一种筒节纵缝和引熄弧板装配点焊以及引熄弧板切割设备

摘要

本发明公开了一种筒节纵缝和引熄弧板装配点焊以及引熄弧板切割设备，包括台车和台车运行轨道，台车上设有机架，机架上安装有筒节支撑和旋转机构、筒节纵缝合拢机构和引熄弧板切割机构；台车运行轨道的一端设有垂直升降立柱，垂直升降立柱上设有垂直升降滑台，垂直升降滑台可在垂直升降立柱上上下滑动，垂直升降滑台上安装有悬臂结构；悬臂结构上安装有筒节纵缝两侧轴向错边调节机构、筒节纵缝径向错边调节机构、引熄弧板装配机构以及筒节纵缝和引熄弧板点焊机构。本发明设备可自动消除筒节纵缝间隙、筒节纵向错边和筒节径向错边，同时可以在纵缝两端自动安装引熄弧板，自动点焊纵缝和引熄弧板，整个工作过程采用智能控制自动完成。

说明书

技术领域

本发明属于压力容器制造技术领域，特别涉及一种筒节纵缝和引熄弧板装配点焊以及引熄弧板切割设备。

背景技术

对于压力容器薄壁筒节，尤其是不锈钢类的筒节，其纵缝和环缝通常采用等离子焊接技术或者深熔TIG(或称K-TIG)焊接技术进行焊接，对于8mm以下壁厚的焊缝可不开坡口焊接，实现单面焊双面成型，这种先进和高效的焊接方法，对于纵缝和环缝的装配间隙以及错边要求很高，不能超过板厚的10％，也就是说对于8mm板厚的筒节，纵缝和环缝的装配间隙以及错边量应小于0.8mm，卷板机是压力容器筒节卷制的关键设备，筒节经过初卷圆之后，纵缝部位容易产生轴向错边，以及径向错边，通常的做法是将筒节从卷板机中取出，在装配场地通过人工装配和矫正方式完成纵缝的装配和点焊，人工在纵缝的两端分别安装和点焊引熄弧板，然后送到纵缝焊接工位进行等离子焊接或者深熔TIG(或称K-TIG)焊接，另一种做法是在卷板机侧面安装轴向侧推装置，通过点动控制侧推量消除筒节轴向错边，需要频繁用直尺检查错边量，对于径向错边，没有采用特殊手段进行消除，然后采用人工点焊方式进行固定，人工在纵缝的两端分别安装和点焊引熄弧板，在卷板机侧面安装轴向侧推装置的方法仅能用于直径较大的筒体，对于直径较小的筒体难以实施。

以上现有技术都存在效率比较低，纵缝装配质量取决于人为因素，需要靠人工装配引熄弧板以及靠人工点焊固定，制约了卷板机与纵缝等离子焊接或者深熔TIG(或称K-TIG)焊接实现全自动化流程。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种筒节纵缝和引熄弧板装配点焊以及引熄弧板切割设备，通过筒节两侧的挤压轮使筒节产生合拢外力消除筒节纵缝间隙，通过纵缝两侧的挤压机构消除筒节纵向错边，通过纵缝两侧的上下夹紧机构消除筒节径向错边，在纵缝两端自动安装引熄弧板，焊接机器人自动点焊纵缝以及引熄弧板，自动切割引熄弧板，整个工作过程采用智能控制自动完成。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种筒节纵缝和引熄弧板装配点焊以及引熄弧板切割设备，包括台车和台车运行轨道，所述台车上设有机架，所述机架上安装有筒节支撑和旋转机构、筒节纵缝合拢机构和引熄弧板切割机构；

所述台车运行轨道的一端设有垂直升降立柱，所述垂直升降立柱上设有垂直升降滑台，所述垂直升降滑台可在所述垂直升降立柱上上下滑动，所述垂直升降滑台上安装有悬臂结构；所述悬臂结构上安装有筒节纵缝两侧轴向错边调节机构、筒节纵缝径向错边调节机构、引熄弧板装配机构以及筒节纵缝和引熄弧板点焊机构。

更进一步地，所述筒节支撑和旋转机构包括设置于所述机架两侧的主动滚轮和驱动机构，所述驱动机构与所述主动滚轮连接驱动所述主动滚轮旋转，筒节设置于两个所述主动滚轮上方。

更进一步地，所述筒节纵缝合拢机构包括设置于所述机架两侧由气缸驱动合拢的挤压轮。

更进一步地，所述引熄弧板切割机构包括设置于所述机架两端的水平驱动机构，所述水平驱动机构的活动端安装有上下驱动机构，所述上下驱动机构的活动端安装有圆盘锯。

更进一步地，所述悬臂结构的端部安装有横梁，所述横梁下方安装有传感器，所述横梁上沿长度方向设有上下贯通的长方形通道，所述通道的两侧内侧壁上沿长度方向设有导向槽，所述导向槽的两端分别设有一个气缸安装支座，所述气缸安装支座可在所述导向槽内滑动；

所述筒节纵缝两侧轴向错边调节机构包括两套挤压机构，所述挤压机构设置于所述横梁两端，所述挤压机构包括挤压气缸，所述挤压气缸的前法兰与位于所述横梁两端的气缸支座连接，所述挤压气缸的挤压气缸杆与所述气缸安装支座一端连接，所述挤压气缸驱动所述气缸安装支座在所述导向槽内滑动靠近所述筒节，所述气缸安装支座另一端的平面挤压所述筒节的两端消除筒节纵缝两侧轴向错边。

更进一步地，所述筒节纵缝径向错边调节机构包括两套上下夹紧机构，所述上下夹紧机构包括两个夹紧气缸、上压板、下压板、导向柱和导向套；

两个所述夹紧气缸分别设置于所述气缸安装支座的上、下端，两个所述夹紧气缸的夹紧气缸杆分别与所述上压板和下压板连接，所述上压板和下压板上分别安装有两个导向柱，所述气缸安装支座上安装有与所述导向柱配合的导向套，所述上压板和下压板与所述筒节的接触部位采用圆弧面结构，两个所述夹紧气缸分别驱动所述上压板和下压板相互靠拢，径向方向挤压所述筒节消除筒节纵缝径向错边。

更进一步地，所述引熄弧板装配机构设置于所述下压板的下表面，所述引熄弧板装配机构包括弹仓式引熄弧板收纳仓、气缸顶升装置、导向气缸和导向移动盖板；

所述弹仓式引熄弧板收纳仓的上端面和下端面均设有开口，引熄弧板水平叠放于所述弹仓式引熄弧板收纳仓内；

所述下压板上开设有矩形通孔，所述弹仓式引熄弧板收纳仓上端面插入所述矩形通孔内，所述气缸顶升装置设置于所述弹仓式引熄弧板收纳仓下方，所述气缸顶升装置的活动端设有顶板，所述顶板连接在所述弹仓式引熄弧板收纳仓以及其内的所述引熄弧板上，所述气缸顶升装置驱动所述弹仓式引熄弧板收纳仓以及其内的所述引熄弧板向上运动；

所述导向气缸设置于所述下压板的下表面，所述导向气缸驱动所述弹仓式引熄弧板收纳仓水平移动，以使最上端的所述引熄弧板紧贴筒节纵缝的端面；

所述导向移动盖板设置于所述上压板上，所述导向移动盖板可沿所述上压板滑动，所述上压板中间开有槽，露出筒节纵缝；所述导向移动盖板两边设有锁紧螺栓，中间设有定距螺栓，移开所述导向移动盖板，向上将所述弹仓式引熄弧板收纳仓插入所述下压板上的矩形通孔内，复位所述导向移动盖板并用所述锁紧螺栓固定，调节所述定距螺栓，使最上方的所述引熄弧板与筒节纵缝上表面平齐。

更进一步地，所述筒节纵缝和引熄弧板点焊机构包括焊接机器人，所述焊接机器人通过所述上压板中间开设的槽对筒节纵缝和引熄弧板进行点焊。

本发明的有益效果在于：

1、本发明设备对于不同直径的薄壁筒节，通过筒节两侧挤压轮消除筒节纵缝间隙，通过纵缝两侧挤压机构消除筒节纵向错边，通过纵缝两侧上下挤压机构消除筒节径向错边，从而实现筒节纵缝的自动校形；同时也能实现在纵缝两端自动安装引熄弧板，焊接机器人自动点焊纵缝以及引熄弧板，在筒节完成纵缝焊接之后，能自动切割筒节两端引熄弧板。将本发明设备安装在数控卷板机和纵缝焊接之间，可实现筒节初卷圆-纵缝装配点焊-引熄弧板装配点焊-纵缝焊接-切割引熄弧板-筒节复卷圆过程自动化、提高制造效率，节省制造成本。

2、本发明设备对筒节的纵缝装配点焊质量优于人工装配质量，为满足等离子焊接技术或者深熔TIG(或称K-TIG)焊接技术对于纵缝错边和间隙要求，提供了稳定和可靠的方法。

附图说明

图1是本发明设备结构示意图；

图2是本发明设备中台车以及安装在台车上相应装置的结构示意图；

图3是本发明设备中挤压机构、上下夹紧机构以及引熄弧板装配机构结构示意图；

图4是图3中局部细节图；

图5是图3中挤压机构和上下夹紧机构工作状态结构示意图；

图6是引熄弧板装配于筒节上结构示意图；

图7是本发明设备中弹仓式引熄弧板收纳仓结构示意图；

其中：1-台车，2-台车运行轨道，3-垂直升降立柱，4-垂直升降滑台，5-悬臂结构，6-操作平台，7-安全围栏，8-爬梯，9-横梁，10-导向槽，11-挤压机构，12-气缸安装支座，13-挤压气缸，14-挤压气缸杆，15-气缸支座，16-夹紧气缸，17-夹紧气缸杆，18-上压板,19-下压板，20-导向柱，21-定距靠山，22-弹仓式引熄弧板收纳仓，23-气缸顶升装置，24-导向气缸，25-导向移动盖板，26-锁紧螺栓，27-定距螺栓，28-焊接机器人，29-筒节，30-引熄弧板，31-筒节纵缝，32-凸台，33-上下夹紧机构，34-导向套，35-机架，36-主动滚轮，37-驱动机构，38-挤压轮，39-圆盘锯，40-上下驱动机构，41-水平驱动机构。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。

如图1-7所示，一种筒节纵缝和引熄弧板装配点焊以及引熄弧板切割设备，包括台车1和台车运行轨道2，台车1底部设有两列主动滚轮，台车1在台车运行轨道2上运行。

台车1上设有机架35，机架35上安装有筒节支撑和旋转机构、筒节纵缝合拢机构和引熄弧板切割机构。

台车运行轨道2的一端设有基座，基座上设有垂直升降立柱3，垂直升降立柱3上设有垂直升降滑台4，垂直升降滑台4可在垂直升降立柱3上上下滑动。

作为本发明的一种实施方式，垂直升降滑台4采用电机与减速器驱动丝杆螺母，带动垂直升降滑台4上的滑板在垂直升降立柱3表面上下移动。

作为本发明的另一种实施方式，垂直升降滑台4采用电机与减速器驱动齿轮齿条，带动垂直升降滑台4上的滑板在垂直升降立柱3的表面上下移动。

垂直升降滑台4的滑板上安装有悬臂结构5和操作平台6。悬臂结构5上安装有筒节纵缝两侧轴向错边调节机构、筒节纵缝径向错边调节机构和引熄弧板装配机构，悬臂结构5或操作平台6上安装有筒节纵缝和引熄弧板点焊机构。操作平台6四周设有安全围栏7，垂直升降立柱3上安装有爬梯8，操作平台6和爬梯8的设置方便设备出现故障时操作人员进行检修。

本发明设备还包括控制系统，控制系统与各执行机构电连接，用于控制各执行机构上驱动装置的启停。

本申请中，筒节支撑和旋转机构包括设置于机架35两侧的主动滚轮36和驱动机构37，驱动机构37与主动滚轮36连接驱动主动滚轮36旋转，筒节29设置于两个主动滚轮36的上方，主动滚轮36起到支撑筒节29的作用，同时带动筒节29旋转。当执行筒节纵缝31合拢、两侧轴向错边调节、径向错边调节、引熄弧板30装配以及筒节纵缝31和引熄弧板30点焊工序时，驱动机构37驱动主动滚轮36旋转，带动筒节29旋转，将筒节29的筒节纵缝31旋转到正上方。当执行引熄弧板30切割工序时，驱动机构37驱动主动滚轮36旋转，带动筒节29旋转，将筒节29的筒节纵缝31旋转到正下方。

本申请中，筒节纵缝合拢机构包括设置于机架35两侧由气缸驱动合拢的挤压轮38。机架35上设有挤压轮安装支架和气缸安装支架，挤压轮安装支架与机架35转动连接，气缸的固定端设置于气缸安装支架上，活动端设置于挤压轮安装支架上，挤压轮38设置于挤压轮38上。气缸驱动两个挤压轮安装支架相互合拢，从而挤压筒节29，使筒节纵缝31合拢。

本申请中，引熄弧板切割机构包括设置于机架35两端的水平驱动机构41，水平驱动机构41的活动端安装有上下驱动机构40，上下驱动机构40的活动端安装有圆盘锯39。

更进一步地，水平驱动机构41和上下驱动机构40上还设有导向组件，对水平驱动机构41和上下驱动机构40的运动起到导向的作用。

上下驱动机构40上还安装有定距靠山21。机架两端的水平驱动机构41带动上下驱动机构40以及圆盘锯39和定距靠山21接近筒节29两端，直到定距靠山21挤压筒节29两端，启动上下驱动机构40带动圆盘锯39向下运动，在定距靠山21的引导下切割筒节29两端的引熄弧板30，完成引熄弧板30的切割。

本申请中，悬臂结构5的端部安装有横梁9，横梁9中间的下方安装有传感器，横梁9上沿长度方向设有上下贯通的长方形通道，通道的两侧内侧壁上沿长度方向设有导向槽10。

作为本发明的一种实施方式，横梁9由两个长条形的钢板结构构成，横梁9的中间和两端连接成刚体，导向槽10设置于横梁9两个长条形钢板的内侧。

导向槽10的两端分别设有一个气缸安装支座12，气缸安装支座12可在导向槽10内滑动。

筒节纵缝两侧轴向错边调节机构包括两套挤压机构11，挤压机构11设置于横梁9两端，挤压机构11包括挤压气缸13，横梁9的两端安装有气缸支座15，挤压气缸13的前法兰与气缸支座15连接，挤压气缸13的挤压气缸杆14与气缸安装支座12一端连接，挤压气缸13驱动气缸安装支座12在导向槽10内滑动靠近筒节29，气缸安装支座12另一端的平面挤压筒节29的两端消除筒节纵缝两侧轴向错边。

本申请中，筒节纵缝径向错边调节机构包括两套上下夹紧机构33，上下夹紧机构33包括两个夹紧气缸16、上压板18和下压板19。

两个夹紧气缸16分别设置于气缸安装支座12的上、下端，两个夹紧气缸16的夹紧气缸杆17分别与上压板18和下压板19连接。

作为本发明的一种实施方式，上压板18和下压板19上分别安装有两个导向柱20，气缸安装支座12上安装有与导向柱20配合的导向套34。

上压板18和下压板19与筒节29的接触部位采用圆弧面结构，与筒节29的圆弧面相配合。两个夹紧气缸16分别驱动上压板18和下压板19相互靠拢，径向方向挤压筒节29消除筒节纵缝径向错边。

作为本发明的一种实施方式，气缸安装支座12为具有五个端面的长方体结构，其上下两个端面用于安装夹紧气缸16，与横梁9上导向槽10接触的两个端面上设有与导向槽10配合的凸台32，位于外侧的端面用于安装挤压气缸13。

本申请中，引熄弧板装配机构设置于下压板19的下表面，引熄弧板装配机构包括弹仓式引熄弧板收纳仓22、气缸顶升装置23、导向气缸24和导向移动盖板25。

弹仓式引熄弧板收纳仓22的上端面和下端面均设有开口，引熄弧板水平叠放于弹仓式引熄弧板收纳仓22内。

下压板19上开设有矩形通孔，弹仓式引熄弧板收纳仓22上端面插入矩形通孔内，矩形通孔的下方还设有容纳弹仓结构，弹仓式引熄弧板收纳仓22设于容纳弹仓结构内，容纳弹仓结构的上端面和下端面相应位置也设有开口。

气缸顶升装置23设置于容纳弹仓结构下方，气缸顶升装置23的活动端设有顶板，顶板连接在弹仓式引熄弧板收纳仓22以及其内的引熄弧板上，顶板通过弹仓式引熄弧板收纳仓22和容纳弹仓结构上的槽，将弹仓式引熄弧板收纳仓22以及其内的引熄弧板30向上顶。

下压板19的下表面设有导向气缸安装支座，导向气缸24设置于下压板19下表面的导向气缸安装支座上，导向气缸24的活动端安装有推板，容纳弹仓结构安装在导向气缸24的推板上。导向气缸24驱动和容纳弹仓结构和弹仓式引熄弧板收纳仓22水平移动，以使最上端的引熄弧板30紧贴筒节纵缝31的端面。

导向移动盖板25设置于上压板18上，导向移动盖板25可沿上压板18滑动。上压板18中间开有槽，露出筒节纵缝，导向移动盖板25两边设有锁紧螺栓26，中间设有定距螺栓27，移开导向移动盖板25，可向上将弹仓式引熄弧板收纳仓22插入下压板19上的矩形通孔内，复位导向移动盖板25并用锁紧螺栓26固定，调节定距螺栓27，使最上方的引熄弧板30与筒节纵缝31上表面平齐。相同板厚的引熄弧板30可放在同一个弹仓式引熄弧板收纳仓22内，根据需要快速更换和调整。

本申请中，筒节纵缝和引熄弧板点焊机构包括焊接机器人28，焊接机器人28安装于操作平台6以及悬臂机构5的上方，焊接机器人28通过上压板18中间开设的槽对筒节纵缝31和引熄弧板30进行点焊。

工作过程：台车1载着筒节29进入工作位置之后，启动台车1上的主动滚轮36，将筒体纵缝31开口部位转到最上方，启动垂直升降滑台4向下运行，带动横梁9向下运行，直到横梁9接触筒节29且传感器发出信号停止向下运行，横梁9到达工作位置，启动气缸驱动的挤压轮38使筒节纵缝31产生合拢外力消除间隙。

启动两侧的挤压机构11中的挤压气缸13，使位于筒节29两端的气缸安装支座12上的平面同时挤压筒节纵缝31两端部位，消除筒节纵缝31两侧轴向错边。

启动两侧的上下夹紧机构33中的夹紧气缸16，使上压板18与下压板19合拢并夹紧筒节纵缝31两端，消除筒节纵缝31径向错边。

启动引熄弧板装配机构，完成引熄弧板30的自动装配。

启动焊接机器人28点焊焊接筒节纵缝31以及引熄弧板30，按照顺序将有关机构复位和退出，转运机构将筒节29送到纵缝焊接工位进行纵缝焊接。

筒节29完成纵缝焊接之后，转运机构将筒节29送回台车1上，台车1载着筒节29进入工作位置之后，启动台车1上的主动滚轮36，将筒节纵缝31两端的引熄弧板30旋转到最下方。启动位于机架35两端的水平驱动机构41，带动上下驱动机构40以及圆盘锯39接近筒体两端，直到定距靠山21挤压筒节29两端，启动上下驱动机构40带动圆盘锯39向下运动，在定距靠山21的引导下切割筒节29两端的引熄弧板30。完成切割之后各机构复位，由转运机构将筒节29送到卷板机进行筒节29复卷圆，可预先输入筒节29的直径、长度、壁厚以及数量等信息，整个工作过程可采用自动控制方式完成。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。