锅炉吹灰器喷嘴焊接自动化生产线设计.pdf

进业些自他
锅炉吹灰器喷嘴焊接自动化生产线设计
Automatic product ine designed for welding nozzle of boiler soot blowe
谢绍冬1,冯清秀1,曾淑华2
XIE Shao-dong, FENG Qing-xiu ZENG Shu-hua
(1华中科技大学机械科学与工程学院,武汉430074;2.江铃汽车股份有限公司,南昌330001)
摘要:根据某工厂锅炉吹灭器喷嘴焊接的生产工艺流程,设计了由钴孔系统、喷嘴上料系统、环形焊
接系统以及输送定位系统等组成的唢焊接生产线;并使用PLC和触摸屏进行控制系统的软硬
件设计,实现吹灰器嘴焊接自动化生产。经过调试,该生产线已运行生产,提高了喷嘴焊接
生产效率,降低了工人劳动强度,保证了焊接质置。
关键词:吹灰器;喷嘴;焊接生严线;PLC;触摸屏
中田分类号:TH122
文献标识码:A
文章编号:1009-0134(2014)12(上)-0112-03
Doi:10.3969/J.issn.1009-0134.2014.12(上).31
0引言
火力发电仍然是我国主要发电方式,电站钢
钻孔
炉是火力发电厂的重要组件之一"、在铜炉运行过(/
程中,总会因为燃煤而在受热面产生积灰污染
钻孔后钢管
环形、→
焊接
积灰污染使得受热面传热热阻和烟道通风阻力增
焊接成品
加,热效率和单位利用率下降,设备运行和维修
喷嘴
成本提高,最终导致电站锅炉的安全性和经济性
图1喷嘴焊接生产流程图
很难实现2。锅炉吹灰器是用于清扫锅炉内的积
灰,吹灰器喷嘴对于吹灰效率及质量具有重要作接系统、输送定位机构以及上下料支架组成。钻
用。日前,国内对吹灰器喷嘴焊接方式主要还是人孔系统是由伺服电机、三相异步电动机组成的可
工或半白动方式,这种方式生产效率低,人工劳动以实现钻孔快进、工进以及钴速可调的系统。喷
强度大。针对于某工厂吹灰器喷嘴焊接现状,研发嘴上料系统是由振料盘和上料机械手组成,实现
套锅炉吹灰器喷嘴焊接自动化生产线。
喷嘴自动上料。喷嘴环形焊接系统是由松下电焊
1锅炉欥灰器喷嘴焊接自动化生产
机、伺服电机、行星齿轮系以及定位机构组成
线总体方案
输送定位机构是由两组拨又完成平面内两轴往复
移动而实现钢管向前移动的,为保证工作协调
1.1锅炉吹灰器喷嘴焊接生产流程
性,同一时刻只有一组拨又工作。上下料支架由
国内锅炉吹灰器主要以压缩空气或蒸汽为介支架和导辊组成。
质。吹灰器将钢管深人到锅炉内,介质进入钢管
工作时,已经校直的钢管放在上料支架上,
并通过钢管表面的喷嘴射向锅炉受热面,从而达在夹具夹紧时手动钻第一个孔,为后续自动运行
釗清洗的目的。喷嘴是通过保持一定的间距焊接做准备。第一个孔钻完后,进入自动模式,拨叉1
在钢管上的,首先在已经校直的钢管上钻一定大机构后退、下降、前进、上升完成钢管移动一个
小一定间距孔,然后将喷嘴装入孔内,最后经过喷嘴间距,当移动到位时,钻孔系统动作,完成
坏形焊接而形成产品,生产流程如图1所示
快进、工进、钻孔以及回原位动作,当回原位完
12锅妒吹灰器喷嘴焊接自动化生产线总体方案成时进入下一循环动作。钢管在拨叉1作用下前
介绍
进,当喷嘴上料处检到钢管到达,上料机械手
嘴焊接自动化生产线总体方案如图2所示。完成下降、抓料、上升、前进、下降、装料、上
它主要由钻孔系统、喷嘴上料系统、喷嘴环形焊升以及后退动作,完成喷嘴装料工序。当焊接处
收日期:2014-07-13
作者简介:谢绍冬(1990-),男,江西抚州人,硕士,研究方向为数字制造和机电一体化装备。
112】第36卷第12期2014-12(上)

检测到有料,拨叉2机构移动钢管,拨又1机构则直气缸作用下实现平面内往复运动,气缸选择亚
停止工作,移动到位后,焊枪下降,同时对喷嘴德客气缸。输送定位系统结构如图4所示。
定位夹紧,此时行星齿轮系正转(假设焊接数为
奇数,下一次则为反转)同时焊枪开始焊接,正
转焊接一圈后焊枪回原位,完成一个循环。整根
钢管焊接完成后进入下料支架进行下料
1水平气缸;2气缸支撑块:3挡块:4.导辊;5.竖直气缸;6定位顶尖;7导轨
图4输送定位系统结构图
1.上料支架;2拨又1机构;3.钻孔系统:4.触摸屏;5.喷嘴上料机械手;
6振料盘;7拨叉2机构;8.松下焊接机;9.旋转系统:10.下料支架
2.3喷嘴环形焊接系统结构设计
图2锅炉吹灰器喷嘴焊接自动化生产线总体设计方案
行星齿轮系由大齿轮、小齿轮和行星架组
2锅炉吹灰器喷嘴焊接自动化生产
成,大小齿轮齿数比为6:1。大齿轮用键固定于轴
线关键结构设计
上,小齿轮与侗服电机相连。伺服电机固定于行
星架上,行星架与套筒安装在轴承外圈上。行星
2.1钻孔系统结构设计
架另一侧安装松下焊枪,当伺服电机转动时,焊
钻孔系统要完成钢管的自动钻孔,系统的进枪可以在行星架带动下做圆周运动。轴的下端固
给运动由松下A5伺服电机驱动滚珠丝杠副完成,定锥形定位顶尖,焊接时,顶尖限制喷嘴5个自由
电机功率为750W。丝杠由一对面对面安装的角接度,在夹具夹紧时可以对喷嘴进行焊接。轴安装
触球轴承支撑,采用双螺母锁紧方式。采用松下于支架上并锁紧,整个支架安装于机座上并在竖
VF100变频器对三相电机实现变频调速,三相电机直气缸作用下可以实现顶尖的上下移动。喷嘴环
和平板安装在直线导轨上。整个系统竖直放置,形焊接系统结构如图5所示
为三相电机匹配一个配重块,通过导轮放置于支
持板后。钻孔系统结构如图3所示。
(6
O
5:1
1.档块;2.导轨;3.三相电机;4.支撑板:5.丝杠;6.轴承座
7.钢绳;8.联轴器:9.何服电机;10.配重块导辊
图3钻孔系统结构图
1.夹具气缸:2.装物盘;3.支架;4.支架导轨:5支架限位螺钉:6.支架气缸;
2.2输送定位系统结构设计
7.横向导辊:8.纵向导辊:9.锁紧环;10.键;1.大齿轮:12小齿轮;13.何服
钢管的输送定位是靠两个顶尖插入钢管孔或
电机;14.轴:15.行星架:16.旋转套筒;17喷头支架;18.喷头支架;19.角接
者喷嘴内孔实现的,顶尖相对位置可以调整,以
触球轴承:20.纵向导辊;21.夹具;22.钢管:23喷嘴:24.喷嘴顶尖:25焊枪
适应不同的喷嘴间距。两个顶尖在水平气缸和竖
图5喷嘴环形焊接系统结构图
第36卷第12期2014-12(上)【113