管道插接专用焊接机器人系统

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1、2012往第41卷石油矿场机械第1期第2O页0ILFIELDEQUIPMENT2012，41(1)：2O～24Oo文章编号：10013482(2012)01002005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(1．东北石油大学，黑龙江大庆，163318；2．大庆油田有限责任公司第二采油厂，黑龙江大庆，l63414)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5轴焊接机器人，建立了焊缝位置模型、焊接速度模型。

2、采用IPC+PMAC控制模式，建立机器人的开放式控制系统。系统中以在IPC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PMAC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：TE973．3文献标识码：ASpecial·PurposeWeldingRobotSystemofIntersectingPipesRENFu—shen，DONGFeng。，HOUYong—q

3、iang，WANGJing，RENYong—liang(1．NorcheastPetroleumUniversity，Daqing163418，China；2．No．2ProductionPlant，DaqingOilfieldEngineeringCo．，Ltd．，Daqing163414，China)Abstract：Aportableweldingrobotfortheweldingofintersectedpipeswasdeveloped．Basedontheanalysisoftheweldingtaska

4、ndmotionofweldingrobot，afive—degreeportableweldingrobothasbeendesigned，andthemathematicalmodelforweldingseamofintersectingpipeshasalsobeenestablished．Anopenarchitecturearc—weldingrobotcontrolsystemwasestablishedwiththemodeofIPC~PMAC．ThesoftwareinIPCmanagesthewel

5、dingtechnologicalparametersandthePMACcontrolstherobotmotion．TheweldingresultindicatesthattheweldingrobotsystemcanachievegoodweldingtechnologyforweldingseamofIntersectingpipesKeywords：weldingrobotsystem；weldingseamofintersection；special—purpose；openarchitecture在石

6、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PMAC(Programmablemulti—axiscontroller)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IPC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

7、数进行管理。焊接过程中，焊接机器人收稿日期：2011一O718基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11551013)作者简介：任福深(1976一)，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，E—mai1：renfushen@126．coin。第41卷第1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，1)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

8、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。1焊接任务及运动分析2)焊接机器人焊枪相对焊缝位置的运动。结1．1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1，R和r分别为主管和支有2个自由度的运动。管的半径(通常R为主管的内径，，一为支管的外径)；3)焊枪姿态的调整运动