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外文資料翻譯2
用于球形型罐體的弧焊機(jī)械的全自動(dòng)化研究
蔣力培，張甲英，俞建榮
摘要：關(guān)于球形罐體的多位置多層面焊縫的一種全自動(dòng)焊接機(jī)械已被開發(fā)出來，這種機(jī)械主要是由一個(gè)基于微型記憶的雙向焊縫追蹤系統(tǒng)和一個(gè)焊接用帶軌道的拖拉機(jī)械組成。這種機(jī)械的主要性能特點(diǎn)是：當(dāng)焊接焊縫的第一層時(shí)，他的微機(jī)系統(tǒng)能夠分析并存儲(chǔ)從雙向傳感器傳輸?shù)能壽E信息，并且控制焊接頭裝置識(shí)別雙向同步焊接路線；當(dāng)在第一層基礎(chǔ)上焊接第二層時(shí)，它能從記憶數(shù)據(jù)庫(kù)中識(shí)別雙向焊接軌跡，自動(dòng)決定焊接層數(shù)并不停變動(dòng)焊接頭位置，焊接實(shí)驗(yàn)證明，該機(jī)械有良好的追蹤和焊接性能，并適用于球形罐體的多位置多層面焊接。
關(guān)鍵詞：全自動(dòng)焊接機(jī)械，球形罐體，記憶追蹤，多位置焊接
0 前言
隨著石化工業(yè)的發(fā)展，球形罐體應(yīng)用越來越廣泛，它們的得很大并且它們的焊接載重量也增長(zhǎng)的很快，傳統(tǒng)的手動(dòng)焊接焊接罐體時(shí)速度太慢，并有很多嚴(yán)重不足：例如繁重的體力勞動(dòng)，惡劣的焊接環(huán)境和焊接罐體高技術(shù)操作工的高花費(fèi)，因此，最近用于罐體焊接的全自動(dòng)技術(shù)發(fā)展很快。
本世紀(jì)七十年代以來，用于球形罐體的水下弧焊，熔融弧焊和MIG焊接的應(yīng)用在美國(guó)，日本及一些發(fā)達(dá)國(guó)家開始研究，很多種熔融焊接電極，例如Lincoln Company生產(chǎn)的NR203核心金屬絲，應(yīng)用于球形罐體的多位置自動(dòng)焊接的BUG-O型號(hào)的焊接追蹤器也發(fā)展起來。
十年前，關(guān)于球形罐體多位置焊接的MIG焊接的研究被引進(jìn)到我們國(guó)家，但是還不能實(shí)現(xiàn)把該技術(shù)用于實(shí)際工程的目標(biāo)。
最近，SINOPEC(中國(guó)石化集團(tuán))進(jìn)口了一些BUG-O和其他型號(hào)的自動(dòng)焊接機(jī)械用來提升用于球形罐體的焊接技術(shù)。這些機(jī)械主要由帶擺動(dòng)裝置的焊接頭，全軟及半軟的提升架和控制箱組成，中國(guó)石化集團(tuán)的第三和第十建設(shè)公司應(yīng)用這些機(jī)械進(jìn)行了一系列的技術(shù)測(cè)試和一些球形罐體的焊接。打開了我國(guó)關(guān)于球形罐體的自動(dòng)焊接的局面。但是，迄今為止，這些用于球形罐體的所謂的自動(dòng)焊接機(jī)械屬于焊接機(jī)械，仍需要操作員手動(dòng)追蹤焊縫。例如，焊工需要不停觀察焊層并且在整個(gè)焊接過程中不斷判斷焊接槍的位置。為了解決這個(gè)問題，研究了一種記憶追蹤系統(tǒng)，一種新型的全自動(dòng)焊接機(jī)械由設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)出來。這種機(jī)械可用于球形罐體多位置焊縫的全自動(dòng)焊接。
1 用于球形罐體的全自動(dòng)弧焊機(jī)械的組成和性能
這篇論文中的自動(dòng)焊接機(jī)械主要是由一個(gè)雙向焊縫追蹤系統(tǒng)和一個(gè)提升架組成。追蹤系統(tǒng)由一個(gè)雙向傳感器，一個(gè)追蹤激勵(lì)器，一個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)和一個(gè)焊槍組成。
這個(gè)機(jī)器靠一個(gè)憑磁力沿著焊縫凹槽固定在罐體表面的軟軌支承，當(dāng)焊接第一層焊縫時(shí)，例如，最底層的焊縫，機(jī)械的微機(jī)系統(tǒng)處理從傳感器傳來的的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)并同步控制激勵(lì)使焊槍沿著焊縫凹槽運(yùn)動(dòng)。當(dāng)焊接其他層時(shí)，微機(jī)系統(tǒng)在記憶數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上控制激勵(lì)。
機(jī)器的主要技術(shù)參數(shù)是：適用于自動(dòng)化焊槍的橫向位移和垂直方向的位移的調(diào)節(jié)范圍是和，焊槍的擺動(dòng)速凍調(diào)節(jié)范圍是；追蹤寬度位移和高度位移的精確性達(dá)到和。
2 雙向自動(dòng)追蹤系統(tǒng)
2.1 雙向追蹤傳感器
傳感器是由一個(gè)燈，一個(gè)光纖束，一個(gè)四接口芯片，一個(gè)反射鏡，一個(gè)球形鉸鏈，一個(gè)觸頭等組成。它的工作原理如下：
芯片被分出四個(gè)接口，例如，四個(gè)接口組成部分。由第一個(gè)和第三個(gè)接口產(chǎn)生的光電動(dòng)力與一個(gè)位置成比例，這個(gè)位置是由焊槍和焊縫凹槽垂直面的中心背離產(chǎn)生的，而第二和第四個(gè)接口是橫向位置。當(dāng)焊槍指向焊縫凹槽的中心時(shí)，傳感頭使反射鏡把光反應(yīng)到接口的中心。每個(gè)接口產(chǎn)生一些光電勢(shì)并且每一組輸出0伏的電壓。當(dāng)焊槍移動(dòng)至遠(yuǎn)離焊縫中心時(shí)傳感頭使反射鏡傾斜，每個(gè)接口產(chǎn)生不同的電勢(shì)，兩組輸出不同的電信號(hào)表示背離的橫向和垂直方向的程度。
2.2 雙向自動(dòng)追蹤激勵(lì)
這個(gè)激勵(lì)是一種跨滑塊裝置，可能會(huì)調(diào)整焊槍橫向和垂直方向的位置，因?yàn)楹附臃旁谝环胶缚p層及軌道的位置不能成正比，準(zhǔn)確的來說，每個(gè)滑塊設(shè)置的驅(qū)動(dòng)器是由螺桿的區(qū)導(dǎo)向的雙區(qū)和線性球.螺桿是由步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制的。
2.3 微機(jī)系統(tǒng)
如圖1中所示，該系統(tǒng)由一個(gè)8031單片機(jī)，處理電路的傳感信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路的一步，汽車，形成電路的距離信號(hào)，I/O接口電路，定時(shí)器電路，存儲(chǔ)器芯片的程序存儲(chǔ)器，EEPROM芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，A/D轉(zhuǎn)換和D/A接收鍵盤和顯
示器用于通信和顯示一些焊接和主機(jī)之間的機(jī)器，并顯示一些焊接工藝參數(shù)
2.3.1傳感信號(hào)的處理電路
這設(shè)施的主要功能是放大信號(hào)輸出二維跟蹤傳感器，因?yàn)檫@樣一個(gè)事實(shí)，即信號(hào)是由光電和它們的值只有在微型電壓水平.A LM324放大器IC是用于擴(kuò)增信號(hào)的部分，這之間的位置偏差的焊槍和中心橫向位移和垂直方向的位移。
2.3.2 I/O接口電路
I/0接口電路包括這些接口電路：對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制信號(hào)和遠(yuǎn)距離信號(hào)接口電路的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成的光電效應(yīng)耦合電路和放大電路。4N33耦合電路是用來隔離微機(jī)系統(tǒng)從電源的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)定輸出端口之間的小的8031 CPU芯片和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（輸出信號(hào)由PI.0以PI.2引腳控制一個(gè)電機(jī)和來自P1.3到P1.5引腳控制另外一個(gè)）
接口電路的控制標(biāo)志作為由光電效應(yīng)耦合器和波整.A環(huán)壓路機(jī)應(yīng)用于整形電路盡量減少振動(dòng)效應(yīng)開關(guān)電路
3全自動(dòng)焊接工藝
為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤多層焊;機(jī)器需要下列職能：
（1）確定的出發(fā)點(diǎn)焊接和存儲(chǔ)這些信息;
（2）焊接第一層時(shí)，微量元素的焊縫凹槽的實(shí)時(shí)和存儲(chǔ)焊槍和焊縫中心這些數(shù)據(jù)的偏差，
（3）焊接其他層時(shí)，控制在記憶數(shù)據(jù)追基礎(chǔ)上的蹤裝置。
自動(dòng)焊的機(jī)工作程序如圖2所示。
4 焊接測(cè)試
4.1 焊接理論
焊前，軌道是固定在頂端的一個(gè)傾斜率大概是1:50工作臺(tái)上。對(duì)焊縫中心焊接樣品。因此，雖然焊槍100毫米，偏差之間的軌道和焊縫中心增加2.2 mm.總的橫向偏移偏差之間的偏移（1000mm毫米長(zhǎng)）是22.0mm和4.7mm
焊接過程是藥芯焊絲電弧焊（ FCAW ）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)和DSII71藥芯焊絲（直徑1.2mm）取得Korea焊接來源是中波500循環(huán)功率和類型SDY-15S。
焊接樣品是用45 ＃碳素鋼和60度角槽，厚度為16毫米，其長(zhǎng)度是1米，它的位置是在空間上的傾斜角度45度對(duì)水平面由上方的傾斜工作臺(tái)
4.2 測(cè)試結(jié)果
測(cè)試中焊接了三層，每一層的焊接數(shù)據(jù)如表1中所列：
焊接第一層時(shí)，機(jī)器實(shí)時(shí)追蹤和焊槍沒有擺動(dòng)，第二和第三層焊接與擺動(dòng)焊槍，在擺動(dòng)的中心跟蹤中心的焊縫槽的基礎(chǔ)上記憶數(shù)據(jù)，焊接層熔融的兩個(gè)邊緣溝同樣寬度的頂層是鋁及其表面潤(rùn)滑，擺動(dòng)速度是4mm/s時(shí)，寬度和在溝槽邊緣停止列于表1
5 結(jié)論
發(fā)達(dá)國(guó)家成功的測(cè)試多層焊接球形罐體的自動(dòng)焊接.試驗(yàn)結(jié)果表明，有一個(gè)實(shí)時(shí)跟蹤和記憶的行為，核查系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)需要.新機(jī)器適合球形罐體的多位置多層面焊接
附件2
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