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中国第一高楼上海中心大厦完工,看焊接机器人如何征服高空作业

      3月15日,上海,航拍镜头下的上海中心大厦(图中最高建筑)。当天,中国第一、世界第二高楼上海中心大厦已经完工,即将正式开业。

图片来源:视觉中国

上海中心大厦地下结构5层,地上部分包括125层塔楼和7层的东西裙房,建筑总高度632m。


      上海中心大厦将与金茂大厦、环球金融中心一起成为上海新地标,并刷新了上海新高度。其中,上海中心大厦最令游客向往的、可直达119层观光平台的快速电梯,速度可达每秒18米,55秒可抵达大厦的119层观光平台。



人工焊接难度大
上海中心大厦工程立柱断面大,外形尺寸为4.1m×2.6m,截面形状为三横两纵,单一截面焊缝累计长约18m,焊丝消耗量约200kg。巨柱材质为Q345GJC、厚度为55mm。巨柱的高空焊接作业空间小,操作环境受限,且距离地面高、危险性大。现有常规焊接方法难于满足现场焊接质量及进度需要。若采用多台柔性轨道全位置焊接机器人同时作业,不但提高焊接质量的稳定性,也极大地降低了焊工的劳动强度,提高焊接效率,巨柱焊接机器人布置如下图所示。




关于工程所需焊接机器人的研发
针对焊接节点截面巨大,存在大量厚板、长焊缝现场焊接的特点,上海市机械施工集团有限公司与北京石油化工学院、江阴纳尔捷机器人公司建立了建筑钢结构机器人施工集成技术的创新战略联盟,进行高空焊接机器人设计理论研究,攻克其现场装配、精确定位及焊接工艺技术。

研发成果:全位置焊接机器人
该轨道式全位置焊接机器人采用模块化开发路线,整套装备由轨道、焊接机器人执行器、多自由度焊枪调节控制器、机器人控制平台及智能化控制模块等组成,能满足超高层钢结构现场安装焊接作业需求。



(1)技术参数    柔性轨道焊接机器人适应焊接位置:平、横、立、仰及360°全位置焊接;适应焊缝形式:直缝、环缝及不规则焊缝;适应环形工件尺寸:≥φ168 mm;机器人行走速度:0~160cm/min;焊枪摆动模式:角摆;角摆运条方式:弓、之、点之、直线;摆速:0~255cm/min ;摆幅:±25mm;左右滞时:0~6s;焊枪垂直跟踪行程:150mm;水平跟踪行程:200mm;程控参数微调幅度:±20%。
(2)熔化效率    在厚板长焊缝焊接中效率不低于焊条电弧焊1.5倍。
(3)机器人本体结构    磁吸附式轨道采用摩擦传动,机器人本体结构精巧,安装便捷。


现场应用
目前已成功应用于上海中心大厦22层、66层桁架及125层电涡流阻尼器质量箱体的现场焊接。


上海中心大厦22层、66层桁架焊接

焊接操作工根据现场需要装配轨道长度,把自动焊匹配使用的焊接控制箱、焊接电源及送丝机,通过焊接电缆与焊接小车相连接,电缆长度可达25m左右。在高空焊接过程中,上述设备可放置在焊接小车周边位置,焊接保护气瓶通过气管与控制箱连接。焊接操作工利用焊接机器人示教功能对焊缝进行示教操作,保证焊接过程中熔池中心与焊缝中心一致,实现焊接参数的优化组合,可进行连续焊接,如下图所示。


  125层电涡流阻尼器质量箱体焊接

阻尼器大厅在125层上(标高579.300m),长宽10.8m,占据大厅125~131层整个空间高度约27m,通过吊点在131层的4组12根钢索悬挂。电涡流阻尼器质量箱重约1 000t。采用Q345B钢材,板厚80mm,质量箱上盖板共4条焊缝,单条焊缝长度近9m,焊接位置为平焊。对称布置两台焊接机器人协同焊接,在保证焊接质量和进度的条件下,降低焊接应力和变形,如下图所示。





文章来源:焊接切割联盟根据网络资料以及“超高层建筑钢结构焊接机器人技术应用”(《金属加工(热加工)》2014年第18期16-18页,作者为上海市机械施工集团有限公司主任焊接工程师孟凡全)




点击次数:2065  发布日期:2016-03-21  【打印此页】  【关闭