煤矿掘进机铲板自动化焊接生产线规划与应用

发布时间：2019-08-29 11:34所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次

【摘要】对原有铲板焊接人工生产线进行分析，通过合理的工位拆分及节拍优化，制定了符合自动化生产要求的生产工艺流程，选择合理的焊接设备及机器人，成功的建立了一条铲板自动化焊接生产线，在提高产能、提高产品质量稳定性的同时实现了少人化、智能化焊接

　　【摘要】对原有铲板焊接人工生产线进行分析，通过合理的工位拆分及节拍优化，制定了符合自动化生产要求的生产工艺流程，选择合理的焊接设备及机器人，成功的建立了一条铲板自动化焊接生产线，在提高产能、提高产品质量稳定性的同时实现了少人化、智能化焊接生产。

　　【关键词】掘进机;铲板;自动化焊接;机器人;节拍平衡

　　1引言

　　掘进机是煤矿生产设备，铲板部是在掘进机作业时其最主要的支撑机构，同时又是其物料收集运输部分的源头，所以对铲板结构件的整体性能要求很高。铲板部由于其形状特殊、结构较为复杂，一般的自动化焊接设备难以实现100%焊接，故此一般企业均采用具有较强灵活性的手工气保焊进行焊接作业，但手工焊受操作者技能、状态等人为因素影响较大，焊接质量不稳定、效率较低，而且近年来人工成本持续增加。

　　随着工业4.0在机械行业的逐步推广，机器人由于具有高精度、高效率、高灵活性等优点，采用机器人焊接代替人工焊接己成为焊接生产的发展方向。本文规划设计一条铲板自动化焊接生产线，以提高产品的焊接质量稳定性和生产效率。

　　2产品结构分析

　　铲板部主要由左右侧铲板、主铲板、驱动回收装置组成，侧铲板采用一次焊接完成，主铲板焊接分为一次分体焊接、二次主体焊接、三次总成焊接。

　　3生产工艺流程分析及规划

　　3.1工艺流程分析

　　原铲板焊接中心所有组对工位均采用人工划线进行组对，焊接工位均采用多名操作者同时作业，所有工位共同使用车间内3台龙门吊或叉车进行物流周转。人工焊接生产线节拍最长工位为主铲板二次焊接工位，节拍390min，整条焊接生产线操作者共计l2人。

　　3.2工艺流程规划

　　铲板自动化焊接生产线按照各工位节拍平衡的思路进行规划，设计为一个流9工位的布局，通过合理分配各个工位间作业内容，平衡各个工位生产节拍，提高产能。为保证产品一致性，所有组对工位均采用半自动专用液压组对工装进行组对。

　　侧铲板焊接工位采用2台焊接机器人，主铲板一次、二次、三次焊接工位分别采用2台、2台、1台焊接机器人，所有工位均配备KBK柔性轨道吊，工序问配自动板式输送链和RGV转运车用于半成品自动转运，通过自动化控制，减少人力投入及等待造成的浪费，提高生产效率。采用自动化焊接生产线之后，整线节拍由390min压缩至300min，整线生产线产能提高30%，焊接中心单班操作者由l2人压缩至10人。

　　3.3生产线主要设备

　　该自动化焊接生产线主要由7套半自动液压组对工装、7个焊接机器人工作站、9套KBK柔性轨道吊、2条板式输送链、2台RGV物流车组成。

　　(1)液压组对工装7套液压组对工装分别左右侧铲板液压组对工装、主铲板铲尖液压组对工装、主铲板中问箱液压组对工装、主铲板耳板箱液压组对工装、主铲板主体液压组对工装、主铲板总成液压组对工装。液压工装由PLC、液压缸、线性导轨、压爪、电磁吸盘、伸缩定位销等组成，人工上件后，液压缸顶推到位，压爪及电磁吸盘吸附定位后，人工进行定位焊固定。

　　(2)焊接机器人7个焊接机器人工作站分别为：左右侧铲板焊接机器人工作站、主铲板铲尖焊接机器人工作站、主铲板中间箱/耳板箱焊接机器人工作站、主铲板主体焊接机器人工作站、主铲板总成焊接机器人工作站。焊接机器人工作站均采用6轴工业机器人+2个外部轴的倒挂结构，机器人型号为FanucM2OiA，配弧焊软件包(有寻点、电弧跟踪、多层多道焊接等功能)。

　　焊机型号为FroniusTps5OOOCMT数字焊机，具有一元化设置功能，采用数字信号处理器DSP，通过微处理的精确运算来控制焊机的各项性能及工作过程，焊接性能极好，具有送丝监控、冷却水监控、防高温过烧监控等功能。焊枪使用TBIRM81W45。水冷焊枪，焊枪具备防碰撞功能。变位机均采用双回转变位机，工作站内布局最终通过robotguide仿真软件仿真模拟确定，确保焊接可达性。

　　(3)物流设备各个工位均配有独立的KBK柔性轨道吊，以保证各工位作业生产需求，减少等待时间。工位间配备2条板式输送链、1台RGV物流车用于工位间物流输送。共建在组对工位组对完成后通过板式输送链或RGV物流车将待焊件转运至焊接工位，焊接完成后通过板式输送链及RGV物流车转运至清理工位。板式输送链和机器人通过PLC进行通讯，机器人焊接完成后板式输送链定时启动。RGV物流车通过PLC进行控制，根据主铲板各工位的物流需求按钮进行启动。

　　4结语

　　通过对掘进机铲板部焊接结构进行分析，对各个工位作业内容进行重新分配及优化，重新规划了铲板焊接生产线工艺流程和布局，通过引入焊接机器人、半自动液压组对工装、KBK柔性轨道吊、板式输送链等先进生产设备，成功将铲板焊接生产线改造成了一条自动化焊接生产线，整线生产线产能提高30%，焊接自动化率达到90%以上。

　　【参考文献】

　　[1]王元良.论焊接科学与工程[J】.电焊机，2003，33(7)：1-5.

　　【2】黄水儿，焊接机器人在车身生产线中的规划设计[J].机电技术，2004(O1)：68—72.

　　[3]王文其，焊接新技术新工艺实用指导手册[M].哈尔滨：黑龙江文化音像出版社，2007.

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