本发明专利技术公开了一种正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法，其步骤包括：A、U形肋板单元的制备；B、将U形肋板单元卡固在反变形翻转胎架上，采用机器人自动化焊接系统进行U形肋一侧角焊缝的焊接；C、一侧U形肋角焊缝焊完后，将反变形翻转胎架翻转至另一侧U肋角焊缝成船位，进行U形肋另一侧角焊缝的焊接。上述正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法的专用设备，其包括机器人自动化焊接系统及反变形翻转胎架，二者通过控制器实现自动化交互作业。本发明专利技术能够解决现有技术的不足，保证U形肋角焊缝的焊接质量稳定性，提高生产效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种正交异性板U形肋角焊缝的焊接工艺，尤其是一种钢桥制造中桥面板U形肋角焊缝机器人焊接工艺。
技术介绍
目前正交异性板结构在大跨度钢桥的桥面板设计上普遍采用。桥梁正交异性板结构就是为了增加桥面板、底板或腹板的刚度，在面板、底板或腹板上焊接一定数量的纵向和横向加劲肋的结构。由于其刚度在互相垂直的两个方向上有所不同，造成构造上的各向异 性。正交异性板上的纵向加劲肋一般采用U形肋或板肋。对于U形肋角焊缝的焊接，目前普遍采用气体保护焊手工方法或配角焊缝跟踪器焊接，受人为因素的影响，U形肋角焊缝的焊接质量有一定的波动，角焊缝的熔透深度不能稳定满足达到U形肋板厚的80%的要求，且角焊缝的外观成形难以保证一致性。在某些大型钢桥制造过程中，手工操作的低效率也往往成为按期完成生产计划的最大障碍。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法及其专用设备，能够解决现有技术的不足，保证U形肋角焊缝的焊接质量稳定性，提高生产效率。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法，尤其适用于钢桥的桥面板U形肋坡口角焊缝的自动化焊接，其步骤包括A、U形肋板单元的制备通过定位焊将U形肋固定在桥面板上制备U形肋板单元；B、将U形肋板单元卡固在反变形翻转胎架上，U形肋板单元在反变形翻转胎架上进行反变形，翻转反变形翻转胎架至U形肋角焊缝成船位，采用机器人自动化焊接系统的四个机器人焊接手进行U形肋一侧角焊缝的焊接；C、一侧U形肋角焊缝焊完后，将反变形翻转胎架翻转至另一侧U肋角焊缝成船位，采用机器人自动化焊接系统的四个机器人焊接手进行U形肋另一侧角焊缝的焊接。其中，步骤A “U形肋板单元的制备”的具体操作过程为A-UU形肋坡口加工、压型首先将U形肋用钢板擀平后按照U形肋展开宽度和长度并预留一定加工量进行下料，钢板两侧铣边并加工角焊缝坡口，然后在压型机上压制成U型；A_2、桥面板下料将桥面板撤平后下料；A-3、待焊接区域清理将U形肋、桥面板上待焊接区域及两侧待焊接范围内的铁锈、油污、水分等焊接有害物清除干净；A_4、U形肋板单元的组装在桥版面上画制U形肋组装定位线，然后按照定位线进行U形肋组装，并进行定位焊，即形成完整的U形肋板单元。步骤B、C的焊接工艺中采用优化的气体保护焊丝，选用标准为采用飞溅小、送丝稳定、药皮少的气体保护焊桶装焊丝。步骤B、C的焊接工艺中采用优化的U形肋角焊缝工艺参数焊接电流280 340A、电弧电压32 36V、焊速22 28m/h、保护气体流量15 25L/min。步骤B、C的焊接工艺要求有效保证U形肋角焊缝熔透深度不小于U形肋板厚的80%，U形肋坡口钝边P=Imm,坡口角度α =50°，根部组装间隙控制在O. 5mm内，外观成型良好。上述正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法的专用设备，其包括机器人自动化焊接系统及反变形翻转胎架，二者通过控制器实现自动化交互作业；其中， 所述机器人自动化焊接系统包括工作平台、设置在工作平台上的移动装置以及设置在移动装置上的两套独立的悬臂行走机构，每套悬臂行走机构上设置两支机器人焊接手；机器人焊接手之间通过有线或无线方式进行实时通信，根据其中一个焊接手的施焊情况对另一个焊接手进行实时修正，实现互补焊接作业；所述反变形翻转胎架包括墩座、铰接设置在墩座上的翻转架及设置在翻转架两端的两组压紧爪，翻转架及压紧爪上分别设置翻转液压缸及压紧液压缸作为其动力装置。所述机器人自动化焊接系统还包括机器人总控制柜、焊接电源、焊丝桶和焊接冷却系统。所述机器人自动化焊接系统的工作平台上容置至少两组U形肋板单元，每组U形肋板单元对应多组反变形翻转胎架，控制器对多组反变形翻转胎架进行自动控制，当机器人焊接手焊接一个反变形翻转胎架上的U形肋板单元时，在其他的反变形翻转胎架上对U形肋板单元进行卡固定位，实现整机不间断焊接作业。所述机器人自动化焊接系统还包括机器人示教编程器，其具有操作模式转换、暂停、急停功能；其编程方式采用示教菜单提示人机对话方式，完成坐标系选择、各示教点修改、各轴点动操作，并对焊接速度、焊接电压、焊接电流在工作或停止状态进行微调修改；实现关节运动圆弧及曲线差补功能，并显示机器人本体和周边设备的报警、自诊断内容记录。所述机器人自动化焊接系统还包括高性能电弧传感跟踪系统，其监测焊接过程中机器人焊接手的摆动，感知焊接电流和电弧电压的变化，实现对焊缝的跟踪，同时对跟踪结果产生记忆，在往复多层多道焊中，利用在先焊接工序时获取的传感信息，经控制器整理计算，实时调整后续焊接工序。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本专利技术实现了板单元船位翻转与机器人焊接自动化控制为一体，在国内和国际钢桥制造领域首次提出，并进行了试验研究，在同行业技术领先，构思独特、巧妙，具有巨大应用价值和市场前景，其有益效果分述如下①由于将正交异性板U形肋角焊缝焊接机器人与反变形翻转胎相结合，采用了正交异性板U形肋角焊缝机器人自动化反变形焊接技术，钢桥结构的焊接质量具有很大改善，生产效率明显提高，实用性强，具有很高的经济效益和社会效益；②所述机器人自动化焊接系统设置两套悬臂行走机构，每套悬臂行走机构上设置两支机器人焊接手；一方面可以实现多进程焊接作业，焊接效率明显提高；另一方面，藉助高性能电弧传感跟踪系统及控制器，实现不同机器人焊接手之间的实时通信，根据其中一个焊接手的施焊情况对另一个焊接手进行实时修正，实现互补焊接作业，焊接质量明显提闻;③机器人自动化焊接系统的工作平台上容置至少两组U形肋板单元，每组U形肋板单元对应多组反变形翻转胎架，控制器对多组反变形翻转胎架进行自动控制，当机器人焊接手焊接一个反变形翻转胎架上的U形肋板单元时，在其他的反变形翻转胎架上对U形肋板单元进行卡固定位，实现整机不间断焊接作业；④本专利技术所采用的高新能电弧传感跟踪系统，靠电弧本身进行传感，不需要在焊枪上安装外部传感器，是一种适用性很好的传感形式，结合控制器，可以对焊缝偏移或工件安装误差进行实时检测、机器人自动跟踪补正；⑤本专利技术的机器人示教编程器具有操作模式转换、暂停、急停功能，能够完成坐标系选择、各示教点修改、各轴点动操作，并对焊接速度、焊接电压、焊接电流在工作或停止状态进行微调修改，实现关节运动圆弧及曲线差补功能，并显示机器人本体和周边设备的报警、自诊断内容记录； ⑥本专利技术的反变形翻转胎架采用双液压控制，驱动精确，与控制器通信方便，便于自动化操作；⑦焊接过程中采用飞溅小、送丝稳定、药皮少的气体保护焊桶装焊丝，能够发挥机器人焊接的最佳效果，保证焊接质量；⑧通过大量的焊接试验优化焊接工艺参数焊接电流280 340A、电弧电压32 36V、焊速22 28m/h、保护气体流量15 25L/min，对于保证焊接质量的稳定性具有十分重要的意义；⑨设置U形肋坡口钝边P=Imm,坡口角度α =50°，根部组装间隙控制在O. 5mm内，有效保证U形肋角焊缝熔透深度不小于U形肋板厚的80%，外观成型良好。附图说明图I是U形肋板单元的结构示意图。图2是本专利技术专用设备的整体结构示意图。图3是反变形翻转胎架的结构示意图。图4是U形肋角焊缝的坡口形式和熔敷简图。图5是本专利技术的工艺步骤简图。图中1、桥面本文档来自技高网...
【技术保护点】
正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法，尤其适用于钢桥的桥面板U形肋坡口角焊缝的自动化焊接，其特征步骤包括：A、U形肋板单元的制备：通过定位焊将U形肋（2）固定在桥面板（1）上制备U形肋板单元（3）；B、将U形肋板单元（3）卡固在反变形翻转胎架（4）上，U形肋板单元（3）在反变形翻转胎架（4）上进行反变形，翻转反变形翻转胎架（4）至U形肋角焊缝成船位，采用机器人自动化焊接系统的四个机器人焊接手（54）进行U形肋（2）一侧角焊缝的焊接；C、一侧U形肋角焊缝焊完后，将反变形翻转胎架（4）翻转至另一侧U肋角焊缝成船位，采用机器人自动化焊接系统的四个机器人焊接手（54）进行U形肋（2）另一侧角焊缝的焊接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐向军，胡广瑞，范军旗，刘壮，刘振刚，曹磊，马立鹏，高建忠，刘洪柱，
申请(专利权)人：中铁山桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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