机器人焊接技术在钻孔设备制造上的应用.doc

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1、机器人焊接技术在钻孔设备制造上的应用机器人焊接特殊钻孔工具，长达14m。來自徳国巴伐利亚Schrobenhausen的Bauer生产的旋挖钻机在全球范围被广泛应用于土木工程，小到不起眼的小井，大到世界最高建筑（辿拜哈利法塔）的桩基。为满足不断增长的市场需求,Bauer启动了一行程达14米的焊接工序自动化项目。探斯机器人为该重要项目提供了创新方案。建立最初的H的仅仅是为自给自足，Schrobenhausen（Ingolstadt附近）的Bauer致力于土木工程，以生产用于特殊钻井的复杂建筑机械而著称。这类旋挖钻机尺寸巨大，长达14米,肓径达

2、1.5米，通常由内部管道与外部钻探螺旋焊接而成。根据地下层情况，选取合适的磨损件安装于顶部，其设计十分像螺旋楼梯，但组件须高度耐压。钻挖的质最不仅取决于金属片的选择，更重要的是与内部管道及外缘焊接铠装连接的坚固程度。Z前，Bauer都是通过焊接工人将加工过的螺旋组件与内部管道焊接成钻机，然后在狭窄的螺旋外缘进行铠装堆焊。这些任务的艰辛是一般人所无法想象的。此外，当金属经数个焊接工序后会产生热辐射，这更让焊工无法忍受。不同转头的£

3、动化焊接“很幸运，多年来我司钻头的市场需求稳步增长”，Bauer副厂长GeraldHuber说。“因此要尽可能

4、地实现自动化悍接。于是，我们提出了一论文课题，即是否可行以及如何达成焊接自动化，以此来探索可能的焊接工作站。由于我们的钻头非常相似，但又不完全相同（这取决于操作环境），我们的需求是找出一个灵活的解决方案，来焊接由标准元素组成的各类钻头。为此，我们对备种钻井工具进行了分析。”最后结果显示钻头长度可能超过13米,直径达1.5米，重达3.5吨。更糟糕的是，钻头的外径有的是新型的，因此并不统一。筹备工作麻，我们对领先的机器人供应商进行邀标。很早就得知，探斯机器人技术闻名于全球”,GeraldHuber强调。“彳来斯的技术优势和专业态度留给了我们非

5、常好的卬彖。”解决方案：探斯机器人及激光传感器探斯的自动化焊接工作站不仅足够宽敞，可容纳大型工件，还配有一个旋转/倾斜装置（RDK26）和一个线性平移单元（RLV25）,这可以提供额外的特殊功能。首要功能是将Fronius双线焊头集成于机械手，其屮一线对内部管道进行连接，另一线对螺旋外缘的硬铠装外売进行焊接，这种双线焊接方案对采购成木产生了积极煤响。基于探斯的建议，我们不再需要最初考虑的悍头更改装置。两个线圈包随机器人沿直线单元运动，并始终处于“就绪”状态。为确保在高负荷钻挖情况下合成的持久性，每次至少要焊接三层。显然，挑战不仅是对机器人

6、运行的编稈，而且当对如此大型的扳金工件进行加工时，必需要进行非常细微的白动公差补偿。关于该功能，GeraldHuber说：“对基木数据的常规编程，探斯为我们设计了一款软件，这立马就得到我们焊工的高度认可，他们也意识到了自动化方案的优势。通过现有的3D构建数据，定义工件的基木焊接程序。”这适用于接头和铠装焊接。由于无法避免螺旋金属片偏差，用到了另一种伺服机器人的特殊传感器。激光摄像机可追踪焊缝过稈，识别偏差，并影响机器人做出相应的路径调整。摄像机可查看到宽明的组件边缘（或开坡口）。这就保证了摄像机可识别下一步过稈的焊缝（包括大型组件），并保

7、持高精确焊接。因此，即使有很多的焊层，也可以实现均匀接缝。数字可以更好地解挪焊接工艺应用的尺寸：对于一个长13米，直径1米，重30公斤，带双轴焊丝的钻机，将单独被用于接头焊接。后续铠装焊接将需要15公斤的特殊焊线。一字排开，这相当于一个长200米的焊缝。“铠装焊接激光摄像机的编程是另一大亮点”GeraldHuber继续道。“首先将内部管道的直径,钻头外径，及螺旋导线的相关数据输入系统，并显示在显示屏上。这些信息就足以启动焊•接程序。对于铠装，在图形界面上选择相应的焊缝形状，同时数据传送到白动焊缝跟踪摄像机。总体上，一个完報的钻头的加工周期

8、减少了大约30%。工作人员仅需作预选螺旋，然后机器人以双位操作模式根据定义的路径白动进行焊接。职业健廉与安全至关重要工人的工作不再单调，而且执行焊接任务时对体力的损耗减少。探斯的方案帮助改良了焊接的工作环境。由于机器人工作路径宽泛，安装排气罩进行废气排放不可行。排气罩意味着会干扰的机器人运行，因此会限制系统的可用性与灵活性。现在使用的是Stauffer提供的点式吸取装置，可直接安装到机器人上。这更加高效、更加有针对性，气能也更加经济。废气进行微过滤，净化程度可达到99.97%,这样空气可返冋车间。在冬季，因为几乎没有热量流失，此方案可以节

9、省加热成木。•切在于灵活性在初步讨论这篇文章期间,作者发现了完全不同的系统组件。钻孔工具的连接器进行了焊接。这些组件由回火钢1.7218(25CrMo4)制成。两个组件(内外爪)进行预热,并通