库卡工业焊接机器人在Bauer旋挖钻机公司应用

钻孔设备制造机器人焊接特殊钻孔工具，长达14m来自德国巴伐利亚Schrobenhausen的Bauer生产的旋挖钻机在全球范围被广泛应用于土木工程，小到不起眼的小井，大到世界最高建筑（迪拜哈利法塔）的桩基。为满足不断增长的市场需求,Bauer启动了一行程达14米的焊接工序自动化项目。库卡工业为该重要项目提供了创新方案。

建立最初的目的仅仅是为自给自足, Schrobenhausen（Ingolstadt附近）的Bauer致力于土木工程，以生产用于特殊钻井的复杂建筑机械而著称。这类旋挖钻机尺寸巨大，长达14米,直径达1.5米， 通常由内部管道与外部钻探螺旋焊接而成。

根据地下层情况,选取合适的磨损件安装于顶部，其设计十分像螺旋楼梯,但组件须高度耐压。钻挖的质量不仅取决于金属片的选择，更重要的是与内部管道及外缘焊接铠装连接的坚固程度。

之前，Bauer都是通过焊接工人将加工过的螺旋组件与内部管道焊接成钻机，然后在狭窄的螺旋外缘进行铠装堆焊。这些任务的艰辛是一般人所无法想象的。此外，当金属经数个焊接工序后会产生热辐射，这更让焊工无法忍受。

不同钻头的自动化焊接

“很幸运，多年来我司钻头的市场需求稳步增长”， Bauer副厂长Gerald Huber说。“因此要尽可能地实现自动化焊接。于是，我们提出了一论文课题，即是否可行以及如何达成焊接自动化，以此来探索可能的焊接工作站。由于我们的钻头非常相似，但又不完全相同（这取决于操作环境），我们的需求是找出一个灵活的解决方案，来焊接由标准元素组成的各类钻头。为此，我们对各种钻井工具进行了分析。”最后结果显示钻头长度可能超过13米,直径达1.5米,重达3.5吨。更糟糕的是，钻头的外径有的是新型的，因此并不统一。筹备工作后，我们对领先的机器人供应商进行邀标。很早就得知，库卡工业技术闻名于全球”，Gerald Huber强调。“库卡工业的技术优势和专业态度留给了我们非常好的印象。”

解决方案：库卡工业机器人及激光传感器

库卡工业的自动化焊接工作站不仅足够宽敞，可容纳大型工件,还配有一个旋转/倾斜装置(RDK26)和一个线性平移单元(RLV25)，这可以提供额外的特殊功能。首要功能是将Fronius双丝焊头集成于机械手，其中一线对内部管道进行连接，另一线对螺旋外缘的硬铠装外壳进行焊接，这种双丝焊接方案对采购成本产生了积极影响。

基于库卡工业的建议，我们不再需要最初考虑的焊头更换装置。两个线圈包随机器人沿直线单元运动，并始终处于“就绪”状态。为确保在高负荷钻挖情况下合成体的持久性，每次至少要焊接三层。显然，挑战不仅是对机器人运行的编程，而且当对如此大型的钣金工件进行加工时，必需要进行非常细微的自动公差补偿。关于该功能，Gerald Huber说：“对基本数据的常规编程，库卡工业为我们设计了一款软件，这立马就得到我们焊工的高度认可，他们也意识到了自动化方案的优势。通过现有的3D构建数据，定义工件的基本焊接程序。”这适用于接头和铠装焊接。由于无法避免螺旋金属片偏差，用到了另一种伺服机器人的特殊传感器。激光摄像机可追踪焊缝过程，识别偏差，并影响机器人做出相应的路径调整。摄像机可查看到宽明的组件边缘（或开坡口）。这就保证了摄像机可识别下一步过程的焊缝（包括大型组件），并保持高精确焊接。

因此,即使有很多的焊层,也可以实现均匀接缝。数字可以更好地解释焊接工艺应用的尺寸：对于一个长13米，直径1米，重30公斤，带双轴焊丝的钻机，将单独被用于接头焊接。后续铠装焊接将需要15公斤的特殊焊线。一字排开，这相当于一个长200米的焊缝。“铠装焊接激光摄像机的编程是另一大亮点”Gerald Huber继续道。“首先将内部管道的直径，钻头外径，及螺旋导线的相关数据输入系统，并显示在显示屏上。这些信息就足以启动焊接程序。对于铠装，在图形界面上选择相应的焊缝形状，同时数据传送到自动焊缝跟踪摄像机。总体上，一个完整的钻头的加工周期减少了大约30％。工作人员仅需作预选螺旋，然后机器人以双位操作模式根据定义的路径自动进行焊接。

职业健康与安全至关重要

工人的工作不再单调，而且执行焊接任务时对体力的损耗减少。库卡工业的方案帮助改良了焊接的工作环境。由于机器人工作路径宽泛，安装排气罩进行废气排放不可行。排气罩意味着会干扰的机器人运行，因此会限制系统的可用性与灵活性。现在使用的是Stauffer提供的点式吸取装置，可直接安装到机器人上。这更加高效、更加有针对性，气能也更加经济。废气进行微过滤，净化程度可达到99.97%，这样空气可返回车间。在冬季，因为几乎没有热量流失，此方案可以节省加热成本。

一切在于灵活性

在初步讨论这篇文章期间,作者发现了完全不同的系统组件。钻孔工具的连接器进行了焊接。这些组件由回火钢1.7218 (25 CrMo 4)制成。两个组件（内外爪）进行预热，并通过特殊的线进行焊接。

更多信息：如果有客户想要随时更换石油钻探装置，那么系统就会运行滑动板片的命令。这些平钢板厚度约50毫米、宽1200毫米、长5200毫米，均被连杆装配在系统上。这种设计使得数个板片联锁，形成了一个连续的表面。在滑动板片的正反面，机器人进行相应的焊缝接合操作。

以上情况说明了该系统是如何针对不同任务，进行快速灵活地调整与编程。编程由库卡工业的直观示教软件完成。双轴旋转/倾斜RDK26变位机上的工装可使工件再次变位，进行背部加工。因此，钻机焊接系统可针对不同的意外任务进行快速调整。

结论

Gerald Huber对首个自动化焊接系统表示非常满意。在下单后数个月，就进行了调试，从2009年至今运行得毫无差错。为了让我们更好地理解该解决方案，库卡工业技术实验室邀请了我们对接头焊接与铠装进行测试。更让我们满意的是，库卡工业的专家团队为我们提供全面的服务，在程序设计和编程方面也给予我们宝贵的建议。

公司员工很快就接受了该系统的控制和编程工作站。他们使用该系统可在短时间内进行生产。感谢此项工程的成功进行，进一步的自动化项目已经列入Gerald Huber的清单。他正在考虑钢结构加工及工件开坡口的机器人应用。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。