用于制造具有与自动焊接相关的管的同步旋转的锅炉管的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于制造锅炉管的系统(10)，该系统包括：第一心轴(12)，该第一心轴用于接收具有第一焊接制备件的第一管；以及第二心轴(16)，该第二心轴用于接收具有第二焊接制备件的第二管。第一心轴(12)和第二心轴(16)能够同步旋转，并且还提供了具有第一焊接头(30)的焊接装置(28)。焊接装置(28)被配置为根据由系统(10)的控制单元(100)接收的多个焊接和管参数自动地将第一管焊接到第二管。

System and method for manufacturing boiler tubes with synchronous rotation associated with automatic welding

The invention provides a system (10) for manufacturing boiler tubes, which includes a first mandrel (12) for receiving a first tube with a first welding spare part, and a second mandrel (16) for receiving a second tube with a second welding preparation. The first mandrel (12) and the second mandrel (16) can rotate synchronously, and a welding device (28) with a first welding head (30) is also provided. The welding device (28) is configured to automatically weld the first tube to the second tube according to a plurality of welding and tube parameters received by the control unit (100) of the system (10).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造具有与自动焊接相关的管的同步旋转的锅炉管的系统和方法
技术介绍

本专利技术的实施方案整体涉及用于制造长管的系统和方法，更具体地涉及用于焊接长锅炉管的系统、方法和设备。领域的讨论锅炉中使用的长管通常通过将可商购获得的可装运管长端到端焊接来制造。这些长管的长度根据生产和机加工能力要求而变化。通常，管长受到管弯曲系统的物理缺陷的限制，管弯曲系统用于将长管弯曲成螺线型。一般来讲，现有的长管弯曲系统可处理长度范围在25米至100米内的管。为了满足长管端部要求，将多个长管分段制成弯曲系统的最大容量并对接焊接在一起以产生期望的成品长度。除了具有可变长度之外，由多个单独的管组成的长管可具有多个管直径、壁厚和化学组成。用于制造用于锅炉的长管的所有管材在弯曲之前经历相同的制造工艺。这些步骤是顺序的并且通常是手动操作，和/或在各自执行多个离散操作中的一者的专用机器上执行。例如，现有的长管制造工艺涉及预制、材料检查、清洁、管端部制备、直管对接焊接、无损焊接测试、修复和后制作弯曲步骤，其中许多操作是手动进行的或在需要手动操作者的单独机器上进行。在大多数生产设施中，对于管端部制备，将管束送到独立的制备站点用于在管的端部上机加工焊接制备件，使得它们可被焊接，或者送到较小的线上，其将管材锯并切割成较短长度以用作汇流管或松管。这些端部制备线可以是手动或半自动的独立系统。在端部制备期间，清洁管端部的外径，然后将焊接沟槽制备件机加工到管的端部中。在管端部上完成焊接制备件的机加工之后，将管送到储存架或重新装束。r>在准备焊接时，将管束放置在分拆架上，在此处将捆扎带移除，并且将相对端上的已具有机加工的焊接制备件的管送入存储/进料架。然后根据需要将单个管装载到进料传送装置上，在那里它们被运送到直管焊接工作站。在该站点，使用手工对焊、轨道焊接等方法对管进行端到端连续焊接。对于现有系统，管的插入、对准、启动/停止和焊接参数控制全部由操作者手动执行。在焊接之后，在弯曲成形之前检查管的缺陷并储存。如上所述，现有的焊接系统和工艺需要单独的、离散机器和手动操作者，并且通常需要在每个步骤之前对管进行存储或盘点，这导致了大量的制造时间和成本。鉴于上述情况，需要一种比现有方法更精简、更经济有效且更节省时间的用于焊接锅炉的长管的系统。
技术实现思路
在一个实施方案中，提供了用于制造锅炉管的系统。该系统包括：第一心轴，该第一心轴用于接收具有第一焊接制备件的第一管；第二心轴，该第二心轴用于接收具有第二焊接制备件的第二管，第一心轴和第二心轴能够同步旋转；以及具有第一焊接头的焊接装置。该焊接装置被配置为根据存储在存储器中的控制例程自动将第一管焊接到第二管以产生长锅炉管。在另一个实施方案中，提供了制造锅炉管的方法。该方法包括以下步骤：将第一管的端部与第二管的端部对准以形成焊接沟槽，第一管的该端部和第二管的该端部各自具有焊接制备件，同步旋转第一管和第二管，并且利用具有第一焊接头的焊接装置自动执行包括多个焊接通道以将第一管焊接到第二管的焊接循环。在又一个实施方案中，提供了用于焊接管的系统。该系统包括：第一心轴，该第一心轴用于接收具有第一焊接制备件的第一管；第二心轴，该第二心轴用于接收具有第二焊接制备件的第二管，第一心轴和第二心轴能够同步旋转，第一心轴能够朝向第二心轴轴向移动以使第一管移动到与第二管接触以形成焊接沟槽；以及具有第一焊接头的焊接装置。焊接装置和第一焊接头能够根据存储在存储器中的焊接技术来控制。焊接技术至少取决于第一管和第二管的材料以及第一管和第二管的外径。附图说明通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述，将更好地理解本专利技术，其中以下：图1是根据本专利技术的一个实施方案的用于制造长锅炉管的自动化系统的透视图。图2是图1的自动化系统的另一个透视图。图3是图1的自动化系统的后透视图。图4是图1的自动化系统的俯视平面图。图5是图1的自动化系统的示意图。图6是图1的自动化系统的一部分的放大透视图。图7是图1的自动化系统的一部分的放大俯视平面图。图8是图1的自动化系统的一部分的放大前正视图。具体实施方式下面将详细参考本专利技术的示例性实施方案，其示例在附图中示出。只要有可能，在整个附图中使用的相同附图标记指的是相同或相似的部分。虽然本专利技术的实施方案适于与制造用于锅炉的长管结合使用，包括在螺线型元件(诸如过热器、再加热器、节能器和水冷壁膜板)中使用，但本专利技术的实施方案也可用于产生长长度的用于多种最终用途的任何材料或原料。例如，本专利技术的系统和方法适用于产生用于多种应用的长长度的管材或管道。如本文所用，“可操作地耦接”指的是可以是直接或间接的连接。连接不一定是机械附接。如本文所用，“流体地耦合”或“流体连通”是指两个或更多个特征的布置，使得特征以允许流体在特征之间流动并允许流体转移的方式连接。如本文所用，“自主地”意指在从焊接工艺开始到焊接工艺结束均没有手动或人工干预，并且在连续步骤或操作之间没有显著的停机时间。本专利技术的实施方案涉及一种用于端对端对接焊管以形成长锅炉管的系统、方法和设备。该系统包括两组夹持块，它们各自以端对端的布置方式保持相应的管。每个管在每一端上具有机加工的焊接制备件或焊接沟槽。管自动对准以用于焊接，这由保持焊炬的自主装置执行，该焊炬将焊接电极保持在受控位置，该受控位置随焊接沟槽填充有焊接金属而变化。随着工艺或焊接耗材要求的变化，作为在线焊接工艺的一部分，焊炬可与存储在保持器中的其他焊炬互换。参考图1至图8，示出了系统10，该系统为完全自动化和集成的设备或站点的形式，用于端对端地焊接管原料以产生用于锅炉的长管。系统10包括一对心轴，包括具有第一卡盘14的第一心轴12和具有第二卡盘18的第二心轴16。心轴12、16各自包括通孔(未示出)，卡盘14、18安装在通孔内，并且允许待焊接的管原料纵向穿过其中。在这方面，每个心轴12、16的通孔纵向对准。在一个实施方案中，心轴12、16各自能够围绕共同的纵向轴线旋转。心轴中的至少一者(诸如第一心轴12)能够轴向滑动或能够移动(例如，沿图5中最佳示出的箭头A的方向)，而另一心轴16处于固定位置。在一个实施方案中，两个心轴12、16均可为可轴向运动的。在一个实施方案中，卡盘16、18可被打开和闭合以夹持待在其中焊接的一对管20、22。例如，卡盘16、18可气动、液压或手动地操作。同样，心轴12可以是气动或液压致动的以实现其滑动运动，并且在其他实施方案中，可手动定位。如图1至图5所示，系统10包括被配置为提供旋转输出以旋转心轴12、16的马达24。在一个实施方案中，马达24是连接到一个或多个滑轮和同步带的伺服驱动器，其通过共同的轴旋转固定心轴16和滑动心轴12。伺服驱动器被配置为以每焊接道次约5秒至20秒之间的速率提供心轴12、16的精确旋转，如下文详细讨论的。进一步参考图图1至图5，系统10还包括在心轴12、16中间的可选择性地升高和降低的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造锅炉管的系统，包括：/n第一心轴，所述第一心轴用于接收具有第一焊接制备件的第一管；/n第二心轴，所述第二心轴用于接收具有第二焊接制备件的第二管，所述第一心轴和所述第二心轴能够同步旋转；和/n焊接装置，所述焊接装置具有第一焊接头；/n其中所述焊接装置被配置为根据由所述系统的控制单元接收的多个焊接和管参数自动地将所述第一管焊接到所述第二管。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170227 US 15/443,3681.一种用于制造锅炉管的系统，包括：
第一心轴，所述第一心轴用于接收具有第一焊接制备件的第一管；
第二心轴，所述第二心轴用于接收具有第二焊接制备件的第二管，所述第一心轴和所述第二心轴能够同步旋转；和
焊接装置，所述焊接装置具有第一焊接头；
其中所述焊接装置被配置为根据由所述系统的控制单元接收的多个焊接和管参数自动地将所述第一管焊接到所述第二管。


2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述控制单元被配置为根据所述多个焊接和管参数以由所述控制单元规定的预定速率使所述第一心轴和所述第二心轴同步旋转。


3.根据权利要求1或2所述的系统，还包括：
视觉系统，所述视觉系统被配置为捕获由所述第一焊接制备件和所述第二焊接制备件限定的焊接沟槽的图像；
其中所述控制单元被配置为根据所述焊接沟槽的所述图像确定焊接沟槽类型，并且根据所述焊接沟槽类型选择焊接例程。


4.根据权利要求3所述的系统，其中：
所述视觉系统被配置为定位所述焊接沟槽的下死点；并且
所述焊接装置被配置为基于由所述视觉系统获得的信息将所述第一焊接头自动地移动到所述焊接沟槽的中心底部处的位置。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中：
所述第一心轴和所述第二心轴中的至少一者能够轴向移动，以使所述第一管和所述第二管接触。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，还包括：
位置止挡件，所述位置止挡件在所述第一心轴和所述第二心轴中间，所述位置止挡件能够在升高位置和降低位置之间移动，在所述升高位置，所述位置止挡件限制所述第一管和所述第二管的轴向移动，在所述降低位置，所述第一管和所述第二管能够移动超过所述位置止挡件。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中：
在焊接循环期间，所述第一焊接头能够从所述焊接装置移除。


8.根据权利要求7所述的系统，还包括：
对接站，所述对接站具有多个焊接头，每个焊接头具有不同的可消耗导丝类型；
其中所述焊接装置被配置为在焊接循环期间自动移除所述第一焊接头并从所述对接站提取所述多个焊接头中的一者。


9.根据权利要求7或8所述的系统，还包括：
清洁站，所述清洁站被配置为在移除所述第一焊接头之前自动清洁所述第一焊接头的焊炬罩杯、在所述清洁罩杯内喷洒防溅剂并且在所述焊接循环期间向前轻推所述第一焊接头的导丝。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，还包括：
用户界面，所述用户界面具有输入装置和显示装置；
其中所述输入装置允许操作者选择用于执行焊接循环的焊接例程。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，还包括：
加热装置，所述加热装置被配置为在焊接之前将所述管预热至预先确定的温度；
其中所述控制单元被配置为将所述加热装置定位在所述第一管和所述第二管附近、致动所述加热装置直到...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·杰弗里·施密特，朱尼尔·格兰特·帕里什，罗纳德·弗朗西斯·科诺帕基，拉塞尔·奥丹尼尔·布鲁姆菲尔德，
申请(专利权)人：通用电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH