• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

液压支架焊接机器人来了!

2017-08-02

  近几年来,中国工业正在进行着一场“机器人化”的革命,特别是在弧焊领域,2005年以后,机器人以平均每年130%的速度递增。


  据统计,到2007年底全世界在役的焊接机器人安装总量已接近40万台。焊接机器人作为一种先进的焊接设备,其应用得到了大力推广,是我国焊接业进入自动化时代的一个重要标志。


  随着科技水平的进步,人们对焊接质量的要求也越来越高。但现有液压支架生产与机器人自动化焊接在工艺顺序、精度控制、生产效率等方面存在诸多兼容性问题。


  液压支架智能焊接系统关键技术及其逻辑关系


  这是天地科技股份有限公司开采设计事业部任怀伟在新近发表的《液压支架机器人智能焊接生产线研发与应用》中指出的液压支架机器人智能焊接系统构成。其中机器人焊接系统是液压直接智能化焊接研究的核心。


  2015年,由天地科技股份有限公司与山能重装集团新汶分公司共同承担的“高端液压支架智能焊接加工车间”项目顺利通过国家验收,该项目成为国内首套煤机装备液压支架智能焊接生产线。


  该车间自2015年3月起至2015年8月,经过6个月的工业性试运行,累计完成6种型号液压支架主筋贴板、连杆及结构件(顶梁、掩护梁及底座)共计10 000余件的焊接。液压支架年生产能力可达到2 000架,效率较人工焊接提高100%,操作人员减少70%。


  项目创新开发了大型结构件机器人焊接专业控制程序,攻克了分层多道焊接、激光传感、格子间变形适应性等关键技术。这在任怀伟的研究中也有详细的说明。


  分层多道焊接程序及数据库


  人工焊接通常都是先对所有焊缝进行整体打底,再进行盖面焊接。即先焊接所有焊缝的第1道焊缝,再完成所有焊缝的盖面焊接。但目前机器人无法实现这一功能。为了解决这一问题,开发了焊接液压支架专用的分层多道焊接程序及数据库。数据库可同时记录最多10条焊缝的打底焊信息,并将自动生成的盖面焊接的每一道焊接工艺参数写入数据库,且与其所属焊缝的焊接顺序一一对应,从而实现分层多道焊接。解决了集中焊接局部焊缝造成的热输入量过大的问题,从而减小焊接变形及内应力,有效改善结构件的焊后力学状态。


  格子间变形适应性技术


  改变4条焊缝独立焊接的方式,将格子间底部焊缝作为1条完整焊缝,通过检测格子间对角线长度来判断焊缝尺寸变化,有效提升检测及焊接效率;同时将起弧点设置在焊缝中央,减少应力集中。


  激光跟踪技术


  首次将激光焊缝跟踪技术应用于液压支架结构件外焊缝焊接。激光跟踪传感器被安装在焊枪上端,通过捕捉焊缝反射的条纹,计算生成焊缝截面尺寸。基于液压支架焊缝成型特征,激光传感器只扫描焊缝起点、终点和中间3个位置的信息,差值形成整条焊缝的实际形状,作为焊接过程中调节焊接参数(焊接速度、填充量)的依据。


  在解决技术难题的同时,还研发了与之相适应的硬件系统,包括与机器人焊接控制系统配套的外部轴、工件夹具、生产线、物流等子系统及装置,从而实现液压支架结构件焊接、翻转、上下料、运输等工艺流程的自动化。


  作者简介:任怀伟(1980—),男,河北廊坊人,副研究员,博士。Tel:010-84263142,E-mail:renhuaiwei@tdkcsj.com


论文链接
  责任编辑:宫在芹
今日专家

陈金友、1975年出生,安徽芜湖人,毕业于中国地质大学,正高级职称,主要...

亮点论文

基于2010和2018年专利交易数据,融合GIS空间分析、空间自相关、社会网络分析方法,对黄河流域市际技术转移的空间分布格局及社会网络结构特征进行研究。结果表明:①...

今日企业

主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联