一種用于大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件的焊縫自動(dòng)跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)件焊接加工領(lǐng)域，具體是一種用于大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件的焊縫實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由異形的曲板、直板、貼板、墊板、蓋板及各功能性成型件組成的具有網(wǎng)格形結(jié)構(gòu)特征的中厚板結(jié)構(gòu)件被稱之為大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件，其通常由焊接加工完成。由于異形結(jié)構(gòu)的存在，成型過(guò)程包含了修割、配做加工，使得裝配上形成誤差，造成焊縫位置和尺寸的變化，在采用自動(dòng)化焊接時(shí)，焊縫軌跡需要提前引導(dǎo)和跟蹤。公知的焊縫跟蹤技術(shù)，分為焊槍外掛跟蹤傳感設(shè)備和無(wú)外掛的弧壓跟蹤技術(shù)兩大類。
[0003]焊槍外掛跟蹤傳感設(shè)備:由于外掛的傳感元器件無(wú)法承受高溫弧光煙塵的長(zhǎng)時(shí)間作用，使得焊接傳感器防護(hù)尺寸大，相對(duì)于網(wǎng)格型箱形結(jié)構(gòu)件而言，內(nèi)部方格空間狹小，傳感器需要在前后左右下5個(gè)方位安裝，形成大的避讓盲區(qū)，使得箱格底部能夠施焊的焊縫很短，無(wú)法有效應(yīng)用。
[0004]弧壓跟蹤技術(shù):由于弧壓跟蹤技術(shù)能夠?qū)嵤┑膶?duì)象必須是同一特征的焊縫，面對(duì)異形結(jié)構(gòu)件具有曲形焊縫、貼板坡口焊縫、角焊縫并存的焊縫特征，單一的弧壓跟蹤方式無(wú)法完整統(tǒng)一適應(yīng)。
[0005]目前，大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件是采用人工示教方式完成焊縫軌跡的引導(dǎo)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接，由于人工示教在工位上占用有效時(shí)間，使自動(dòng)焊接設(shè)備有效利用率降低；同時(shí)示教的人工技能不同，造成焊接成型質(zhì)量不穩(wěn)定、焊接強(qiáng)度整體不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有焊縫跟蹤技術(shù)無(wú)法適應(yīng)高溫弧光煙塵及箱形方格的狹小空間限制和多種焊縫形式的統(tǒng)一跟蹤要求，以及人工示教無(wú)法保證焊縫成型質(zhì)量的缺點(diǎn)，提供一種大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件的全位置焊接實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件的焊縫實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤方法，采用如下步驟:
①、將組裝成型的大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件放置在自動(dòng)焊接工位上，啟動(dòng)自動(dòng)焊接設(shè)備，其所配置的焊槍依據(jù)預(yù)先設(shè)置的焊接程序自動(dòng)尋找到焊縫起點(diǎn)；同時(shí)，焊槍端部安裝的擺動(dòng)撞針在其驅(qū)動(dòng)裝置的作用下開(kāi)始反復(fù)斜向擺動(dòng)；
所述自動(dòng)焊接設(shè)備是由數(shù)控電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可以實(shí)現(xiàn)X/Y/Z三軸移動(dòng)以及X/Y/Z多軸旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)式焊接機(jī)械手所組成的設(shè)備，其執(zhí)行端部安裝焊槍、擺動(dòng)撞針及其驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行集成控制；
②、當(dāng)擺動(dòng)撞針擺碰到焊縫兩邊時(shí)，擺動(dòng)撞針擺幅數(shù)據(jù)被驅(qū)動(dòng)裝置上安裝的擺幅編碼器檢測(cè)系統(tǒng)記錄，并與設(shè)定的理論擺幅進(jìn)行比較，計(jì)算出擺幅差值，然后通過(guò)自動(dòng)焊接設(shè)備控制系統(tǒng)，按照擺幅差值調(diào)整焊槍位置，使焊槍處于焊縫施焊的正確位置； ③、焊槍位置調(diào)整正確后，按照焊接程序沿焊縫路徑起弧施焊；同時(shí)，擺動(dòng)撞針隨著焊槍移動(dòng)繼續(xù)反復(fù)斜向擺動(dòng)，擺碰焊縫兩邊，按照步驟②實(shí)時(shí)反饋擺幅信息，并實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置；當(dāng)在大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件內(nèi)腔方格內(nèi)施焊角焊縫時(shí)，擺動(dòng)撞針擺碰角焊縫垂直兩邊，由于具有斜向擺動(dòng)，在內(nèi)腔方格轉(zhuǎn)角處擺動(dòng)撞針能夠提前于焊槍而擺碰到側(cè)邊，從而能夠提前將擺碰側(cè)邊的擺幅信息按照步驟②進(jìn)行反饋，焊接程序依據(jù)擺幅邊界條件判別而實(shí)施轉(zhuǎn)角施焊程序，從而對(duì)結(jié)構(gòu)件內(nèi)腔方格周圈焊接實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤及焊接；當(dāng)對(duì)大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件外露坡口焊縫與角焊縫施焊時(shí)，由于擺動(dòng)撞針擺碰坡口焊縫坡口兩邊與角焊縫垂直兩邊，其擺幅有明顯不同，按照步驟②進(jìn)行反饋后，焊接程序能夠依據(jù)擺幅邊界條件而自動(dòng)判別實(shí)施坡口焊縫與角焊縫施焊程序，從而對(duì)結(jié)構(gòu)件外露坡口焊縫與角焊縫自動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)銜接，完成多種焊縫統(tǒng)一實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤及焊接；
重復(fù)以上步驟，直至焊接完成結(jié)構(gòu)件所有焊縫，從而對(duì)大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件多種焊縫全位置焊接實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用安裝在焊槍端部的擺動(dòng)撞針?lè)磸?fù)擺碰焊縫兩邊來(lái)反饋信息的技術(shù)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤。由于擺動(dòng)撞針的純機(jī)械特性，能夠與焊槍隨形制作，不受煙塵、弧光、焊縫邊界條件限制，占用空間小，解決了現(xiàn)有外掛跟蹤傳感設(shè)備無(wú)法適應(yīng)高溫弧光煙塵及箱形方格的狹小空間限制和無(wú)外掛的弧壓跟蹤技術(shù)無(wú)法適應(yīng)多種焊縫形式的統(tǒng)一跟蹤要求；而且擺動(dòng)撞針與焊槍同步工作，焊縫跟蹤不占用時(shí)間，使自動(dòng)焊接設(shè)備在線利用率由原來(lái)的70%提高為90% ;同時(shí)，擺動(dòng)撞針通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)反饋焊縫信息，與人工示教技能無(wú)直接必然聯(lián)系，因此能一直保持同質(zhì)量焊縫跟蹤，滿足產(chǎn)品焊接質(zhì)量穩(wěn)定性要求。
[0009]另外，實(shí)現(xiàn)上述功能的自動(dòng)焊接設(shè)備是由數(shù)控電機(jī)驅(qū)動(dòng)的通用數(shù)控設(shè)備，配以相應(yīng)的工裝夾具，對(duì)于本數(shù)控領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以采用多種數(shù)控結(jié)構(gòu)和編程形式實(shí)現(xiàn)。
[0010]本發(fā)明工藝合理、簡(jiǎn)潔，可操作性強(qiáng)，焊接質(zhì)量有保證，生產(chǎn)效率高，適于廣泛推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件組裝成型示意圖之一。
[0012]圖2為大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件組裝成型示意圖之二。
[0013]圖3為內(nèi)腔自動(dòng)焊接設(shè)備自動(dòng)跟蹤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為圖3的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5為網(wǎng)格內(nèi)腔焊縫自動(dòng)跟蹤過(guò)程示意圖。
[0016]圖6為蓋板自動(dòng)焊接設(shè)備自動(dòng)跟蹤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖7為箱形結(jié)構(gòu)外露焊縫自動(dòng)跟蹤過(guò)程示意圖。
[0018]圖8為擺動(dòng)撞針安裝在焊槍上的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖9為擺動(dòng)撞針安裝在焊槍上的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖10為齒輪軸在基座上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]1-平板；2~墊板;3_曲板;4_貝占板;5_直板;6_功能性部件-J-蓋板；8_焊槍；
9-驅(qū)動(dòng)裝置；10_擺幅編碼器檢測(cè)系統(tǒng)；11_控制系統(tǒng)；12_擺動(dòng)撞針；13_內(nèi)腔自動(dòng)焊接設(shè)備；14_網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件；15_自動(dòng)焊接工位；16-蓋板自動(dòng)焊接設(shè)備；17-箱形結(jié)構(gòu)件；18_變位焊接工位；19-連接板，20-轉(zhuǎn)軸，21-扇形齒輪，22-基座，23-齒輪軸，24-伺服電機(jī)，25-減速機(jī)，26-扭矩聯(lián)軸器，27-扭矩傳感器，28-軸承座，29-連接固定板，30-編碼器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作具體說(shuō)明。
[0023]如圖1?7所示，一種用于大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件的焊縫實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤方法，采用如下步驟:
①、(參照?qǐng)D1)按照大型復(fù)雜箱形結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)要求將其所含的平板1、墊板2、曲板3、貼板4、直板5及各功能性部件6組裝成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件。
[0024]②、(參照?qǐng)D3)將組裝成型的大型復(fù)雜箱形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件14放置在自動(dòng)焊接工位15上，啟動(dòng)內(nèi)腔自動(dòng)焊接設(shè)備13，其所配置的焊槍8依據(jù)預(yù)先設(shè)置的焊接程序自動(dòng)尋找到焊縫起點(diǎn)；同時(shí)，焊槍端部安裝的擺動(dòng)撞針12在其驅(qū)動(dòng)裝置9的作用下開(kāi)始反復(fù)斜向擺動(dòng)；
所述內(nèi)腔自動(dòng)焊接設(shè)備13是由數(shù)控電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可以實(shí)現(xiàn)X/Y/Z三軸移動(dòng)以及X/Y/Z多軸旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)式焊接機(jī)械手所組成的設(shè)備，其執(zhí)行端部安裝焊槍8、擺動(dòng)撞針12及其驅(qū)動(dòng)裝置9，通過(guò)控制系統(tǒng)11進(jìn)行集成控制。
[0025]③、(參照?qǐng)D5)當(dāng)擺動(dòng)撞針12擺碰到焊縫兩邊時(shí)，擺動(dòng)撞針擺幅數(shù)據(jù)被驅(qū)動(dòng)裝置9上安裝的擺幅編碼器檢測(cè)系統(tǒng)10記錄，并與設(shè)定的理論擺幅進(jìn)行比較，計(jì)算出擺幅差值，然后通過(guò)自動(dòng)焊接設(shè)備控制系統(tǒng)11進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，按照擺幅差值調(diào)整焊槍8的槍姿位置，使焊槍8處于焊縫施焊的正確位置。
[0026]④、(參照?qǐng)D5)當(dāng)焊槍8位置調(diào)整正確后，按照焊接程序沿焊縫路徑起弧施焊；同時(shí)，擺動(dòng)撞針12隨焊槍移動(dòng)，繼續(xù)反復(fù)斜向擺碰焊縫垂直兩邊；當(dāng)擺動(dòng)撞針12擺碰到內(nèi)腔方格轉(zhuǎn)角處提前于焊槍而擺碰到側(cè)邊時(shí)，將擺碰