管道自动焊用焊枪距离自动调节装置

本实用新型专利涉及一种管道自动焊用焊枪距离自动调节装置，与管道全位置自动焊机配合可实现大中管径长输管线的野外自动化焊接。该装置包括距离传感控制器、步进电机组件、调整组件、焊枪支架、焊枪。其中，步进电机组件包括步进电机、齿轮、丝杠；调整组件包括螺线导轨、防护罩；焊枪包括焊丝。该装置可自动调节焊接过程中焊枪距焊件表面的距离、自动控制焊丝伸长，保证焊接质量，操作简便。     

SIZER软件在自动堆焊机控制系统设计中的应用

膜式水冷壁广泛应用于锅炉工业中,但由于在其工作环境中高温烟气对水冷壁产生高温腐蚀及气流磨损,需要在水冷壁表面堆焊一层耐热、耐蚀材料。为了保证获得低稀释率的堆焊焊缝,采用立向下焊接工艺。设计了水冷壁自动堆焊设备,包括用于将水冷壁铅直固定的管排架和焊接平台所在的门架,门架顶部的电机带动装有焊接平台的横梁上下运动,完成从上往下的焊接操作,同时焊接平台在横梁电机驱动下作左右运动,完成水冷壁的整个表面堆焊。焊接前,通过焊接平台上的1个旋转电机和2个微调电机调整焊枪位姿;焊接过程中,传感器反馈焊枪距水冷壁左右、前后的距离,两个微调电机调整焊枪与水冷壁的距离,使焊枪始终跟踪所需的焊接位置。该设备使用8个电机来实现焊枪的多轴运动,需要构建驱动系统和控制系统。根据各机构机械运动的要求,采用SIZER软件配置驱动系统和控制系统,获得各电气元器件的型号和设备技术数据,为自动堆焊设备的研制打下基础。     

基于CCD传感的移动焊接平台结构设计

设计了一种基于CCD传感的轮式移动焊接平台机构,采用光杠配合丝杠改进常规的十字滑块机构,改善移动焊接平台整体的平衡性,降低了焊缝跟踪中对平衡控制的难度.本设计采用两个无刷直流电机驱动十字滑块实现左右和上下运动,采用一个步进电机调整CCD传感器滤光装置的位置.MIG和TIG焊枪的支撑机构选用工业型材组合装配方式,根据不同的实验环境能够调整MIG和TIG焊枪的夹角大小.该移动焊接平台结构紧凑、灵活,易于实现自身的平衡调节,可完成各种焊接实验及空间焊缝的焊接,实验得到机构的执行精度在1mm的范围内.     

基于PLC的焊枪摆动器的研制

为了实现焊枪自动摆动,研制了一种基于PLC控制的焊枪摆动器。文中介绍了该摆动器的机械结构组成和控制系统组成,重点阐述了采用西门子S7-200 PLC实现步进电机控制及焊枪摆动过程控制的方法,并给出了程序设计流程图。现场使用表明,该焊枪摆动器是行之有效的,完全满足焊接工艺要求。     

基于PLC焊接摆动器控制系统的设计

针对焊接过程中焊枪摆动的需要,设计了一套以PLC为控制核心,触摸屏为人机交互模块,两相混合式步进电机执行驱动的焊炬摆动控制系统。通过FPWIN GR对PLC编程来实现焊接摆动器所设计的各种功能,满足焊接过程中焊枪摆动的需要。     

管道焊接机器人焊枪摆动机构运动控制研究

管道焊接机器人以其焊接成形好、质量稳定性好、自动化程度高等优势在长输油气管道建设领域得到了大规模推广应用。针对管道焊接机器人焊枪高速、短行程往复摆动运动特点,对焊枪驱动步进电机加、减速运动控制进行了研究。通过分析S曲线的算法原理及其传统的七段模型,对该模型进行了优化修正,提出了一种基于分段插值和三角函数的S形运动曲线,将该运动模型与修正后的传统七段模型进行仿真比较。仿真结果表明,该运动曲线在运动过程中不存在柔性冲击,同时也保证了焊枪运动的稳定性。最后将该加、减速运动曲线应用到管道焊接机器人的摆动机构中,焊枪运动平稳可靠,取得了良好的效果。     

基于PLC控制的水轮机导叶修复自动堆焊装置控制系统

设计了一种基于三菱PLC控制的导叶修复自动堆焊装置,采用变频器和减速电机的组合降低输出转速,以达到导叶轴堆焊的要求;三个步进电机组成卡迪尔坐标系,控制焊枪在焊接空间灵活移动完成导叶叶片的焊接。为了增加控制系统的稳定性和可靠性,系统采用传感技术辅助PLC在堆焊过程中完成稳定有效的控制。     

基于DSP的焊接摆动器研制

在对焊枪摆动形式进行分析的基础上,设计了以DSP为核心控制器件,滚珠丝杠螺母为主要执行机构的焊接摆动器.摆动机构由步进电机驱动,摆动形式为直线往复式,摆动参数完全由程序控制,可以通过人机界面自由设定摆幅、摆频、摆动中心和停留时间等,摆动停止时由程序控制自动回到摆动中心.同时针对步进电机加速过程中较易出现的失步和过冲问题,重点对步进电机的加减速控制进行了较深入的分析,并给出了相应的软件实现方法.     

高压舱水下焊接系统设计及电信号采集

基于陆上焊接电源、高压舱、工控机、运动控制卡、两个具有编码器反馈信号的速度控制模式的直流伺服电动机、一个步进电机以及电动机驱动器、工作台、霍尔电流传感器、数据采集卡等,设计并实现了一种高压舱水下焊接系统.在该系统中,通过工控机上的人机交互界面发出的信号使电机驱动工作台三轴的运动控制带动焊枪在高压舱内进行模拟不同水深的水...     

PLC控制步进电机在自动堆焊中的应用

利用可编程控制器（PLC）控制步进电机和电焊机，实现车钩堆焊过程的自动化控制。针对焊接技术向自动化方向发展的趋势，研制了一种PLC控制技术用于火车车钩焊补的自动化堆焊设备，该设备由机械系统，控制系统以及焊接系统组成。利用PLC控制3个电机的转递和转向，从而控制焊枪的运动轨迹，通过焊接试验得出一组典型的焊接规范参数。试验结果表明，系统具有运行可靠，操作方便以及效率高等特点，对改善工人劳动条件和提高生产效率具有明显的实用意义。     

翅片暖气管板焊接专机控制系统设计

针对一种翅片暖气管板焊接存在焊缝一致性差、产品合格率低、焊接效率低以及劳动强度大等问题,设计了1台焊接专机。该专机具有不同的2套工装,可实现暖气片的丝头焊缝以及管板焊缝自动焊接。控制系统以Trust PLC CTSC-200系列CPU226H为核心,以TD200为人机界面,形成了焊枪的三轴自动控制系统。CPU226H控制器输出高速脉冲,借助驱动器驱动步进电机,使焊枪三维运动,实现了自动焊接过程。调试运行表明:该焊接专机控制系统满足了翅片暖气管板焊接的要求,为翅片暖气管板焊接提供了一种新设备。如果更换工装,该专机还可满足更多自动焊接领域的需求。     

椭圆形轨迹检测及焊枪轨迹规划

为了实现油罐车等椭圆形截面罐体的自动焊接,提出了一套轨迹检测机构.介绍了该机构的机械结构及检测原理,并完成了自动焊接过程中焊枪的轨迹规划及实际焊接过程中的焊枪轨迹修正方案.采用ABAQUS有限元分析软件对实际焊接过程建模分析,结果表明:对于几何参数在一定范围内变化的椭圆形轨迹的焊接过程,检测机构可以实现轨迹的实时检测并为焊枪运动轨迹控制提供了可靠参数.检测机构的设计尽可能减少了控制系统中电机的数量,有效地降低了设备成本.     

电弧螺柱焊中实现螺柱的低速送进

螺柱送进速度是电弧螺柱焊中的一个重要参数。基于对工程中广泛应用的电磁式螺柱焊枪工作原理的深入分析，提出螺柱低速送进的同时提供足够的挤压力可以实现电弧螺柱焊接，研制开发了步进式电弧螺柱焊枪及其控制系统。作为实现螺柱低速送进的焊枪，其动力机构为步进电机，螺旋传动装置为运动机构主体，保证螺柱低速送进时对接头处金属具有足够的挤压力。试验结果表明，采用步进式电弧螺柱焊枪，螺柱低速送进可以完成电弧螺柱焊过程；弯曲试验结果表明螺柱焊接头能满足使用要求。     

MIG-超声复合焊接装置的设计

提出了一种MIG-超声复合焊接方法,设计了一套MIG-超声复合焊接装置。主要包括两个部分:固定焊枪和超声装置的焊接工装平台和基于单片机控制步进电机的移动平台。通过软件设计,使焊接过程简单、控制方便,为进一步研究超声对MIG焊接的影响,提供了实验基础。应用所设计的焊接装置,采用平板堆焊的方法,对低碳钢板进行对比试验,初步结果发现超声有促进熔滴过渡的作用。     

基于DSC的焊枪摆动控制系统研究

在分析了常用焊接摆动器的工作要求基础上,设计了一种以DSC芯片为核心的焊枪摆动控制系统.其执行机构采用滚珠丝杠螺母副结构,通过步进电机驱动实现焊枪的摆动.其中,摆动参数可以任意调节,通过人机界面可以自由设定摆幅,摆频,左右停滞时间等焊接工艺参数.实验结果表明该系统能够实现设计要求,完全可以满足焊接工程的需要.     

管道插接相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.设计了2自由度的自动定心手腕机构,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制,建立了专用焊接机器人的运动学模型.针对通用型的相贯线模型,建立了焊枪位置、焊枪姿态和焊接速度的实时控制数学模型.结果表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

管内锚固式相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空问焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人.机器人以管道内壁为锚固对象,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.机器人利用3个关节对焊枪位置进行控制,利用2自由度的自动定心手腕机构对焊枪进行姿态控制,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制.针对该专用焊接机器人,建立了焊接机器人的运动学模型,给出了机器人运动学模型解法.实际焊接试验表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

多功能自动焊接机床控制设计与分析

利用步进电机分别对焊枪和工件的运动进行联合控制,实现了复杂空间曲线接缝的焊接。设计了伺服控制软硬件系统,并对数学模型和插补算法进行了叙述,最后对系统精度进行了分析,并提出了改善措施。     

基于FPGA的爬行式焊接机器人控制系统研究

大型结构的曲面焊缝轨迹是具有三维方向偏差的空间曲线,在焊接过程中焊件会产生焊接变形,传统的导轨式自动焊接设备无法准确地焊接曲面焊缝。设计开发了一套爬行式焊接机器人控制系统,以FPGA(现场可编程逻辑门阵列)作为硬件电路的主控芯片,通过RS232接收焊枪高度方向的激光传感器位置信号,并采用硬件描述语言(Verilog HDL)编写控制软件,通过定时采样插补实现了焊枪高度位置的自动调整,保证了CTWD(导电嘴到工件距离)的精确控制。焊枪横向位置可通过控制器上的按键进行手工微调,保证焊枪沿坡口中心运动,该控制器能保证焊接工艺稳定,焊接位置准确,焊缝成形质量好。     

全位置自动焊焊枪移动和摆动机构的设计

设计了一种用于全位置熔化极气体保护自动焊的焊枪移动和摆动机构。介绍了机构的组成及结构特点,焊车速度控制和焊枪摆动控制的工作原理。焊接试验结果表明：采用所设计的机构进行CO2自动焊,完全能满足焊接使用要求。