[发明专利]一种机器人焊接盾构机螺旋轴的方法

说明书

本发明提供一种机器人焊接盾构机螺旋轴的方法，包括下述步骤：S1、螺旋曲线拟合；S2、插补运算；S3、变位机选型；S4、机器人工作站设计与布置；S5、焊接路径离线编程与仿真；S6、现场焊接路径验证与调整；S7、机器人焊接螺旋叶片对接焊缝；S8、机器人焊接螺旋叶片与旋转主轴角焊缝；S9、机器人焊接螺旋主轴耐磨网格；S10、螺旋轴制造完成。本发明采用机器人焊接螺旋轴，一方面可以实现远程操作，另一方面利于实现“无人化”制造，且采用机器人制造的螺旋轴精度更高，提高螺旋轴与筒体的装配精度。

技术领域

本发明涉及盾构机螺旋轴技术领域，具体涉及一种机器人焊接盾构机螺旋轴的方法。

背景技术

盾构机螺旋轴是由螺旋叶片和螺旋主轴组成，螺旋主轴的材质是27SiMn，螺旋叶片的材质是Q345B+SA1750CR复合钢，制造过程是：螺旋叶片与螺旋主轴点焊固定，先焊接螺旋叶片间的对接焊缝，再焊接螺旋叶片与螺旋主轴的角焊缝，最后进行螺旋主轴表面的耐磨堆焊。

目前，盾构机螺旋轴的焊接大多采用半自动二氧化碳气体保护焊，螺旋主轴表面的耐磨堆焊是采用焊条电弧焊进行，有以下缺陷：焊接效率低；焊接质量不稳定；焊接飞溅大；焊接烟尘比较严重，由于处于厂房内无法进行单独排烟，焊接烟尘对人体有害；全部采用人工焊接，焊接工作强度很大；焊条头的长度无法控制，造成焊接材料浪费严重；焊接区域较分散，配件搬运较困难；焊接时需要用到不同的辅助工装，增加制造成本。

焊接机器人具有焊接效率高、焊接质量稳定、易于实现柔性焊接、焊接过程可控等特点，已在多个行业得到广泛应用，并产生可观的经济效益，特别是在疫情期间更是促进焊接机器人的发展。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种高效率、高质量、经济环保且可广泛应用于盾构机螺旋轴的焊接方法。

本发明提供的一种机器人焊接盾构机螺旋轴的方法，包括下述步骤：

S1、螺旋曲线拟合：根据螺旋叶片的制造参数和实体测量数据绘制出螺旋叶片的实际焊接螺旋线图，根据螺旋线的数学模型拟合所述实际焊接螺旋线图，得到实际焊接螺旋线的近似数学模型；

S2、插补运算：综合考虑焊接精度和误差，采用插补运算方法将所述实际焊接螺旋线的近似曲线离散成一系列的微小直线段；

S3、变位机选型：根据所述微小直线段的精度要求进行变位机选型，确保变位机能够满足焊接要求；

S4、机器人工作站设计与布置：根据螺旋轴焊接要求，选择合适的焊接机器人及工装，并进行场地设计与布置；

S5、焊接路径离线编程与仿真：采用所述焊接机器人离线编程软件和仿真软件，生成螺旋焊缝焊接轨迹图；

S6、现场焊接路径验证与调整：将所述螺旋焊缝焊接轨迹输入到焊接机器人中，进行现场焊接路径试验，并根据现场的情况进行调整，调整完成后最终确定机器人焊接的实际路径；

S7、机器人焊接螺旋叶片对接焊缝：对螺旋叶片的对接焊缝进行多层多道的焊接，通过焊接工艺参数确定每一层的厚度，从而确定机器人自动换焊丝的时间，实现螺旋叶片的机器人焊接；

S8、机器人焊接螺旋叶片与旋转主轴角焊缝：调用螺旋焊缝的焊接轨迹进行焊接，同时采用焊缝跟踪调整因焊接变形造成的路径偏移；

S9、机器人焊接螺旋主轴耐磨网格：螺旋焊缝焊接完成后，对耐磨网格的焊接路径进行规划，并完成耐磨网格的焊接；

S10、螺旋轴制造完成：检查所有焊接位置焊接质量，完成焊后清理相关工作。

优选地，S1中，所述数学模型为圆柱螺旋线模型。

优选地，S2中，所述插补运算方法为等时间间隔的插补运算方法。