專利名稱：無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置及其焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)焊接裝置及其焊接工藝，尤其是涉及一種無(wú)軌式 自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置及其焊接工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的大口徑管道、球罐自動(dòng)焊裝置存在以下缺陷和不足1、無(wú)論 磁座吸盤(pán)或負(fù)壓式吸盤(pán)焊接裝置，在其焊接過(guò)程中均離不開(kāi)軌道，而實(shí)際 操作過(guò)程中軌道安裝非常不方便，既費(fèi)工費(fèi)時(shí)，又影響現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)；另 外，在用軌道作導(dǎo)向時(shí)，要求焊口裝配精度高，對(duì)于大口徑管道以及球罐 即儲(chǔ)罐的對(duì)裝中很難做到，最終使得上述焊接裝置地推廣使用受到了很大 限制。2、現(xiàn)有的自動(dòng)焊裝置普遍都是在停止焊接后，即無(wú)焊接電流的情 況下，自動(dòng)停止送絲，其缺點(diǎn)是熄弧后焊絲易粘在焊口的收弧處，因而事 后需進(jìn)一步進(jìn)行處理。3、現(xiàn)有自動(dòng)焊裝置在焊接時(shí)，大多都釆用氣保護(hù) 焊或雙保護(hù)焊，因而其焊接過(guò)程需使用大量的輔助焊接材料如C02、 Ar氣 等，對(duì)于防風(fēng)能力相對(duì)不夠強(qiáng)，特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)，其氣體釆購(gòu)及運(yùn)輸均 非常困難，因而上述焊接裝置的使用范圍受到很大限制。
相應(yīng)在大口徑管道或儲(chǔ)罐的現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接中，國(guó)內(nèi)目前主要運(yùn)用焊條 電弧焊或半自動(dòng)焊接工藝，全位置自動(dòng)焊雖有應(yīng)用，但主要用在以下場(chǎng)合 第一、較小口徑厚壁管焊接，主要采用軌道式全位置自動(dòng)焊，應(yīng)用范圍一 般為制造工廠；第二、大口徑厚壁管的自動(dòng)焊接，在平焊、立焊、橫焊中 也均有成功的應(yīng)用；第三、較小口徑厚壁管和大口徑厚壁管的焊接中，除 埋弧自動(dòng)焊外，采用的是氣保護(hù)焊或雙保護(hù)焊，并且為有軌導(dǎo)向操作，這 類焊接方法有其自身不可克服的缺欠；第四、大口徑厚壁管的自保護(hù)焊， 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在最好的發(fā)展水平為西氣東輸中應(yīng)用的自保護(hù)半自動(dòng)焊；由于西氣東輸線路工程用鋼管的強(qiáng)度等級(jí)較高，管徑和壁厚較大，所以線路施工 以自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊為主，焊條電弧焊為輔。上述焊接場(chǎng)合所使用的主要
焊接方法有熔化極氣體保護(hù)電弧焊(GTAW),自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊(FCAW) 和焊條電弧焊(SMAW)。綜上，其自動(dòng)焊方法有1、內(nèi)焊機(jī)根部焊+自動(dòng) 外焊機(jī)填充和蓋面焊；2、 STT氣保護(hù)半自動(dòng)焊部根焊+自動(dòng)外焊機(jī)填充和 蓋面焊；3、纖維素焊條電弧焊根部焊+外焊機(jī)自動(dòng)焊填充和蓋面焊。這幾 種焊接方法的區(qū)別在于根部焊方法的不同。上述焊接方法中a、自動(dòng)焊 采用的是氣保護(hù)或雙保護(hù)焊；b、自動(dòng)根焊機(jī)不適用于直徑大的管徑；c、 根焊設(shè)備比較笨重；d、用藥芯焊絲自保護(hù)只進(jìn)行了半自動(dòng)焊。
綜上，上述自動(dòng)焊方法存在以下某項(xiàng)或多項(xiàng)的不足和/或使用條件的 限制①只適用于管徑不大的管道焊接；②只適用于工件能進(jìn)行滾動(dòng)的焊 接；③適用于工廠制造；④使用的輔助焊接材料(C02、 Ar氣等)較多， 野外偏遠(yuǎn)地區(qū)的采購(gòu)管理不便；⑤根焊機(jī)等設(shè)備較笨重；⑥無(wú)自動(dòng)焊口識(shí) 別跟蹤系統(tǒng)，且采用軌道導(dǎo)向，故對(duì)焊口的裝配精度要求較高，且不適合 于曲線焊縫的焊接；⑦焊前需敷設(shè)軌道，工藝程序復(fù)雜，效率相對(duì)較低、 成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置及其焊接工藝，其結(jié)構(gòu)合理且操作簡(jiǎn) 便，在保證獲得優(yōu)良焊接接頭的同時(shí)，也能提高焊接效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度 且節(jié)約工程成本。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是 一種無(wú)軌式自保護(hù)全 位置自動(dòng)焊接裝置，其特征在于包括全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人、由全位置 自動(dòng)焊接機(jī)器人帶動(dòng)進(jìn)行焊接的半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)以及與半自動(dòng)自保護(hù) 焊機(jī)相接的送絲機(jī)，所述全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人包括控制系統(tǒng)、與所述控 制系統(tǒng)相接的光電跟蹤裝置及其反饋裝置、由所述控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的行走小車、對(duì)所述行走小車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及將所述行走小車粘附固 定在其所移動(dòng)通道上的磁吸裝置，所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)的焊槍固定在全
位置自動(dòng)焊接機(jī)器人的行走小車上。
所述送絲機(jī)內(nèi)部設(shè)置有與送絲通斷電路相配合使用的延時(shí)斷弧電路。
所述全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人為BIPT-5型焊接機(jī)器人，半自動(dòng)自保護(hù) 焊機(jī)為MPS-500半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)，送絲機(jī)為XG—90送絲機(jī)。
所述延時(shí)斷弧電路包括光電耦合器，所述光電耦合器由一發(fā)光二極管 和一三極管組成；所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)的正負(fù)電源端分別與送絲機(jī)的正 負(fù)電源端相接且半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)的電源電壓為15V;
所述發(fā)光二極管的陰極接送絲機(jī)的負(fù)電源端，發(fā)光二極管DO的陽(yáng)極 經(jīng)電阻R2后接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)Kl，所述啟動(dòng)開(kāi)關(guān)Kl的另一端接至送絲機(jī)的正電 源端，發(fā)光二極管D0的陰極分別經(jīng)電阻R3和二極管D2后接極性電容C1 的正極端，所述極性電容C1的負(fù)極端接地；所述三極管的集電極經(jīng)二極 管D1后接設(shè)置在送絲機(jī)內(nèi)部的送絲通斷開(kāi)關(guān)且其集電極經(jīng)電阻R1后接設(shè) 置在送絲機(jī)內(nèi)部的一正+12V電壓端，所述三極管的發(fā)射極接地。
所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)的焊槍為直焊槍。
一種無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置的焊接工藝，其特征在于該工 藝包括以下步驟
步驟一、在被焊接件的焊接接頭邊緣粘貼全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人光電 跟蹤導(dǎo)向用的導(dǎo)向線；
步驟二、全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人通過(guò)所述光電跟蹤裝置跟蹤所述導(dǎo)向 線并掃描焊接接頭的焊口斷面尺寸以及所述焊口斷面與導(dǎo)向線的相對(duì)位
置，并進(jìn)行自動(dòng)模糊記憶；
步驟三、根據(jù)所述光電跟蹤裝置的掃描結(jié)果向所述控制系統(tǒng)中輸入焊 接工藝參數(shù)，或者由所述控制系統(tǒng)根據(jù)光電跟蹤裝置的掃描結(jié)果自動(dòng)選取
焊接工藝參數(shù)，并進(jìn)行自動(dòng)模糊記憶；
所輸入或自動(dòng)選取的焊接工藝參數(shù)為所用焊接材料為自保護(hù)焊絲；焊接電流175~ 250A;焊接電壓為17.G~19.5V;送絲速度為90 ~ 135cm/min;焊接速度為5. 6 ~ 20 cm/min;焊絲外伸長(zhǎng)度為17 ~ 25mm;擺 幅方式為直線、"之"字型和帶點(diǎn)"之"字型；停留時(shí)間為O-lOOms;
步驟四、通過(guò)操作所述控制系統(tǒng)控制全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人的行走小 車沿所述導(dǎo)向線行走，通過(guò)固定在所述行走小車上的半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī) (2)進(jìn)行焊接，其焊接過(guò)程包括以下步驟
(a) 對(duì)所述焊口進(jìn)行清潔和預(yù)熱后，按步驟三中所記憶的工藝參數(shù) 進(jìn)行根焊；
(b) 人為調(diào)整工藝參數(shù)或由所述控制系統(tǒng)自動(dòng)選取工藝參數(shù)進(jìn)行填 充層焊接，直至焊至焊口深度為0. 5~3. Onmi處；
(c) 人為調(diào)整工藝參數(shù)或由所述控制系統(tǒng)自動(dòng)選取工藝參數(shù)進(jìn)行蓋
面層的排道與焊接。
步驟一中所述的被焊接件為直徑0》2SOOmm且壁厚5 > 3. Omm的磁性
材料制大口徑管道或儲(chǔ)罐。
步驟一中所述被焊接件的材料為SUMITEN510-TMC鋼，步驟三中所述 的自保護(hù)焊絲為JC-29Nil且其直徑為02. Omm。
步驟一中所述被焊接件的材料為SUMITEN610-TMC鋼，步驟三中所述 的自保護(hù)焊絲為直徑02. Omm的自保護(hù)焊絲JC-30或直徑0V64〃 mm的自 保護(hù)焊絲E71T8-K6。
步驟(a)中所述的根焊為單道焊，步驟(b)中的填充層焊接為單道 和多道焊，步驟(c)中所述的蓋面焊為單道或多道焊。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)，1、適合于任何位置的焊接。 解決了埋弧焊焊接位置受限的問(wèn)題。2、采用自保護(hù)焊的焊接方法，不使 用氣體，從而解決了氣體保護(hù)焊和雙保護(hù)焊在橫焊、立焊、仰焊特別是仰 焊位置易堵塞焊槍的問(wèn)題。3、釆用無(wú)導(dǎo)軌光電跟蹤技術(shù)，搡作靈活。從 而解決了過(guò)去自動(dòng)焊采用的導(dǎo)軌跟蹤無(wú)法進(jìn)行曲線焊縫的焊接問(wèn)題、大管 徑彎管環(huán)縫的焊接問(wèn)題；不同于導(dǎo)軌式自動(dòng)焊，對(duì)焊口接頭的加工沒(méi)有特別的要求，使現(xiàn)場(chǎng)的裝配易于滿足。4、設(shè)備的重量輕，操作系統(tǒng)僅有22kg, 適合于現(xiàn)場(chǎng)安裝作業(yè)；而工廠廣泛應(yīng)用的自動(dòng)焊設(shè)備，往往最輕幾百公斤， 有些設(shè)備則重達(dá)幾噸。5、使用的材料品種單一，不使用保護(hù)氣體，便于 偏遠(yuǎn)地區(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)的材料釆購(gòu)和管理。6、操作簡(jiǎn)單，易于掌握。在焊接 規(guī)范確定后， 一般人員一個(gè)工作曰即可掌握，減少了大量的費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、 費(fèi)錢的培訓(xùn)工作。7、生產(chǎn)效率高，約為手工電弧焊的3~5倍，可以大量 的節(jié)約人工成本。8、材料的使用效率高，焊條電弧焊的熔敷率在48% ~ 60%之間。如果釆用自保護(hù)全位置自動(dòng)焊，使用①2. Omm的焊絲，其熔敷 效率則在78% ~81%之間。9、屬機(jī)械操作，焊接時(shí)熱輸入量即線能量易 于控制，且焊縫成型美觀，易于保證焊縫接頭質(zhì)量。10、焊接電壓低，在 250A焊接電流時(shí)，只有17- 19V,是其它焊接方法的60%左右，節(jié)約能源。 11、焊接電壓低，避免了觸電傷亡。因是機(jī)械操作，無(wú)需人員連續(xù)地近距 離對(duì)熔池進(jìn)行觀察，有利于焊工的身體健康。12、適用范圍廣，適用于直 徑0》25OOmm、厚度5 > 3. Omm磁性材料制的大口徑管道或儲(chǔ)罐，并且適 用于厚度不小于3mm的磁性材料的V、雙V、 IK T、 I等不同坡口形式的焊 接，能夠進(jìn)行平面或曲面的任意位置(全位置)和任意方向進(jìn)行打底、填 充和蓋面焊接，即能在直線、平面曲線、弧面曲線、球面曲線等進(jìn)行直線 或曲線焊口的焊接，具體是能夠進(jìn)行上向、下向、傾斜上向、傾斜下向等 不同焊接方向的焊接及進(jìn)行平焊、橫焊、立焊、仰焊等任意焊接位置的焊 接。13、本發(fā)明的焊接工藝參數(shù)為模糊記憶，因而在釆用該工藝方法時(shí)， 當(dāng)給予開(kāi)始焊接指令，卻無(wú)焊接工藝參數(shù)的指令，則設(shè)備可根據(jù)已經(jīng)焊接 過(guò)的最相近的焊口斷面焊接時(shí)所記憶的參數(shù)進(jìn)行焊接。綜上，本發(fā)明具有 適用廣泛、操作靈活、易于掌握、管理方便、效率高、能耗低、坡口無(wú)特 別裝配及加工要求、焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)安全性好、有利于 職工的身心健康等眾多優(yōu)點(diǎn)；隨著生產(chǎn)的人工工資不斷上漲的影響，效率 的優(yōu)勢(shì)將會(huì)突顯出來(lái)，隨著材料及設(shè)備生產(chǎn)的發(fā)展及批量化生產(chǎn)，其價(jià)格 必將大量降低，工程成本也必將大為降低。在將來(lái)的野外偏遠(yuǎn)地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)施工中，必將得到廣泛地應(yīng)用。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖l為本發(fā)明所用無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明延時(shí)斷弧電路的電路原理圖。
圖3為本發(fā)明第一實(shí)施方式所用被焊接件焊縫的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本發(fā)明第二實(shí)施方式所用被焊接件焊縫的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
l一全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人；2 —半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)；3—送絲機(jī)；
4一被焊接件； 5—根焊焊縫； 6—填充層焊縫；
7 —蓋面焊焊縫； 8 —背縫焊焊縫。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖1所示，本發(fā)明所用無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置包括全位
置自動(dòng)焊接機(jī)器人1、由全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人1帶動(dòng)進(jìn)行焊接的半自動(dòng) 自保護(hù)焊機(jī)2以及與半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)2相接的送絲機(jī)3。其中，所述全
位置自動(dòng)焊接機(jī)器人l包括控制系統(tǒng)、與所述控制系統(tǒng)相接的光電跟蹤裝 置及其反饋裝置、由所述控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的行走小車、對(duì)所述行走小車 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及將所述行走小車粘附固定在其所移動(dòng)通道上的 磁吸裝置，所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)2的焊槍固定在全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人 1的行走小車上。所述送絲機(jī)3內(nèi)部設(shè)置有與送絲通斷電路相配合使用的 延時(shí)斷弧電路。本實(shí)施例中，所述全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人1為BIPT-5型 焊接機(jī)器人，半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)2為MPS-500半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)，送絲機(jī) 3為XG—90送絲機(jī)，并且所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)2的焊槍為直焊槍。
結(jié)合圖2,所述延時(shí)斷弧電路包括光電耦合器，所述光電耦合器由一發(fā)光二極管和一三極管組成；所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)2的正負(fù)電源端分別
與送絲機(jī)3的正負(fù)電源端相接且半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)2的電源電壓為UV。 所述發(fā)光二極管的陰極接送絲機(jī)3的負(fù)電源端，發(fā)光二極管DO的陽(yáng)極經(jīng) 電阻R2后接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)Kl,所述啟動(dòng)開(kāi)關(guān)Kl的另一端接至送絲機(jī)3的正電 源端，發(fā)光二極管D0的陰極分別經(jīng)電阻R3和二極管D2后接極性電容C1 的正極端，所述極性電容C1的負(fù)極端接地；所述三極管的集電極經(jīng)二極 管Dl后接設(shè)置在送絲機(jī)3內(nèi)部的送絲通斷開(kāi)關(guān)且其集電極經(jīng)電阻R1后接 設(shè)置在送絲機(jī)3內(nèi)部的一正+ 12V電壓端，所述三極管的發(fā)射極接地。所述 光電耦合器為T(mén)LP521-1光電耦合器即芯片Ul。
在MPS-500半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)停止焊接時(shí)，送絲通斷開(kāi)關(guān)斷開(kāi)停止送 絲，但此時(shí)，電阻R3和極性電容C1中還存有電量，該部分電量則持續(xù)給 MPS-500半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行供電，從而實(shí)現(xiàn)了延時(shí)斷弧功能，防止在 焊接結(jié)束時(shí)，焊絲扎進(jìn)熔池，最終使得所述行走小車不能移動(dòng)。
結(jié)合圖3,所述無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置的焊接工藝，包括 以下步驟
步驟一、在被焊接件4的焊接接頭邊緣粘貼全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人1 光電跟蹤導(dǎo)向用的導(dǎo)向線。所述被焊接件4為直徑0》2SOOmm且壁厚5 > 3. Oram的磁性材料制大口徑管道或儲(chǔ)罐。本實(shí)施例中，所述被焊接件4的 材料為Sl)MITEN510-TMC鋼。
步驟二、全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人1通過(guò)所述光電跟蹤裝置跟蹤所述導(dǎo) 向線并掃描焊接接頭的焊口斷面尺寸以及所述焊口斷面與導(dǎo)向線的相對(duì) 位置，并進(jìn)行自動(dòng)模糊記憶。
步驟三、根據(jù)所述光電跟蹤裝置的掃描結(jié)果向所述控制系統(tǒng)中輸入焊 接工藝參數(shù)，或者由所述控制系統(tǒng)根據(jù)光電跟蹤裝置的掃描結(jié)果自動(dòng)選取 焊接工藝參數(shù)，并進(jìn)行自動(dòng)模糊記憶；
所輸入或自動(dòng)選取的焊接工藝參數(shù)為所用焊接材料為自保護(hù)焊絲； 焊接電流175 - 250A;焊接電壓為17.0~19.5V;送絲速度為90 ~135cm/min;焊接速度為5. 6 ~ 20 cm/min;焊絲外伸長(zhǎng)度為17 ~ 25mm;擺 幅方式為直線、"之"字型和帶點(diǎn)"之"字型；停留時(shí)間為0~100ms。本 實(shí)施例中，本步驟中所述的自保護(hù)焊絲為JC-29Nil且其直徑為02. Omm。
步驟四、通過(guò)操作所述控制系統(tǒng)控制全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人1的行走 小車沿所述導(dǎo)向線行走，通過(guò)固定在所述行走小車上的半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī) 2的焊槍進(jìn)行焊接，其焊接過(guò)程包括以下步驟
第一、對(duì)所述焊口進(jìn)行清潔和預(yù)熱后，按步驟三中所記憶的工藝參數(shù) 進(jìn)行根焊，形成根焊焊縫5;本步驟中所述的根焊為單道焊。
第二、人為調(diào)整工藝參數(shù)或由所述控制系統(tǒng)自動(dòng)選取工藝參數(shù)進(jìn)行填 充層焊接，直至焊至焊口深度為0. 5~3. Omm處，形成填充層焊縫6;本步 驟中的填充層焊接為單道和多道焊。本實(shí)施例中，本步驟中的填充層焊接 為單道和雙道焊。
第三、人為調(diào)整工藝參數(shù)或由所述控制系統(tǒng)自動(dòng)選取工藝參數(shù)進(jìn)行蓋 面層的排道與焊接，形成蓋面焊焊縫7;本步驟中所述的蓋面焊為單道或 多道焊。本實(shí)施例中，本步驟中所述的蓋面焊為雙道焊。
本實(shí)施例中，先按常規(guī)機(jī)械加工工藝在被焊接件4上加工坡口，被焊 接件4的材料為SUMITEN510-TMC控軋鋼，被焊接件4為管壁厚度為16mm 且管直徑為0 3100mm的大口徑管道，被焊接件4的焊接接口即焊口中間有 一條環(huán)縫，其坡口為內(nèi)坡口且坡口角度為60°，所述坡口處的鈍邊為0~ 2mm，坡口間隙為0 ~ 2mm。
具體焊接之前進(jìn)行劃線、下料、壓頭、卷制、拼裝、焊前檢驗(yàn)等且按
DL/T5017規(guī)范進(jìn)行，以保證所焊接大口徑管道管節(jié)的切割、打磨、直邊、
間隙以及錯(cuò)邊的質(zhì)量。
具體焊接時(shí)，將所焊接大口徑管道的管節(jié)立式放置(管軸線垂直地面)
待焊，焊接接頭處于橫焊位置；接著對(duì)焊接接頭進(jìn)行常規(guī)的清理和檢查， 粘貼導(dǎo)向跟蹤線即導(dǎo)向線；之后安裝調(diào)試設(shè)備，通過(guò)全位置自動(dòng)焊接機(jī)器 人l的光電跟蹤裝置掃描焊接接頭的坡口斷面，并由全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人1的控制系統(tǒng)進(jìn)行模糊記憶。
根據(jù)掃描結(jié)果，人為給定焊接工藝參數(shù)，進(jìn)行焊接。具體焊接工藝參
數(shù)如下焊接材料型號(hào)自保護(hù)焊絲JC-29Nil (本自保護(hù)焊絲在AWS A5. 29-2005中記錄為"E71T8-Nil")，其焊絲直徑為02. Omm，焊接電流 為200 ~ 225A，焊接電壓為18. 5~19. 5V，送絲速度為90 ~ 11 Ocm/min，焊 接速度為14~ 20 cm/min,焊絲外伸長(zhǎng)度為17 ~ 25mm，擺幅方式為直線或 "之"字型，停留時(shí)間為10 30ms。具體焊接過(guò)程中，采用多層多道焊接 方式進(jìn)行焊接， 一道焊接完成后，連續(xù)進(jìn)行第二道的焊接。待被焊接件4 正面焊接完成后，再對(duì)背面進(jìn)行碳弧氣刨清根和打磨，檢查無(wú)缺陷后，按 上述步驟進(jìn)行背縫焊接，形成背縫焊焊縫8。 實(shí)施例2
結(jié)合圖4,本實(shí)施例中，步驟一中所述被焊接件4的材料為 SUMITEN610-TMC鋼，步驟三中所述的自保護(hù)焊絲為直徑02. Omm的自保護(hù) 焊絲JC-30或直徑05/64〃 mm的自保護(hù)焊絲E71T8-K6。
首先，按常規(guī)機(jī)械加工工藝在被焊接件4上加工坡口，被焊接件4的 材料為SUMITEN610-TMC控軋鋼，被焊接件4為管壁厚度為50咖且管直徑 為①4000mm的大口徑管道，其坡口為不對(duì)稱雙面V型坡口，外坡口深度為 6rmn,其余深度全部為內(nèi)坡口。坡口角度為6(T,所述坡口處的鈍邊為0 2mm，坡口間隙為0~ 2mm。將大口徑管道管節(jié)水平放置(管軸線平行地面)， 進(jìn)行鋼管環(huán)縫的全位置焊接?？紤]上人、上設(shè)備及管節(jié)本身的剛度問(wèn)題， 在管道翻身之前，在管節(jié)的兩個(gè)管口，焊接支撐做腳手架。
具體焊接之前進(jìn)行劃線、下料、壓頭、卷制、拼裝、焊前檢驗(yàn)等且按
DL/T5017規(guī)范進(jìn)行，以保證所焊接大口徑管道管節(jié)的切割、打磨、直邊、 間隙以及錯(cuò)邊的質(zhì)量。
首先，進(jìn)行內(nèi)坡口焊接，焊接從底中開(kāi)始，沿焊口至右中再至頂中， 一般超過(guò)100~ 200mm，進(jìn)行上向爬坡立焊和爬坡仰焊。反向由頂中至左中 再至底中，進(jìn)行下向爬坡立焊和爬坡仰焊。直至焊滿內(nèi)坡口，進(jìn)行背縫的清根打磨，再進(jìn)行背縫的焊接。最終形成根焊焊縫5、填充層焊縫6、蓋 面焊焊縫7和背縫焊焊縫8。
掃描完成后，根據(jù)所掃描的坡口斷面尺寸，由手控裝置給定焊接工藝 參數(shù)。如果不給定焊接工藝參數(shù)，直接命令焊接，則設(shè)備將根據(jù)模糊記憶， 自動(dòng)選取已經(jīng)存儲(chǔ)的坡口斷面最相近的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接。在焊接過(guò) 程中，可根據(jù)人員的監(jiān)測(cè)情況，隨時(shí)進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整。具體焊接工藝
參數(shù)如下焊接材料型號(hào)為JC-30且焊絲直徑02. Omm，或?yàn)镋nT8-K6且 焊絲直徑為05/64〃 mm，焊接電流為190 ~ 250A，焊接電壓為17.5-24. OV, 送絲速度為90~ 135cm/min，焊接速度為5. 6 ~ 20 cm/min,焊絲外伸長(zhǎng)度 為20 25mm,擺幅方式為"之"字型或帶點(diǎn)"之"字型，停留時(shí)間為0~ lOOms。本實(shí)施例中，其余工藝步驟與實(shí)施例1相同。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是 根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu) 變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置，其特征在于包括全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人(1)、由全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人(1)帶動(dòng)進(jìn)行焊接的半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)(2)以及與半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)(2)相接的送絲機(jī)(3)，所述全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人(1)包括控制系統(tǒng)、與所述控制系統(tǒng)相接的光電跟蹤裝置及其反饋裝置、由所述控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的行走小車、對(duì)所述行走小車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及將所述行走小車粘附固定在其所移動(dòng)通道上的磁吸裝置，所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)(2)的焊槍固定在全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人(1)的行走小車上。
2. 按照權(quán)利要求l所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置，其特征 在于所述送絲機(jī)(3)內(nèi)部設(shè)置有與送絲通斷電路相配合使用的延時(shí)斷 弧電路。
3. 按照權(quán)利要求2所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置，其特征 在于所述全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人(1)為BIPT-5型焊接機(jī)器人，半自動(dòng) 自保護(hù)焊機(jī)(2)為MPS-500半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)，送絲機(jī)(3)為XG—90送絲機(jī)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置，其特征 在于所述延時(shí)斷弧電路包括光電耦合器，所述光電耦合器由一發(fā)光二極 管和一三極管組成；所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)(2)的正負(fù)電源端分別與送 絲機(jī)(3)的正負(fù)電源端相接且半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)(2)的電源電壓為15V;所述發(fā)光二極管的陰極接送絲機(jī)(3)的負(fù)電源端，發(fā)光二極管DO的 陽(yáng)極經(jīng)電阻R2后接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)K1，所述啟動(dòng)開(kāi)關(guān)K1的另一端接至送絲機(jī)(3) 的正電源端，發(fā)光二極管DO的陰極分別經(jīng)電阻R3和二極管D2后接極性 電容C1的正極端，所述極性電容C1的負(fù)極端接地；所述三極管的集電極 經(jīng)二極管Dl后接設(shè)置在送絲機(jī)(3)內(nèi)部的送絲通斷開(kāi)關(guān)且其集電極經(jīng)電 阻R1后接設(shè)置在送絲機(jī)(3)內(nèi)部的一正+12V電壓端，所述三極管的發(fā)射 極接地。
5. 按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置，其特征在于所述半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)(2)的焊槍為直焊 槍。
6. —種權(quán)利要求l所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置的焊接工 藝，其特征在于該工藝包括以下步驟步驟一、在被焊接件(4)的焊接接頭邊緣粘貼全位置自動(dòng)焊接機(jī)器 人(1)光電跟蹤導(dǎo)向用的導(dǎo)向線；步驟二、全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人(1)通過(guò)所述光電跟蹤裝置跟蹤所 述導(dǎo)向線并掃描焊接接頭的焊口斷面尺寸以及所述焊口斷面與導(dǎo)向線的 相對(duì)位置，并進(jìn)行自動(dòng)模糊記憶；步驟三、根據(jù)所述光電跟蹤裝置的掃描結(jié)果向所述控制系統(tǒng)中輸入焊 接工藝參數(shù)，或者由所述控制系統(tǒng)根據(jù)光電跟蹤裝置的掃描結(jié)果自動(dòng)選取 焊接工藝參數(shù)，并進(jìn)行自動(dòng)模糊記憶；所輸入或自動(dòng)選取的焊接工藝參數(shù)為所用焊接材料為自保護(hù)焊絲； 焊接電流175 - 250A;焊接電壓為17.0~19.5V;送絲速度為90 ~ 135cm/min;焊接速度為5. 6 ~ 20 cm/min;焊絲外伸長(zhǎng)度為17 ~ 25mm;擺 幅方式為直線、"之"字型和帶點(diǎn)"之"字型；停留時(shí)間為0~ 100ms;步驟四、通過(guò)操作所述控制系統(tǒng)控制全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人(1)的 行走小車沿所述導(dǎo)向線行走，通過(guò)固定在所述行走小車上的半自動(dòng)自保護(hù) 焊機(jī)(2)的焊槍進(jìn)行焊接，其焊接過(guò)程包括以下步驟(a) 對(duì)所述焊口進(jìn)行清潔和預(yù)熱后，按步驟三中所記憶的工藝參數(shù)進(jìn)行根焊；(b) 人為調(diào)整工藝參數(shù)或由所述控制系統(tǒng)自動(dòng)選取工藝參數(shù)進(jìn)行填 充層焊接，直至焊至焊口深度為0.5-3. Omm處；(c) 人為調(diào)整工藝參數(shù)或由所述控制系統(tǒng)自動(dòng)選取工藝參數(shù)進(jìn)行蓋面層的排道與焊接。
7. 按照權(quán)利要求6所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接工藝，其特征在于步驟一中所述的被焊接件(4)為直徑0》"OOmm且壁厚5 > 3. Omm 的磁性材料制大口徑管道或儲(chǔ)罐。
8. 按照權(quán)利要求6或7所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接工藝，其 特征在于步驟一中所述被焊接件(4)的材料為SUMITEN510-TMC鋼，步 驟三中所述的自保護(hù)焊絲為JC-29Nil且其直徑為02. Omm。
9. 按照權(quán)利要求6或7所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接工藝，其 特征在于步驟一中所述被焊接件(4)的材料為SUMITEN610-TMC鋼，步 驟三中所述的自保護(hù)焊絲為直徑02. Omm的自保護(hù)焊絲JC-3O或直徑05/64 "mm的自保護(hù)焊絲E71T8-K6。
10. 按照權(quán)利要求6或7所述的無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接工藝， 其特征在于步驟(a)中所述的根焊為單道焊，步驟(b)中的填充層焊 接為單道和多道焊，步驟(c)中所述的蓋面焊為單道或多道焊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)軌式自保護(hù)全位置自動(dòng)焊接裝置及其焊接工藝，其裝置包括全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人、由全位置自動(dòng)焊接機(jī)器人帶動(dòng)進(jìn)行焊接的半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)及送絲機(jī)。其焊接工藝包括以下步驟在焊接接頭邊緣粘貼光電跟蹤導(dǎo)向用的導(dǎo)向線；通過(guò)光電跟蹤裝置掃描焊接接頭的焊口斷面尺寸及焊口斷面與導(dǎo)向線的相對(duì)位置，并進(jìn)行自動(dòng)模糊記憶；根據(jù)掃描結(jié)果向控制系統(tǒng)中輸入焊接工藝參數(shù)，或由控制系統(tǒng)自動(dòng)選取焊接工藝參數(shù)，并進(jìn)行自動(dòng)模糊記憶；控制系統(tǒng)控制行走小車沿導(dǎo)向線行走，通過(guò)固定在行走小車上的半自動(dòng)自保護(hù)焊機(jī)的焊槍焊接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理且操作簡(jiǎn)便，在保證獲得優(yōu)良焊接接頭的同時(shí)，也能提高焊接效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度且節(jié)約工程成本。
文檔編號(hào)B23K9/10GK101433997SQ20081023266
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者林 周, 張育林, 楊黨輝, 盛連才, 袁文德 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電第三工程局有限公司