本發明專利技術公開了一種正交異性板U形肋角焊縫機器人焊接方法，其步驟包括：A、U形肋板單元的制備；B、將U形肋板單元卡固在反變形翻轉胎架上，采用機器人自動化焊接系統進行U形肋一側角焊縫的焊接；C、一側U形肋角焊縫焊完后，將反變形翻轉胎架翻轉至另一側U肋角焊縫成船位，進行U形肋另一側角焊縫的焊接。上述正交異性板U形肋角焊縫機器人焊接方法的專用設備，其包括機器人自動化焊接系統及反變形翻轉胎架，二者通過控制器實現自動化交互作業。本發明專利技術能夠解決現有技術的不足，保證U形肋角焊縫的焊接質量穩定性，提高生產效率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種正交異性板U形肋角焊縫的焊接工藝，尤其是一種鋼橋制造中橋面板U形肋角焊縫機器人焊接工藝。
技術介紹
目前正交異性板結構在大跨度鋼橋的橋面板設計上普遍采用。橋梁正交異性板結構就是為了增加橋面板、底板或腹板的剛度，在面板、底板或腹板上焊接一定數量的縱向和橫向加勁肋的結構。由于其剛度在互相垂直的兩個方向上有所不同，造成構造上的各向異 性。正交異性板上的縱向加勁肋一般采用U形肋或板肋。對于U形肋角焊縫的焊接，目前普遍采用氣體保護焊手工方法或配角焊縫跟蹤器焊接，受人為因素的影響，U形肋角焊縫的焊接質量有一定的波動，角焊縫的熔透深度不能穩定滿足達到U形肋板厚的80%的要求，且角焊縫的外觀成形難以保證一致性。在某些大型鋼橋制造過程中，手工操作的低效率也往往成為按期完成生產計劃的最大障礙。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種正交異性板U形肋角焊縫機器人焊接方法及其專用設備，能夠解決現有技術的不足，保證U形肋角焊縫的焊接質量穩定性，提高生產效率。為解決上述技術問題，本專利技術所采取的技術方案如下。正交異性板U形肋角焊縫機器人焊接方法，尤其適用于鋼橋的橋面板U形肋坡口角焊縫的自動化焊接，其步驟包括A、U形肋板單元的制備通過定位焊將U形肋固定在橋面板上制備U形肋板單元；B、將U形肋板單元卡固在反變形翻轉胎架上，U形肋板單元在反變形翻轉胎架上進行反變形，翻轉反變形翻轉胎架至U形肋角焊縫成船位，采用機器人自動化焊接系統的四個機器人焊接手進行U形肋一側角焊縫的焊接；C、一側U形肋角焊縫焊完后，將反變形翻轉胎架翻轉至另一側U肋角焊縫成船位，采用機器人自動化焊接系統的四個機器人焊接手進行U形肋另一側角焊縫的焊接。其中，步驟A “U形肋板單元的制備”的具體操作過程為A-UU形肋坡口加工、壓型首先將U形肋用鋼板搟平后按照U形肋展開寬度和長度并預留一定加工量進行下料，鋼板兩側銑邊并加工角焊縫坡口，然后在壓型機上壓制成U型；A_2、橋面板下料將橋面板撤平后下料；A-3、待焊接區域清理將U形肋、橋面板上待焊接區域及兩側待焊接范圍內的鐵銹、油污、水分等焊接有害物清除干凈；A_4、U形肋板單元的組裝在橋版面上畫制U形肋組裝定位線，然后按照定位線進行U形肋組裝，并進行定位焊，即形成完整的U形肋板單元。步驟B、C的焊接工藝中采用優化的氣體保護焊絲，選用標準為采用飛濺小、送絲穩定、藥皮少的氣體保護焊桶裝焊絲。步驟B、C的焊接工藝中采用優化的U形肋角焊縫工藝參數焊接電流280 340A、電弧電壓32 36V、焊速22 28m/h、保護氣體流量15 25L/min。步驟B、C的焊接工藝要求有效保證U形肋角焊縫熔透深度不小于U形肋板厚的80%，U形肋坡口鈍邊P=Imm,坡口角度α =50°，根部組裝間隙控制在O. 5mm內，外觀成型良好。上述正交異性板U形肋角焊縫機器人焊接方法的專用設備，其包括機器人自動化焊接系統及反變形翻轉胎架，二者通過控制器實現自動化交互作業；其中， 所述機器人自動化焊接系統包括工作平臺、設置在工作平臺上的移動裝置以及設置在移動裝置上的兩套獨立的懸臂行走機構，每套懸臂行走機構上設置兩支機器人焊接手；機器人焊接手之間通過有線或無線方式進行實時通信，根據其中一個焊接手的施焊情況對另一個焊接手進行實時修正，實現互補焊接作業；所述反變形翻轉胎架包括墩座、鉸接設置在墩座上的翻轉架及設置在翻轉架兩端的兩組壓緊爪，翻轉架及壓緊爪上分別設置翻轉液壓缸及壓緊液壓缸作為其動力裝置。所述機器人自動化焊接系統還包括機器人總控制柜、焊接電源、焊絲桶和焊接冷卻系統。所述機器人自動化焊接系統的工作平臺上容置至少兩組U形肋板單元，每組U形肋板單元對應多組反變形翻轉胎架，控制器對多組反變形翻轉胎架進行自動控制，當機器人焊接手焊接一個反變形翻轉胎架上的U形肋板單元時，在其他的反變形翻轉胎架上對U形肋板單元進行卡固定位，實現整機不間斷焊接作業。所述機器人自動化焊接系統還包括機器人示教編程器，其具有操作模式轉換、暫停、急停功能；其編程方式采用示教菜單提示人機對話方式，完成坐標系選擇、各示教點修改、各軸點動操作，并對焊接速度、焊接電壓、焊接電流在工作或停止狀態進行微調修改；實現關節運動圓弧及曲線差補功能，并顯示機器人本體和周邊設備的報警、自診斷內容記錄。所述機器人自動化焊接系統還包括高性能電弧傳感跟蹤系統，其監測焊接過程中機器人焊接手的擺動，感知焊接電流和電弧電壓的變化，實現對焊縫的跟蹤，同時對跟蹤結果產生記憶，在往復多層多道焊中，利用在先焊接工序時獲取的傳感信息，經控制器整理計算，實時調整后續焊接工序。采用上述技術方案所產生的有益效果在于本專利技術實現了板單元船位翻轉與機器人焊接自動化控制為一體，在國內和國際鋼橋制造領域首次提出，并進行了試驗研究，在同行業技術領先，構思獨特、巧妙，具有巨大應用價值和市場前景，其有益效果分述如下①由于將正交異性板U形肋角焊縫焊接機器人與反變形翻轉胎相結合，采用了正交異性板U形肋角焊縫機器人自動化反變形焊接技術，鋼橋結構的焊接質量具有很大改善，生產效率明顯提高，實用性強，具有很高的經濟效益和社會效益；②所述機器人自動化焊接系統設置兩套懸臂行走機構，每套懸臂行走機構上設置兩支機器人焊接手；一方面可以實現多進程焊接作業，焊接效率明顯提高；另一方面，藉助高性能電弧傳感跟蹤系統及控制器，實現不同機器人焊接手之間的實時通信，根據其中一個焊接手的施焊情況對另一個焊接手進行實時修正，實現互補焊接作業，焊接質量明顯提聞;③機器人自動化焊接系統的工作平臺上容置至少兩組U形肋板單元，每組U形肋板單元對應多組反變形翻轉胎架，控制器對多組反變形翻轉胎架進行自動控制，當機器人焊接手焊接一個反變形翻轉胎架上的U形肋板單元時，在其他的反變形翻轉胎架上對U形肋板單元進行卡固定位，實現整機不間斷焊接作業；④本專利技術所采用的高新能電弧傳感跟蹤系統，靠電弧本身進行傳感，不需要在焊槍上安裝外部傳感器，是一種適用性很好的傳感形式，結合控制器，可以對焊縫偏移或工件安裝誤差進行實時檢測、機器人自動跟蹤補正；⑤本專利技術的機器人示教編程器具有操作模式轉換、暫停、急停功能，能夠完成坐標系選擇、各示教點修改、各軸點動操作，并對焊接速度、焊接電壓、焊接電流在工作或停止狀態進行微調修改，實現關節運動圓弧及曲線差補功能，并顯示機器人本體和周邊設備的報警、自診斷內容記錄； ⑥本專利技術的反變形翻轉胎架采用雙液壓控制，驅動精確，與控制器通信方便，便于自動化操作；⑦焊接過程中采用飛濺小、送絲穩定、藥皮少的氣體保護焊桶裝焊絲，能夠發揮機器人焊接的最佳效果，保證焊接質量；⑧通過大量的焊接試驗優化焊接工藝參數焊接電流280 340A、電弧電壓32 36V、焊速22 28m/h、保護氣體流量15 25L/min，對于保證焊接質量的穩定性具有十分重要的意義；⑨設置U形肋坡口鈍邊P=Imm,坡口角度α =50°，根部組裝間隙控制在O. 5mm內，有效保證U形肋角焊縫熔透深度不小于U形肋板厚的80%，外觀成型良好。附圖說明圖I是U形肋板單元的結構示意圖。圖2是本專利技術專用設備的整體結構示意圖。圖3是反變形翻轉胎架的結構示意圖。圖4是U形肋角焊縫的坡口形式和熔敷簡圖。圖5是本專利技術的工藝步驟簡圖。圖中1、橋面本文檔來自技高網...
【技術保護點】
正交異性板U形肋角焊縫機器人焊接方法，尤其適用于鋼橋的橋面板U形肋坡口角焊縫的自動化焊接，其特征步驟包括：A、U形肋板單元的制備：通過定位焊將U形肋（2）固定在橋面板（1）上制備U形肋板單元（3）；B、將U形肋板單元（3）卡固在反變形翻轉胎架（4）上，U形肋板單元（3）在反變形翻轉胎架（4）上進行反變形，翻轉反變形翻轉胎架（4）至U形肋角焊縫成船位，采用機器人自動化焊接系統的四個機器人焊接手（54）進行U形肋（2）一側角焊縫的焊接；C、一側U形肋角焊縫焊完后，將反變形翻轉胎架（4）翻轉至另一側U肋角焊縫成船位，采用機器人自動化焊接系統的四個機器人焊接手（54）進行U形肋（2）另一側角焊縫的焊接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐向軍，胡廣瑞，范軍旗，劉壯，劉振剛，曹磊，馬立鵬，高建忠，劉洪柱，
申請(專利權)人：中鐵山橋集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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