CN109967825B - 复合管的焊接系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种复合管的焊接系统的控制方法，复合管包括轴线在水平方向上重合的第一管和第二管，其中第一管的管径大于第二管的管径，且第一管和第二管的连接处形成有焊缝，焊接系统包括有焊枪，焊枪配置有至少一个钨极，焊接控制方法包括：将焊枪调整至初始位置且在水平方向和垂直方向上均不与所述复合管相干涉；控制焊枪在垂直方向上移动至靠近或位于所述第二管的轴线高度处；保持焊枪高度不变，控制焊枪在水平方向上朝第二管的管道内移动至与所述焊缝相对应；控制焊枪在垂直方向朝焊缝一侧移动至起弧位置；对焊缝进行焊接。本控制方法减轻了操作人员的劳动强度，提高焊接自动化程度，有效保证了焊缝的定位甚至成型，提高了焊接效率。

Description

复合管的焊接系统的控制方法
技术领域
本发明属于工业自动化领域，尤其涉及一种复合管的焊接系统的控制方法。
背景技术
随着时代的发展，在自动化焊接领域，人们对自动焊接设备提出了越来越高的要求，低干预，高效率，低故障，高质量等都是现代自动化设备设计时必须要考虑到的。通常，在进行复合管弯头内焊时，由于被焊接工件在不同程度上存在着形状不规则、不可避免的加工精度、组对精度以及装配精度等问题，一直制约着全自动化焊接技术的发展。为了解决这一问题，在焊接前，焊接操作工通常需要通过肉眼观察焊枪与工件的水平位置与高低位置，通过调整横摆与弧长滑架，使焊枪处于工件的焊缝中心位置，然后进行起弧焊接。但是这种需通过人为干预来控制焊枪与工件焊缝的相对位置的方法，对焊接操作工的要求较高，并且在调节滑架的时候，很难控制调整的量，稍有不慎就会出现撞枪或者超调现象，操作繁琐时间较长，焊缝成型质量难以做到精确控制，甚至会出现焊接偏移的情况，轻则使焊缝成型不美观，严重的还会使产品报废，造成成本的严重浪费。
发明内容
为解决上述问题之一，本发明提供了一种复合管的焊接系统的控制方法，所述复合管包括轴线在水平方向上重合的第一管和第二管，其中第一管的管径大于第二管的管径，且第一管和第二管的连接处形成有焊缝，所述焊接系统包括有焊枪，所述焊枪配置有至少一个钨极，焊接控制方法包括：
将焊枪调整至初始位置且在水平方向和垂直方向上均不与所述复合管相干涉；
控制焊枪在垂直方向上移动至靠近或位于所述第二管的轴线高度处；
保持所述焊枪高度不变，控制焊枪在水平方向上朝所述第二管的管道内移动至与所述焊缝相对应；
控制焊枪在垂直方向朝焊缝一侧移动至起弧位置；
对焊缝进行焊接。
作为本发明的进一步改进，所述步骤“控制焊枪在垂直方向上移动至靠近或位于所述第二管的轴线高度处”包括：
控制所述焊枪在垂直方向上移动至所述第二管的轴线高度处，移动距离为
Figure GDA0003164451530000021
其中，H为所述焊枪与第一管的外边缘之间的最远垂直距离，D为所述第一管的外径。
作为本发明的进一步改进，所述步骤“控制焊枪在垂直方向上移动至靠近或位于所述第二管的轴线高度处”包括：
控制焊枪在垂直方向上移动至靠近所述第二管的轴线高度处，所述焊枪在垂直方向上移动的最小距离为
Figure GDA0003164451530000022
所述焊枪在垂直方向上移动的最大距离为
Figure GDA0003164451530000023
其中，H为所述焊枪与第一管的外边缘之间的最远垂直距离，D为所述第一管的外径，R为所述第二管的内径，h为所述焊枪的钨极高度。
作为本发明的进一步改进，所述步骤“控制焊枪在垂直方向朝焊缝位置移动至起弧位置”包括：
控制焊枪在垂直方向朝焊缝位置持续移动；
检测到焊枪与复合管相接触时，控制焊枪在垂直方向朝远离所述焊缝一侧移动至起弧位置。
作为本发明的进一步改进，所述步骤“对焊缝进行焊接”后还包括：
焊接结束后，控制焊枪在垂直方向朝远离所述焊缝的一侧移动第一距离；
保持所述焊枪高度不变，控制焊枪在水平方向上移出所述第二管；
控制焊枪在垂直方向上朝初始位置一侧移动第二距离。
作为本发明的进一步改进，
所述第一距离的最大值为
Figure GDA0003164451530000031
所述第一距离的最小值为
Figure GDA0003164451530000032
其中，D为所述第一管的外径，R为所述第二管的内径，h为所述焊枪的钨极高度。
作为本发明的进一步改进，
所述第二距离的最大值为
Figure GDA0003164451530000033
所述第二距离的最小值为
Figure GDA0003164451530000034
其中，H为所述焊枪与第一管的外边缘之间的最远垂直距离，D为所述第一管的外径，R为所述第二管的内径，h为所述焊枪的钨极高度。
作为本发明的进一步改进，所述焊接系统包括用于控制所述焊枪在水平方向上移动的横摆滑架，以及用于控制所述焊枪在垂直方向上移动的弧长滑架。
作为本发明的进一步改进，所述焊枪在移动过程中均以匀速进行。
作为本发明的进一步改进，在初始位置时，所述焊枪位于所述复合管的上方。
与现有技术相比，使用本发明提出的复合管的焊接系统的焊接控制方法，可以实现对焊缝的自动定位并且可以进行自动返回，相同工件壳实现连续定位焊接，大大降低了焊接前因工件不规则等问题造成的人为干预的程度，同时也减轻了操作人员的劳动强度，使焊接自动化程度明显提高，有效的保证了焊缝的定位甚至成型，并且提高了焊接效率。
附图说明
图1是本发明一实施例中的复合管的一视角剖面图。
图2是本发明一实施例中的焊枪控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种复合管的焊接系统的焊接控制方法，具体的，如图1所示，本实施例中所提及的复合管10包括有轴线在水平方向上重合的第一管11和第二管12，其中第一管11的管径大于第二管12的管径，且第一管11和第二管12的连接处形成有焊缝20，需要说明的是，为了方便描述，本实施例中的焊缝20指第一管11和第二管12需要焊接的部位，仅是对位置进行限定，而不是代表其焊接与否的状态。
焊接系统包括有焊枪，在本实施例中，焊枪上配置有一个钨极，用于引弧后对焊缝20进行焊接，并且焊接系统还包括有用于控制焊枪在水平方向上移动的横摆滑架，以及用于控制焊枪在垂直方向上移动的弧长滑架，以实现整个焊接过程的自动化处理。
参图2所示，本发明提出的焊接控制方法包括以下步骤：
S1、对焊接系统进行初始化，将焊枪调整至初始位置且在水平方向和垂直方向上均不与复合管10相干涉，在本实施例中，焊枪位于复合管10的上方。具体的，本系统采用可编程控制器(PLC)控制，在人机交互界面进场操作后可使横摆滑稽和弧长滑架的控制坐标清零，以使焊枪回到初始位置处。
S2、启动焊接，控制焊枪在垂直方向上移动至靠近或位于第二管12的轴线高度处。
作为该步骤的优选方案，本实施例中的控制系统控制焊枪在垂直方向上移动至第二管12的轴线高度处，其移动距离为
Figure GDA0003164451530000041
其中，H为焊枪与第一管11的外边缘之间的最远垂直距离，D为第一管11的外径，由于第二管12与第一管11为同轴且均在同一水平方向上，当焊枪移动至该位置时，确保了焊枪能够稳定可靠地伸入第二管12内对焊缝20进行焊接工作。
同时，考虑到自动化控制系统存在的误差，本发明还提供另一种实施例，即控制焊枪在垂直方向上移动至靠近第二管12的轴线高度，且移动距离为
Figure GDA0003164451530000051
且所述焊枪在垂直方向上移动的最小距离为
Figure GDA0003164451530000052
所述焊枪在垂直方向上移动的最大距离为
Figure GDA0003164451530000053
其中，H为所述焊枪与第一管11的外边缘之间的最远垂直距离，D为第一管11的外径，R为第二管12的内径，h为焊枪的钨极高度，可以理解的是，将实际可能影响焊枪进行下一步工作的因素计算入移动范围，使焊枪可以在最大距离和最小距离区间内移动，为自动控制的误差提供了缓冲区间，确保焊枪能进入第二管12内的同时也更好的提升了系统的稳定性。
S3、保持焊枪的当前高度不变，控制焊枪在水平方向上朝第二管12的管道内移动至与焊缝20相对应，在本实施例中，使此时的焊枪位于焊缝20的正上方，以确保焊接工作能顺利进行。
S4、控制焊枪在垂直方向上朝焊缝20一侧移动至起弧位置；具体的，为了将焊枪更为精确地定位到起弧位置，本步骤中的具体实施方式为：
控制焊枪在垂直方向朝焊缝20位置持续移动；
检测到焊枪与复合管10相接触时，控制焊枪在垂直方向朝远离焊缝20的一侧移动S行程至起弧位置。其中，S为可根据所焊接复合管10的具体情况预设入系统的最佳起弧高度，同时，本实施例中采用非接触式引弧，在适当的位置引弧，进一步增强了系统的稳定性和可靠性。
S5、对焊缝20进行焊接。
S6、等待当前焊缝20焊接结束后，控制焊枪在垂直方向朝远离焊缝20一侧移动第一距离；具体的，为了确保焊枪在垂直方向上移动时不会与复合管10的内壁相碰撞，系统设定的所述第一距离的最大值为
Figure GDA0003164451530000054
所述第一距离的最小值为
Figure GDA0003164451530000055
S7、保持焊枪的高度不变，控制焊枪在水平方向上移出第二管12，可以理解的时，本步骤中焊枪在水平方向上的位移距离与S3步骤中焊枪在水平方向上的位移距离相等。
S8、控制焊枪在垂直方向上朝初始位置一侧移动第二距离，具体的，本实施例中所述第二距离的最大值为
Figure GDA0003164451530000061
所述第二距离的最小值为
Figure GDA0003164451530000062
在确保不会与复合管10有碰撞可能的同时，也更方便焊枪回到初始位置进而进行下一轮的焊接工作。
至此，对复合管10中其中一个焊缝20的焊接流程结束，操作人员可根据具体需求对复合管10进行调整后再次循环此过程进行下一轮的焊接工作。
与现有技术相比，使用本发明提出的复合管10的焊接系统的焊接控制方法，可以实现对焊缝20的自动定位并且可以进行自动返回，相同工件壳实现连续定位焊接，大大降低了焊接前因工件不规则等问题造成的人为干预的程度，同时也减轻了操作人员的劳动强度，使焊接自动化程度明显提高，有效的保证了焊缝20的定位甚至成型，并且提高了焊接效率。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种复合管的焊接系统的控制方法，所述复合管包括轴线在水平方向上重合的第一管和第二管，其中第一管的管径大于第二管的管径，且第一管和第二管的连接处形成有焊缝，所述焊接系统包括有焊枪，所述焊枪配置有至少一个钨极，其特征在于，焊接控制方法包括：
将焊枪调整至初始位置且在水平方向和垂直方向上均不与所述复合管相干涉；
控制焊枪在垂直方向上移动至第二管的轴线高度处，包括控制所述焊枪在垂直方向上移动至所述第二管的轴线高度处，移动距离为
Figure 923748DEST_PATH_IMAGE001
;其中，H为所述焊枪与第一管的外边缘之间的最远垂直距离，D为所述第一管的外径；
保持所述焊枪高度不变，控制焊枪在水平方向上朝所述第二管的管道内移动至与所述焊缝相对应；
控制焊枪在垂直方向朝焊缝位置持续移动；检测到焊枪与复合管相接触时，控制焊枪在垂直方向朝远离所述焊缝一侧移动至起弧位置；
对焊缝进行焊接；
焊接结束后，控制焊枪在垂直方向朝远离所述焊缝的一侧移动第一距离；保持所述焊枪高度不变，控制焊枪在水平方向上移出所述第二管；控制焊枪在垂直方向上朝初始位置一侧移动第二距离，以使焊枪回到初始位置；其中，所述第一距离的最大值为
Figure 658531DEST_PATH_IMAGE002
；所述第一距离的最小值为
Figure 766164DEST_PATH_IMAGE003
；所述第二距离的最大值为
Figure 489269DEST_PATH_IMAGE004
；所述第二距离的最小值为
Figure 506904DEST_PATH_IMAGE005
；其中，H为所述焊枪与第一管的外边缘之间的最远垂直距离，D为所述第一管的外径，R为所述第二管的内径，h为所述焊枪的钨极高度。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述焊接系统包括用于控制所述焊枪在水平方向上移动的横摆滑架，以及用于控制所述焊枪在垂直方向上移动的弧长滑架。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述焊枪在移动过程中均以匀速进行。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在初始位置时，所述焊枪位于所述复合管的上方。
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