CN110605491A - 一种机器人连铸辊堆焊方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人连铸辊堆焊方法及系统，所述的方法包括：令连铸辊以自身轴线为轴转动，利用机器人手臂带动焊枪头在所述连铸辊的表面进行堆焊，所述焊枪头沿着所述连铸辊的轴线方向进行摆动式步进运动，通过连铸辊自转且控制焊枪头在连铸辊表面的摆动及步进运动，进而在连铸辊表面完成堆焊。

Description

一种机器人连铸辊堆焊方法及系统

技术领域

本发明涉及冶金工业领域，特别是涉及一种机器人连铸辊堆焊方法及系统。

背景技术

连铸辊为连铸设备出钢区域的重要设备部件，长期承受高温摩擦及冷热疲劳，需要具有非常良好的耐高温、耐摩擦、耐疲劳能力。因此，连铸辊表面需要堆焊一定厚度的高硬度耐磨材料，以保证对连铸辊特殊性能的需求。

由于连铸辊堆焊层的高性能要求，人工堆焊不能较好地满足，还可以采用堆焊专机完成，但堆焊专机存在成本高，灵活性低，且订单不多时设备利用率低的情况。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机器人连铸辊堆焊方法，用于解决现有技术中连铸辊堆焊不便的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种机器人连铸辊堆焊方法，包括：令连铸辊以自身轴线为轴转动，利用焊枪头在所述连铸辊的表面进行堆焊，所述焊枪头沿着所述连铸辊的轴线方向进行往复运动和步进运动的合运动。

可选的，所述焊接头沿着所述连铸辊的轴线方向进行合运动包括：所述焊枪头由空间P1点运动至空间P2点，当所述焊接头运动至P2点时，空间P1点和空间P2点沿着所述连铸辊的轴线方向进行步进。

可选的，所述步进运动包括线性步进运动和弧线步进运动。

可选的，所述焊枪头在空间P1点和空间P2点分别停留时间T，且T＞0。

可选的，所述连铸辊以自身轴线为轴转动包括匀速自转。

可选的，所述的焊接头的工艺参数包括摆弧宽度、焊道间偏移、停留时间、焊接速度、焊接电流、焊接电压和堆焊层数。

可选的，所述焊接头的控制参数包括空间点距离、步进偏移、装置转速和往复速度。

可选的，所述焊道宽度与空间点距离成线性关系。

可选的，所述机器人连铸辊堆焊方法还包括：连铸辊完成一层堆焊后，对连铸辊的表面进行打磨处理。

一种连铸辊堆焊系统，所述连铸辊堆焊系统包括用于转动连铸辊的变位机构、用于夹持焊枪头的机械手臂以及用于信号控制的处理单元，所述焊枪头的位置与所述连铸辊的表面的位置相对应，所述处理单元分别与机械手臂及变位机构信号连接。

如上所述，本发明的机器人连铸辊堆焊方法及系统，具有以下有益效果：通过连铸辊自转且控制焊接点在连铸辊表面进行摆动式步进运动，进而在连铸辊表面完成堆焊。

附图说明

图1显示为本发明机器人连铸辊堆焊方法及系统的实施过程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例提供一种采用基于机器人的机器人连铸辊堆焊方法，进行连铸辊堆焊操作步骤如下：

步骤S1，于连铸辊堆焊工艺人员获取连铸辊各堆焊层堆焊工艺参数，含摆弧宽度Wh、焊道间偏移Dh、焊道两侧停留时间Th、焊接速度Vh、焊接电流I、焊接电压U、堆焊层数；

步骤S2，根据堆焊工艺参数与设备控制参数的对应关系，获取各堆焊层设备控制参数，含固定距离Wz、步进偏移Dz、装置转速Vz₂，往复速度Vz₁根据实际成型效果调整确定；

步骤S3，将获取的预堆焊层设备控制参数分别输入机器人堆焊程序及变位装置；

步骤S4，启动变位装置的旋转运动，变位装置带动连铸辊自转；

步骤S5，控制机器人焊枪末端(即焊枪头)至堆焊空间起点P1，并记录该点至机器人堆焊程序后启动该程序运行。

具体的，机器人带动焊枪头做往复运动与步进运动的合运动，运行过程中的运动分解步骤如下：

步骤S501，机器人末端运行至堆焊起点P1后起弧，并直线运行至P2点后停留Th，其中P2点由P1点坐标值沿连铸辊轴向偏移Wz后自动算出，在实施过程中P1运动至P2的方式还可以采用弧线等曲线方式运动，可采用沿着连铸辊的轴向方向上的速度为匀速的方式；

步骤S502，将P1、P2点坐标值均沿连铸辊轴向叠加一个步进偏移量Dz，获取新的P1、P2点坐标值；

步骤S503，机器人末端运行至新的P1点，并停留Th后运行至新的P2点停留Th；

步骤S504，重复运行步骤S502-步骤S503，直至完成一层堆焊。

步骤S6，完成一层堆焊后，停止机器人与变位装置，进行表面打磨处理；

步骤S7，重复步骤S3-S6，直至完成连铸辊的全部堆焊工作。

本发明还提供一种连铸辊堆焊系统，所述连铸辊堆焊系统包括用于转动连铸辊的变位机构、用于夹持焊接头的机械手臂以及用于信号控制的处理单元，所述焊接头的位置与所述连铸辊的表面的位置相对应，所述处理单元分别与机械手臂及变位机构信号连接。处理单元可以采用各种可以实现可调节数字信号的单元，例如各种单片机、微控制器、DSP(数字信号处理器)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)、PLC或者中央处理器(CPU，Central Processing Unit)，在本实施例中，控制器可采用PLC，通过对PLC进行编程可以实现各种控制功能，比如在本实施例中，实现转速、焊接速度以及步进距离等信号的采集、处理和解调功能，PLC具有方便接口调用、便于控制的优点。

本发明机器人连铸辊堆焊方法实施例取得了如下效果：

在现有堆焊工艺基础上通过换算获取机器人与变位机控制参数，免于反复调试，应用方便；

该方法的运行模式只需示教机器人堆焊起点，其他逻辑连锁通过程序内部自动实现，且程序可根据需求进行优化升级，具有灵活性。

该实施例脱离堆焊专机进行连铸辊堆焊，免于高成本堆焊专机的投入，具有较高的经济效率。

综上所述，本发明提供的机器人连铸辊堆焊方法，基于通用型焊接机器人设计适合连铸辊堆焊工艺的运动模式，突破通用型机器人固有摆弧模式与较高进给速度对其应用于连铸辊堆焊的限制，相对堆焊专机可提供更好的灵活性与经济型，有着广泛的应用前景。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种机器人连铸辊堆焊方法，其特征在于，包括：令连铸辊以自身轴线为轴转动，利用机器人带动焊枪头在所述连铸辊的表面进行堆焊，所述焊枪头沿着所述连铸辊的轴线方向进行往复运动和步进运动的合运动。

2.根据权利要求1所述的机器人连铸辊堆焊方法，其特征在于，所述焊枪头沿着所述连铸辊的轴线方向进行合运动包括：所述焊枪头在连铸辊表面轴向上的空间P1点与空间P2点之间做往复运动，每当所述焊枪头运动至P2点时，空间P1点和空间P2点沿着所述连铸辊的轴线方向进行步进运动。

3.根据权利要求1或者2所述的连铸辊堆焊方法，其特征在于，所述步进运动包括线性步进运动和弧线步进运动。

4.根据权利要求2所述的机器人连铸辊堆焊方法，其特征在于，所述焊枪头在空间P1点和空间P2点分别停留时间T，且T＞0。

5.根据权利要求1所述的机器人连铸辊堆焊方法，其特征在于，所述连铸辊以自身轴线为轴转动包括匀速自转。

6.根据权利要求2所述的机器人连铸辊堆焊方法，其特征在于，所述的堆焊方法的工艺参数包括摆动宽度、焊道间偏移、停留时间、焊接速度、焊接电流、焊接电压和堆焊层数。

7.根据权利要求6所述的机器人连铸辊堆焊方法，其特征在于，所述堆焊方法的控制参数包括空间点距离、步进偏移、连铸辊转速和往复摆动速度。

8.根据权利要求7所述的机器人连铸辊堆焊方法，其特征在于，所述焊道宽度与空间点距离成线性关系。

9.根据权利要求1所述的连铸辊堆焊方法，其特征在于，所述连铸辊堆焊方法还包括：连铸辊完成一层堆焊后，对连铸辊的表面进行打磨处理。

10.一种机器人连铸辊堆焊系统，其特征在于，所述连铸辊堆焊系统包括用于转动连铸辊的变位机构、用于夹持焊枪头的机器人以及用于信号控制的处理单元，所述焊枪头安装于机器人手臂末端，所述处理单元分别与机器人及变位机构信号连接。