钨极进行更换。

3.根据权利要求1所述的一种管束密封焊用全自动化系统，其特征在于，还包括：信息监控装置，与所述处理装置相连接，用于采集并监控密封焊接后的管束组件中的焊接参数信息。

4.根据权利要求1所述的一种管束密封焊用全自动化系统，其特征在于，还包括：图像采集装置，与所述处理装置相连接，用于采集密封焊接后的管束组件中的焊接图像。

5.根据权利要求1所述的一种管束密封焊用全自动化系统，其特征在于，还包括：检测装置，与信息监控装置、图像采集装置进行连接，用于根据所述信息监控装置传送的采集密封焊接后的管束组件中的焊接参数信息和所述图像采集装置传送的密封焊接后的图像，对管束组件的焊接质量进行检测。

6.根据权利要求1所述的一种管束密封焊用全自动化系统，其特征在于，还包括：管孔清理装置，与所述处理装置相连接，用于对密封焊接后管束组件中的管孔焊缝进行清理。

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