本发明涉及焊接加工技术领域，更具体地，涉及一种反向平衡法兰的自动化焊接方法。
背景技术：
反向平衡法兰是一种新型连接节点，可应用于受疲劳荷载作用的风力发电机塔筒连接；与反向平衡法兰配套的施工器具—高强螺栓液压张拉器是保证风力发电机塔筒刚性连接的重要技术措施。反向平衡法兰主要用于风机塔架和筒体之间的连接，近年来在风电塔及电视塔等领域得到广泛应用。相较于厚型锻造法兰，反向法兰加工成本低，周期短，具有较高的强度和刚度，与液压张拉器相配合，安装极其方便。
反向平衡法兰由上下两个法兰通过螺栓连接组成，每个法兰通过加筋板、法兰板和底板焊接组成，其焊缝分为a和b两种类型，a型焊缝为加筋板与底板的焊缝，b型焊缝为加筋板与法兰板的焊缝，a型焊缝有四个，分别为a1点位置焊缝、第二焊缝a2、第三焊缝a3、第四焊缝a4，b型焊缝也有四个，分别为第五焊缝b1、第六焊缝b2、第七焊缝b3、第八焊缝b4,a1点位置焊缝和第二焊缝a2在同一边，第三焊缝a3和第四焊缝a4在加筋板的另一边，其中a1点位置焊缝和第五焊缝b1连接，第二焊缝a2和第六焊缝b2连接，第三焊缝a3和第七焊缝b3连接，第四焊缝a4和第八焊缝b4连接，如图3所示。
传统的人工焊接：对于焊缝类型a，工艺及质量上要求其在船型位置进行施焊，同时考虑焊接变形，首先将上法兰或者下法兰装夹在变位机上，焊接人员对位于船型或近船型位置的a类型第一焊缝a1和第二焊缝a2，焊接完成一组加筋板的一侧a1点位置焊缝或第二焊缝a2，则继续逆时针对下一组加筋板的a1点位置焊缝或第二焊缝a2进行焊接，直到整个工件回转一圈，完成所有加筋板的a型焊缝的焊接，同样的方法完成第三焊缝a3和第四焊缝a4的焊接工作。将工件从变位机上取下，考虑到焊接变形，将上下法兰通过其中对称的几个螺栓装配起来，将反向平衡法兰水平放在地面上，如图5所示，如焊接人员完成一组加筋板的第五焊缝b1和第七焊缝b3，焊接人员移动到下一个加筋板的第五焊缝b1和第七焊缝b3，以此类推，通过人员移动的方式完成工件法兰b类型焊缝所有的第五焊缝b1和第七焊缝b3焊接；随后，焊接人员通过空中行车，将反向平衡法兰工件进行翻转180度，再进行另外一侧的b型焊缝第六焊缝b2和第八焊缝b4进行施焊，焊接人员再移动一圈，完成这一侧所有b型焊缝的焊接。
技术实现要素：
1、所要解决的技术问题：
现有的反向平衡法兰的焊接主要通过手工焊接，焊接工作强度大、效率低以及焊接质量不易控制。
2、技术方案：
为了解决以上问题，本发明提供了一种反向平衡法兰的自动化焊接方法，包括以下步骤：一、将反向平衡法兰装配到变位机上，使反向平衡法兰竖直；二、在p1点位置对加筋板的第一焊缝a1和第二焊缝a2进行焊接，在p2点位置对加筋板3的第三焊缝a3和第四焊缝a4进行焊接，在p3点位置时，将反向平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，对加筋板的第七焊缝b3焊接，将反向平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，对加筋板的第八焊缝b4进行焊接，在p4点位置时，将方向平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，对加筋板的第五焊缝b1进行焊接，将反向平衡法兰在变位机上向翻转到18-23度，对加筋板的第六焊缝b2进行焊接，所述p1点位置和p2点位置关于法兰轴镜像对称，p3点位置和p4点位置也关于法兰轴镜像对称，p1点位置、p2点位置位于p3点位置和p4点位置的下方。
还包括在p5点位置用于焊接第一外环缝c3、第二外环缝c4、第一内环缝c1和第二内环缝c2，所述p5点位置位于p1点位置和p2点位置之间并位于p1点位置和p2点位置下方，所述p1点位置和p2点位置相对于p5点位置对称。
将平衡法兰在变位机上向外翻转到20度，将平衡法兰在变位机上向外翻转到20度
所述的焊接为机器人焊接，所述机器人的动作和所述变位机的转动通过plc自动控制。
所述p1点、p2点和法兰圆心的连线和法兰轴向形成的角度都为45度。
在所述变位机的正前方处设置有轨道，用于机器人焊接工作站的移动。
焊接过程为：机器人焊接完p1点位置处的第一焊缝a1和第二焊缝a2，变位机会转动配合机器人焊接，在p2点位置，变位机转动配合机器人焊接，依次焊接完加筋板的第三焊缝a3和第四焊缝a4；当完成整个反向平衡法兰加筋板的第一焊缝a1、第二焊缝a2、第三焊缝a3、第四焊缝a4的焊接后，将平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，在p3点位置，变位机转动配合机器人焊接，依次焊接加筋板的第七焊缝b3，在p4点位置，变位机转动配合机器人焊接，依次焊接加筋板的第七焊缝b1；焊接完所有的第五焊缝b1和第七焊缝b3后，将平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，在p3点位置，变位机转动配合机器人焊接，依次焊接完加筋板的第八焊缝b4，在p4点位置，变位机转动配合机器人焊接，依次焊接完加筋板的第六焊缝b2；完成所有的第五焊缝b1、第六焊缝b2、第七焊缝b3和第八焊缝b4后，最后在p5点位置焊接第一外环缝c3、第二外环缝c4、第一内环缝c1和第二内环缝c2，完成平衡法兰的所有焊接。
机器人可以有两个，焊接过程为：左边机器人移动到p1点位置，右边机器人移动到p2带你位置，两个机器人同时焊接各自对应的a型焊缝，变位机转动配合机器人焊接；所有a型缝焊接完成，将平衡法兰在变位机上向外到翻转到18-23度，左边机器人移动到p4位置焊接第五焊缝b1，右边机器人移动到p3位置焊接第七焊缝b3，变位机转动配合机器人焊接，焊接完所有第六焊缝b1和第七焊缝b3，将平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，左边机器人移动到p4位置焊接第六焊缝b2，右边机器人移动到p3位置焊接第八焊缝b4，变位机转动配合机器人焊接，焊接所有第六焊缝b2和第八焊缝b4；完成所有的第五焊缝b1、第六焊缝b2、第七焊缝b3和第八焊缝b4后，最后在p5点位置焊接第一外环缝c3、第二外环缝c4、第一内环缝c1和第二内环缝c2，完成平衡法兰所有的焊接。
在p5点位置焊接第一外环缝c3、第二外环缝c4、第一内环缝c1和第二内环缝c2的过程为：将平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，机器人分别完成对第一内环缝c1和第二外环缝c4的焊接，然后将平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，在p5点位置，机器人分别完成对第二内环缝c2和第一外环缝c3的焊接，最终完成平衡法兰所有的焊接。
3、有益效果：
本发明提供了反向平衡法兰的自动化焊接方法有着合理焊接工艺流程，使所有的焊缝皆为船型焊缝，在窄小的空间里，实现了自动化一次性焊接好上下法兰的加筋板，提高了焊接质量。
附图说明
图1为反向平衡法兰结构示意图。
图2为上法兰和下法兰的结构示意图。
图3为加筋板的焊缝示意图。
图4为法兰焊接位置示意图。
图5为反向平衡法兰水平焊接放置示意图。
图6为变位机夹持反向平衡法兰示意图。
图7为p1点位置、p2点位置、p3点位置、p4点位置、p5点位置的示意图。
图8为各个焊接的位置示意图。
图9为反向平衡法兰在变位机上的翻转示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例来对本发明进行详细说明。
如图1所示，反向平衡法兰由上法兰1和下法兰2组成，所以加筋板和反向平衡法兰之间要焊8条焊缝，a型焊缝为加筋板与底板的焊缝有4条，b型焊缝为加筋板与法兰板的焊缝有4条，如图3所示。
如图8所示，还有c型焊缝，c型焊缝也有4条。
如图6所示，本发明提供了一种反向平衡法兰的自动化焊接方法，首先将反向平衡法兰装配到变位机上，使反向平衡法兰竖直。
如图4所示，反向平衡法兰上有4个点位置，分别为p1点位置、p2点位置、p3点位置和p4点位置。在p1点位置对加筋板的第一焊缝a1和第二焊缝a2进行焊接，在p2点位置对加筋板的第三焊缝a3和第四焊缝a4进行焊接，在p3点位置对加筋板的第七焊缝b3和第八焊缝b4进行焊接，在p4点位置对加筋板的第五焊缝b1和第六焊缝b2进行焊接，反向平衡法兰在变位机上转动，所述p1点位置和p2点位置关于法兰轴向镜像对称，p3点位置和p4点位置也关于法兰轴向镜像对称，p1点位置、p2点位置位于p3点位置和p4位置的下方。
如图7所示，还包括p5点位置，所述p5点位置用于焊接第一外环缝c3、第二外环缝c4、第一内环缝c1和第二内环缝c2，所说p5点位置位于p1点位置和p2点位置之间并位于p1点位置和p2点位置下方，所述p1点位置和p2点位置相对于p5点位置对称。所述外环缝和内环缝位置如图8所示。
如图9所示，反向平衡法兰和底面垂直时为0度，所述的角度α为18-23度，最佳为20度。
所述的焊接为机器人进行焊接，所述机器人的动作和所述反向平衡法兰的转动通过plc自动控制。从而实现自动化焊接。向机器人输入反向平衡法兰结构的几何参数法兰外径，加筋板长宽和厚度，法兰板的厚度和加筋板的数量，通过几何尺寸计算确定p1点位置、p2点位置、p3点位置和p4点位置并记录下此位置，由于下料和装配的误差，点激光需要每次都定位加筋板的第一焊缝a1，第二焊缝a2，第三焊缝a3，第四焊缝a4型、第五焊缝b1，第六焊缝b2，第七焊缝b3，第八焊缝b4的精确的位置，机器人程序中定义焊缝的长度；配合变位机的转动，机器人对其四个焊接区域p1点位置到p2点位置，p2点位置到p3点位置，p3点位置到p4点位置循环焊接来实现对上下法兰自动化焊接，四个点位置的顺序不分先后。
分五个点位置的优势在于，在p1点位置和p2点位置，此时的a型焊缝属于船型焊缝，船型焊缝易于焊接且焊接质量好，第一焊缝a1、第二焊缝a2和第三焊缝a3、第四焊缝a4分别位于加筋板的两侧，反向平衡法兰旋转焊接循环结束，就实现了加筋板双侧船型焊缝的全部焊接，所述p1点位置、p2点位置和法兰圆心的连线和竖直向下方向形成的角度都为45度。而在p3点位置和p4点位置，b型焊缝属于平角焊缝，由于焊接b型焊缝时，反向平衡法兰在变为机上翻转到18-23度，这样使的第五焊缝b1、第六焊缝b2和第七焊缝b3、第八焊缝b4的焊缝也类似于船型焊缝，反向平衡法兰旋转焊接循环结束，就实现了加筋板双侧平角焊缝的全部焊接。在p5位置，c型焊缝为平角焊缝，在焊接c型焊缝时，反向平衡法兰在变位机上翻转到18-23度，使得c型焊缝也类似于船型焊缝。
第一焊缝a1、第二焊缝a2、第三焊缝a3、第四焊缝a4和第五焊缝b1、第六焊缝b2、第七焊缝b3、第八焊缝b4焊好后，机器人到p5点位置，将平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，机器人分别完成对第一内环缝c1和第二外环缝c4的焊接，然后将平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，在p5点位置，机器人分别完成对第二内环缝c2和第一外环缝c3的焊接，最终完成平衡法兰所有的焊接。这样通过本发明提供的反向平衡法兰的自动化焊接方法完成了反向平衡法兰的所有焊接。
实施例1
单机器人方案：机器人焊接完p1点位置处的第一焊缝a1和第二焊缝a2，变位机会顺时针转动配合机器人焊接，在p2点位置，变位机逆时针转动配合机器人焊接，依次焊接完加筋板的第三焊缝a3和第四焊缝a4；当完成整个反向平衡法兰加筋板的第一焊缝a1、第二焊缝a2、第三焊缝a3、第四焊缝a4的焊接后，将平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，在p3点位置，变位机顺时针转动配合机器人焊接，依次焊接加筋板的第七焊缝b3；在p4点位置，变位机逆时针转动配合机器人焊接，依次焊加筋板的第七焊缝b3；焊接完所有的第五焊缝b1和第七焊缝b3后，将平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，在p3点位置，变位机顺时针转动配合机器人焊接，依次焊接完加筋板的第八焊缝b4，在p4点位置，变位机逆时针转动配合机器人焊接，依次焊接完加筋板的第六焊缝b2；完成所有的第五焊缝b1、第六焊缝b2、第七焊缝b3和第八焊缝b4后，将平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，机器人分别完成对第一内环缝c1和第二外环缝c4的焊接，然后将平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，在p5点位置，机器人分别完成对第二内环缝c2和第一外环缝c3的焊接，最终完成平衡法兰所有的焊接，最终完成平衡法兰所有的焊接。
实施例2
双机器人方案1：焊接过程为：左边机器人会移动到p1点位置，右边机器人移动到p2带你位置，他们同时焊接各自对应的a型焊缝，变位机顺时针配合机器人焊接，所有a型缝焊接完成，将平衡法兰在变位机上向外到翻转到18-23度，左边机器人移动到p4位置焊接第五焊缝b1，右边机器人焊接移动到p3位置焊接第七焊缝b3，变位机逆时针转动配合机器人焊接，焊接完所第六焊缝b2和第七焊缝b3，将平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，左边机器人移动到p4位置焊接第六焊缝b2，右边机器人焊接移动到p3位置焊接第八焊缝b4，变位机逆时针转动配合机器人焊接，焊接完所第六焊缝b2和第八焊缝b4，完成所有的第五焊缝b1、第六焊缝b2、第七焊缝b3和第八焊缝b4后，将平衡法兰在变位机上向外到翻转到18-23度，任意一台机器人在p5点位置对外环缝c1，c4进行焊接，将平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，机器人分别完成对第一内环缝c1和第二外环缝c4的焊接，然后将平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，在p5点位置，机器人分别完成对第二内环缝c2和第一外环缝c3的焊接，最终完成平衡法兰所有的焊接。。
实施例3
双机器人方案2：两个机器人的焊接流程为：左边机器人会移动到p1位置，右边机器人移动到p2位置，他们同时焊接各自对应的a型焊缝，变位机顺时针配合机器人焊接，各自焊接完4组加筋板；左边机器人移动到p4位置，右边机器人移动到p3位置，变位机带动法兰翻转到18-23度，他们同时焊接各自对应的b型焊缝，变位机逆时针转动配合机器人焊接，各自焊接完4组加筋板；左右边机器人再次回到刚才的p1和p2位置，变位机顺时针转过已经焊好的加筋板来到相邻未焊接的加筋板位置，依照刚才的焊接顺序，直至焊接完所有的加筋板。
第一焊缝a1、第二焊缝a2、第三焊缝a3、第四焊缝a4和第五焊缝b1、第六焊缝b2、第七焊缝b3、第八焊缝b4焊好后，机器人到p5点位置，将平衡法兰在变位机上向外翻转到18-23度，机器人分别完成对第一内环缝c1和第二外环缝c4的焊接，然后将平衡法兰在变位机上向内翻转到18-23度，在p5点位置，机器人分别完成对第二内环缝c2和第一外环缝c3的焊接，最终完成平衡法兰所有的焊接。完成了反向平衡法兰的所有焊接。