文档介绍：往第卷石油矿场机械
第期第页,:~
文章编号:
管道插接专用焊接机器人系统
任福深,董峰,侯永强,王晶,任永良
.东北石油大学,黑龙江大庆,;.大庆油田有限责任公司第二采油厂,黑龙江大庆,
摘要:针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,研制了一款专用的开放式焊接机器人系统。在对焊
接任务和机器人运动分析的基础上,设计了管道插接专用的轴焊接机器人,建立了焊缝位置模
型、焊接速度模型。采用控制模式,建立机器人的开放式控制系统。系统中以在
机中开发的软件平台对焊接工艺参数进行管理,以多轴运动控制器作为焊接机器人各个关
节的运动控制核心,实现了整个机器人系统的控制。焊接试验结果表明,该焊接机器人系统能够实
现管道插接焊缝的焊接工艺。
关键词:焊接机器人系统;相贯线焊缝;专用;开放式
中图分类号:. 文献标识码:
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在石油化工、锅炉等行业中,管道插接是普遍采焊缝的特殊焊接工艺进行工艺设置。本文针对管道
用的接管形式,也构成油气长输管道的重要组成部插接的特种焊接工艺,研制了一种开放式管道插接
分。由于焊缝特征是厚壁大管径的相贯线焊缝, 焊接机器人系统。该系统采用多轴运动控制器
因此焊接周期长,劳动强度大,生产效率低,焊接质—作为
量不稳定。现有从国外引进的焊接机器人,均采用焊接机器人各个关节的运动控制核心,采用机
了封闭式控制器结构,开放性差,很难针对管道插接焊接工艺参数进行管理。焊接过程中,焊接机器人
收稿日期:一
基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目
作者简介:任福深一,男,辽宁辽阳人,副教授,在站博士后,主要从事石油矿场机械及其控制研究,—:
.。
第卷第期任福深,等:管道插接专用焊接机器人系统
以管道内壁作为锚固对象,以管道轴线为旋转中心, 以支管轴线为转动中心的焊接机器人腰部
在不采用变位机的情况下实现了管道插接相贯线焊的旋转运动。因为机器人安装在管道顶部并以支管
缝的焊接工艺。内壁为锚固的对象,因此腰部转动中心与管道同心,
要求机器人具有一个腰部旋转运动的自由度。
焊接任务及运动分析
焊接机器人焊枪相对焊缝位置的运动。结
. 焊接任务分析合焊接机器人的腰部旋转运动,此处需要机器人具
管道插接模型如图, 和分别为主管和支有个自由度的运动。
管的半径通常为主管的内径,,一为支管的外径; 焊枪姿态的调整运动。焊枪姿态的调整通
为相贯角;为偏心距。常需要个自由度,由于焊丝是轴性回转体,因此此
处只需要焊接机器人具有个自由度。可见,该专
用焊接机器人至少需要个自由度才能完成管道插
接相贯线焊缝的焊接任务,如表。
《—\/.⋯表焊接机器人所需运动
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图管道插接模型
系统组成及工作原理
焊缝是由个不同半径的管道插接而成的相贯
. 总体结构
线焊缝,焊接过程中要求焊枪具有很好的位置特性
焊接机器人系统主要由接机器人、焊接电源
和姿态特性;此外,在实际工况中是多个支管与主管
系统和控制系统大部分组成。焊接机器人是根据
相