[发明专利]用于操纵工件的系统和方法

说明书

本发明提供了一种用于操纵工件(18)的自动化系统(10)，自动化系统包括：加工装置(100)；定位装置(12)，定位装置被配置为确定工件(18)的位置；和定位系统(26)，定位系统操作地连接到加工装置(100)，并且被配置为基于工件(18)的确定位置调整加工装置(100)的位置，以将加工装置(100)的中心线(32)与工件(18)的纵向轴线(34)对准。加工装置(100)包括用于接合工件(18)以将工件(18)保持在确定位置的稳定机构(114)，以及用于在工件(18)上执行加工操作的切割元件(116)。

背景技术

技术领域

本发明的实施方案整体涉及锅炉部件的制造，并且更具体地涉及用于在管状工件的端部上，诸如在锅炉的集箱管座(header nipple)的端部上加工焊接坡口的系统、方法和设备

领域的讨论

工业设施和系统中使用的蒸汽集箱通常由连接锅炉、涡轮机、余热回收蒸汽发生器(HRSG)和工艺装备的长管道组成。例如，在蒸汽发生设备中，集箱(也称为收集器)是重要的压力部件，其用于从蒸汽发生器的各种回路中的管件阵列诸如从节能器、过热器、再热器元件或水冷壁面板中收集水或蒸汽。此类集箱通常由一定长度的管道制成，该管道具有焊接到其上的被称为管座的多个短管，所述多个短管弯曲成使得能够现场连接到例如炉壁回路的几何形状。

现有的集箱制造技术通常从端对端焊接以实现期望集箱长度的各段管道开始。然后在集箱中将附接管座的位置处钻取孔阵列，并对管座进行装配且手动焊接到位。一旦将管座焊接到集箱上，就将每个管座的端部加工成具有焊接坡口以用于现场建造，其中这些端部与元件组件或水冷壁面板的其他管件端部接合。

目前，焊接坡口是使用手工嵌接工具或径向钻孔机在每个管座的端部上加工的。该过程通常在两个分立的步骤中进行，首先使用带锯机手动地将管座切割至适当的长度，然后使用便携式、可手动操作的嵌接装置手动地形成焊接坡口。由于典型的集箱可包括数百个管座，因此这种手动集箱制造过程可能非常耗费人力、时间和成本。另外，在集箱管座紧密布置成使相邻管座之间的间隙极小的组件中，在管座端部上加工焊接坡口之前，可能很难正确定位锯以均匀地将管件切割至适当的长度。然而，迄今为止，由于难以定位每个管座的中心和远侧端部，不可能实现自动化的焊接坡口，所述中心和远侧端部经常因为焊接收缩(其在将管座附接到集箱的先前步骤期间发生)和管座弯曲部中的不准确性而彼此不精确地对准。因此，出于必要，手动制造过程成为主流。

鉴于上述情况，因此需要一种用于在集箱管座的端部上加工焊接坡口的自动化系统和方法。

发明内容

在一个实施方案中，提供了一种用于操纵工件的自动化系统。该系统包括：加工装置；定位装置，该定位装置被配置为确定工件的位置；和定位系统，该定位系统操作地连接到加工装置，并且被配置为基于工件的确定位置调整加工装置的位置，以将加工装置的中心线与工件的纵向轴线对准。该加工装置包括用于接合工件以将工件保持在确定位置的稳定机构，以及用于在工件上执行加工操作的切割元件。

在本发明的另一个实施方案中，提供了一种用于操纵工件的方法。该方法包括以下步骤：确定集箱管座的位置，包括确定集箱管座的中心；根据工件的确定位置将加工装置与工件对准；部署加工装置以接合集箱管座的内壁以将集箱管座保持在确定位置；以及用加工装置在集箱管座的端部上加工焊接坡口。

在又一个实施方案中，提供了一种用于操纵工件的设备。该设备包括：稳定装置，该稳定装置被配置为物理地接合管状工件的侧壁；以及切割元件，该切割元件具有从切割元件的中心线径向偏移的至少一个切割刀片，该切割元件被配置为围绕该中心线旋转。该切割元件被配置为在单个步骤中将管状工件切割至预先确定的长度并在管状工件的端部上加工焊接坡口。

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，将更好地理解本发明，其中：