導(dǎo)  言

　　管道開孔切割及對(duì)接焊縫焊接的工作站系統(tǒng)是一種圓管、矩形管自動(dòng)切割的自動(dòng)焊接工作站，主要適用于圓管管件、矩形管管件的開孔、切割和管道對(duì)接焊縫，可完成在圓管或矩形管上連續(xù)變角度坡口開孔切割任務(wù)，以及實(shí)現(xiàn)管件與管件、管件與法蘭的自動(dòng)與半自動(dòng)焊接。

　　目前，管道開孔切割及對(duì)接焊縫焊接工作站的管件安裝采用人工手動(dòng)測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)管件水平度和垂直度，及管件和變位機(jī)的同心度，在切割和焊接過(guò)程中手工調(diào)節(jié)焊槍高度來(lái)適應(yīng)長(zhǎng)管件在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的擾動(dòng)和跳動(dòng)。人工手動(dòng)測(cè)量調(diào)節(jié)管件水平度、垂直度和同心度，效率低、調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致焊接切割準(zhǔn)備工作時(shí)間遠(yuǎn)大于切割焊接加工時(shí)間；同時(shí)在焊接過(guò)程中，通過(guò)人工目測(cè)跟蹤調(diào)整槍嘴和工件的位置，容易出現(xiàn)滯后和誤差，穩(wěn)定性差；長(zhǎng)管件在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的擾動(dòng)和跳動(dòng)影響切割和焊接質(zhì)量，成形效果不可控。針對(duì)上述問(wèn)題設(shè)計(jì)了管件測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量工件參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工作站系統(tǒng)對(duì)管件的自動(dòng)找水平、自動(dòng)尋找管件中心位置的功能，減少了切割、焊接的準(zhǔn)備時(shí)間，提高切割、焊接成形效果，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　該工作站的圓管管件切割類型包括圓管開孔和管端切割。圓管開孔包括開圓孔、矩形孔等。管端切割包括平切管端、相貫線管端、帶槽管端、雙插管端及三插管端等。矩形管管件切割類型包括圓管開孔和管端切割。矩形管開孔包括開圓孔、矩形孔等。矩形管管端切割包括平切管端、倒角管端、復(fù)合管端等。焊接類型為管道與管道、管道與法蘭等對(duì)接焊縫的焊接。

　　工作站系統(tǒng)由集中控制的單體設(shè)備組成，包括可移動(dòng)操作機(jī)、升降回轉(zhuǎn)式變位機(jī)、全自動(dòng)焊接（切割）機(jī)頭、焊接（切割）系統(tǒng)（焊接電源、焊槍、等離子切割器等）、托輥等?？梢苿?dòng)操作機(jī)用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的三軸運(yùn)動(dòng)，包括橫臂升降、伸縮和機(jī)架行走。焊接（切割）機(jī)頭不僅能夠電動(dòng)調(diào)節(jié)激光傳感器的照射角度，還能實(shí)現(xiàn)機(jī)頭的左右和上下運(yùn)動(dòng)。機(jī)頭上配備多功能擺動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)焊槍的連續(xù)鐘擺或直擺運(yùn)動(dòng)。機(jī)頭上帶有工件徑向機(jī)械隨動(dòng)跟蹤裝置，使焊接過(guò)程更加穩(wěn)定，焊接操作更加簡(jiǎn)便。升降回轉(zhuǎn)式變位機(jī)的卡盤中空，主要用于夾持、固定和旋轉(zhuǎn)工件。

　　管道開孔切割及對(duì)接焊縫焊接的工作站系統(tǒng)實(shí)體如圖1所示。

詳解：管道開孔切割及對(duì)接焊縫焊接的工作站測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)-重慶市大足區(qū)源源管道設(shè)備有限公司

　　工作站系統(tǒng)的控制方案如圖2所示，采用自主研發(fā)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，配備工業(yè)級(jí)工控機(jī)、工業(yè)液晶顯示器和獨(dú)立式運(yùn)動(dòng)控制器（見圖3），在上位機(jī)顯示3D圖形及仿真切割路徑。操作臺(tái)和無(wú)線遙控器向控制器發(fā)送要執(zhí)行動(dòng)作的指令。工業(yè)電腦和控制器通過(guò)程序計(jì)算向切割設(shè)備、焊接設(shè)備、操作機(jī)、變位機(jī)等下位機(jī)發(fā)送動(dòng)作指令。

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檢測(cè)功能的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　焊接工作站系統(tǒng)的測(cè)量裝置主要是應(yīng)對(duì)在切割和焊接加工時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，如：管件的橢圓度、加工精度、工件夾持的水平度和同心度、旋轉(zhuǎn)中的擾動(dòng)和跳動(dòng)等對(duì)切割和焊接的影響，節(jié)省了人工調(diào)校管件水平度和同心度的時(shí)間，提高安裝準(zhǔn)備工作效率，消除在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中管件的擾動(dòng)和跳動(dòng)對(duì)切割和焊接質(zhì)量的不利影響。

焊接工作站系統(tǒng)采用激光位移傳感器作為檢測(cè)裝置。通過(guò)操作架的動(dòng)作和變位機(jī)的旋轉(zhuǎn)使傳感器和工件處于不同的相對(duì)姿態(tài)，激光位移傳感器測(cè)量工件不同姿態(tài)的高度，從而計(jì)算出工件的對(duì)應(yīng)參數(shù)，如：圓管的直徑、周長(zhǎng)、變位機(jī)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的跳動(dòng)度、自動(dòng)尋找圓管的中心位置；矩形管的寬、高、圓角半徑、自動(dòng)找水平、自動(dòng)尋找矩形管的中心位置。傳感器測(cè)量工件的實(shí)物如圖4所示。

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2.1　圓管測(cè)量

　　圓管測(cè)量原理如圖5所示。操作架頭部安裝的激光傳感器測(cè)量裝置可完成以下工作：測(cè)量變位機(jī)夾持圓管的管徑；圓管的水平斜度，即割槍從B點(diǎn)走到C點(diǎn)后z軸方向的偏差；圓管中心線與操作架底座在y方向的平行度，即x軸方向的偏差；B、C點(diǎn)x、z軸中心值。

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2.2　矩形管測(cè)量

操作架頭部安裝的激光傳感器測(cè)量裝置完成以下工作：測(cè)量變位機(jī)夾持矩形管的寬度、高度和圓角半徑；矩形管的水平斜度，即割槍從B點(diǎn)走到C點(diǎn)后z軸方向的偏差；矩形管中心線與操作架底座在y方向的平行度，即x軸方向的偏差；B、C點(diǎn)x、z軸中心值。