專利名稱：中部槽機器人自動焊接生產線及其工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煤礦用重型刮板輸送機鑄造中部槽的生產制造技術領域，具體地說是
一種中部槽機器人自動焊接生產線及其工藝方法。
背景技術：
鑄造中部槽是煤礦重型刮板輸送機的關鍵部件，由鏟板槽幫、擋板槽幫、高強度耐 磨中板、底板、彎板、軌座等零件組裝焊接而成，結構比較復雜，而且焊接技術要求高、焊接 難度大。目前國內公知的工藝技術方法有人工氣體保護焊、自動焊接專機、單機器人工作站 三種。人工氣體保護焊方法是目前普遍采用的傳統(tǒng)方法，這種方法不僅焊接質量不易保證 而且工作效率低、勞動強度大；采用自動焊接專機的方法僅能對中部槽的中板、底板直線焊 縫進行焊接，不能實現彎板、軌座的曲線焊接，而且焊接質量不高；已知的單機器人工作站 方法只使用一個機器人夾持一把普通焊槍焊接中板、底板直線焊縫，不焊接彎板、軌座的曲 線焊縫，工作站以孤立的點的形式存在，其它有關工序相互分離，沒有形成生產線，生產效 率比較低。另外，目前尚沒有公知的鑄造中部槽機器人雙絲焊接工藝方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種中部槽機器人自動焊接生產線及其工藝方法，以克服上 述現有技術存在的不足。 本發(fā)明解決以上問題的技術方案是按照中部槽制造工藝流程方向設計8個工位 并成直線布置，由一次組裝工位、中板預熱工位、打底焊工位、中板底板機器人焊接工作站 (簡稱第一工作站)、二次組裝工位、彎板軌座機器人焊接工作站(簡稱第二工作站)6部分 組成。在第一工作站的前面位置依次設有一次組裝工位、中板預熱工位、打底焊工位，第二 工作站設置在生產線的尾部，在第一工作站與第二工作站之間設有二次組裝工位，各工位 相互獨立，工件在工位間的傳遞均采用天車吊裝進行。在一次組裝工位上安裝一套中部槽 通用組裝夾具，在中板預熱工位上安裝一臺固定式中板火焰預熱裝置，在打底焊工位上安 裝一臺打底焊變位機。 將中部槽的焊接工作分為中板、底板焊接和彎板、軌座焊接兩部分，相應的焊接工
作分別由第一工作站和第二工作站完成。在第一工作站并列安裝兩臺變位機，兩臺變位機
的后面平行安裝一條雙軌地面線性導軌，導軌上豎直安裝一個C形機架，兩臺焊接機器人
并列倒掛安裝在C形機架橫梁上，每臺機器人各夾持一把頭部安裝有接觸式焊縫起點尋位
傳感器的雙絲彎頭焊槍，雙絲彎頭焊槍從工件上方同時對準中板或底板的兩條焊道，C形機
架可沿導軌在兩臺變位機之間往復移動，交替完成兩個工位的焊接工作。 一套內部帶有焊
縫跟蹤傳感器的計算機控制系統(tǒng)和四臺數字雙脈沖焊接電源安裝在工作站的右邊。 在第一工作站的兩臺變位機與地面線性導軌之間的地面上各安裝一臺底板火焰
預熱裝置，每臺底板預熱裝置聯接一把移動式多頭預熱槍，移動式多頭火焰預熱槍可以自
由搬動。
在第二工作站并列安裝兩臺變位機，在兩臺變位機的后面平行安裝著一條雙軌地 面線性導軌，導軌上豎直安裝一個C形機架，C形機架可沿導軌在兩臺變位機之間往復移 動，C形機架橫梁上裝配有一臺焊接機器人，送絲機、焊槍清理裝置安裝在C形機架橫梁的 側面，一套內部帶有焊縫跟蹤傳感器的計算機控制系統(tǒng)和2臺數字雙脈沖焊接電源安裝在 工作站的右邊； 兩個機器人焊接工作站獨立控制，焊接電源使用雙絲數字雙脈沖焊接電源。每個 工作站的機器人、C形機架、變位機、雙絲彎頭焊槍、數字雙脈沖焊接電源通過各自的電纜與 計算機控制系統(tǒng)連接。 中部槽機器人自動焊接生產線的中部槽制造工藝方法是 ①一次組裝將鏟板槽幫、中板、擋板槽幫在一次組裝工位利用中部槽通用組裝夾
具進行人工組裝點對，使其具有相對正確位置成組件，本工序為常規(guī)工藝。 ②中板預熱將以上組件運到第二工位的固定式中板高效火焰預熱裝置上，對中
板進行火焰預熱，中板預熱溫度控制在150 175t:，達到預熱溫度后由火焰控制系統(tǒng)自動熄火。 ③中板打底焊當工件誤差較大，使得中板與槽幫之間的單面對接間隙> 2mm時， 預熱后的組件立刻運到打底焊工位的變位機上并裝夾，經翻轉90°呈豎立狀態(tài)，兩名焊接 工人在焊道的兩面同時進行手工中板打底焊。當中板與槽幫之間的單面對接間隙《2mm 時，跳過此工序直接進行下一工序。 ④中板焊接中板焊接在第一工作站進行，在C形機架上倒掛的兩臺焊接機器人 分別夾持一套雙絲彎頭焊槍，從工件上方對準中板兩條焊縫，同時對中板的兩條焊縫進行 焊接。 ⑤底板組裝C形機架帶動機器人移動到旁邊的另一焊接工位進行焊接，從而讓
出吊裝空間，變位機旋轉使中部槽組件底面朝上，然后人工組裝底板并定位焊。 ⑥底板預熱搬動底板火焰預熱裝置的移動式預熱槍放到底板上，對底板焊道進
行預熱，底板預熱溫度控制在150 175t:，并在到達預熱要求溫度后用時間繼電器控制自
動熄火。 ⑦底板焊接預熱后工件不動，C形機架移動過來，由兩臺機器人同時對底板的兩 條直線焊縫進行快速高效焊接。 ⑧二次組裝將第一工作站焊接好的工件用吊車從變位機卸下，在二次組裝工位 的組裝平臺上進行彎板、軌座等零件的組裝，本工序為常規(guī)工藝。 ⑨彎板軌座焊接該工序在第二工作站進行，機器人夾持一把雙絲彎頭焊槍，在沿 著地面線性導軌水平行走和變位機旋轉運動的共同配合下完成彎板、軌座的不規(guī)則焊縫的 焊接。
卸活打開夾緊裝置，將焊接好的工件用吊車從變位機卸下，至此整個中部槽自 動焊接生產線的流程全部結束，完成一個工作循環(huán)。 中板、底板的焊接是保證中部槽焊接質量，提高生產效率的關鍵，本發(fā)明采用二臺 機器人同時焊接中板或底板的兩條焊道。中板的焊接工藝方法是中板與槽幫間的焊接坡口 設計為雙面半U形對接坡口，單面對接間隙《2mm，采用火焰預熱裝置預熱中板，預熱溫度 150 175°C ，中板正反兩面各焊3層，并按照中板反面的第一層一第二層一正面的第一層—第二層一反面的第三層一正面的第三層的順序進行焊接，兩個機器人采用相同的焊接參 數設置，焊接正反兩面第一、二層時參數較小，第1絲電流I = 180 220A，電壓U = 26 28V，第2絲電流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速度240 300mm/min，焊槍與 中板平面成40 45。角并指向槽幫一側，焊正反兩面第三層蓋面(第三層)時參數加大， 第1絲電流I = 180 220A，電壓U = 27 29V，第2絲電流I = 240 320A，電壓U = 27 30V，焊接速度280 350mm/min。保護氣體為二氧化碳富氬混合氣體(80% Ar+20% CO》，焊絲采用JM-68小1. 2mm實芯焊絲。 為了保證機器人焊接質量，當工件誤差較大使得中板與槽幫之間的單面對接間隙 > 2mm時，需要先在中板打底焊工位進行手工打底。手工打底采用二氧化碳氣體保護焊， 焊絲用ER50-6，直徑小1.6mm實芯焊絲。工件裝夾在變位機上翻轉90呈豎立狀態(tài)，并且兩 名焊接工人在焊道的兩面同時進行，中板正面的焊接電流I = 250 280A，電壓U = 24 26V，中板反面的焊接電壓電流I = 220 250A，U = 22 24V，兩面的焊接速度保持一致， 焊接速度在450 600mm/min范圍內。 底板的焊接工藝方法是底板與槽幫間的焊接坡口采用單面半V形搭接坡口 ，采 用火焰預熱裝置預熱，預熱溫度150 175t:，兩個機器人采用相同的焊接參數設置，對底 板的兩條焊道依次各焊3層，焊接第一層時，第1絲電流I = 200 240A，電壓U = 26 28V，第2絲電流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速度300 380mm/min，焊第二、 三層時，第1絲電流I = 240 260A，電壓U = 26 28V，第2絲電流I = 260 300A，電 壓U = 27 32V，焊接速度350 450mm/min。保護氣體為二氧化碳富氬混合氣體(80% Ar+20% CO》，焊絲采用JM-68小1. 2mm實芯焊絲。 彎板、軌座的焊接工藝方法是彎板、軌座零件間設計為角接接頭，焊道均為連續(xù) 角焊縫，保護氣體為二氧化碳富氬混合氣體，焊絲采用JM-68小1. 2mm實芯焊絲，焊接時采 用分層分道焊的方法，每條焊縫焊3層，焊接第一、二層時，第1絲電流I = 180 220A，電 壓U = 26 28V，第2絲電流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速度240 300mm/ min，第三層蓋面(第三層)時，第1絲電流I = 240 260A，電壓U = 26 28V，第2絲電 流I = 260 300A，電壓U = 27 32V，焊接速度350 450mm/min。 此方法集成應用焊接機器人、雙絲焊接、數字雙脈沖焊接電源、計算機控制、高效 火焰預熱等多項技術，并制定了預熱溫度、坡口形式、焊接順序、焊接參數等工藝措施，焊接 過程由計算機控制，實現了機器人對中部槽工件的高效自動焊接。 本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明與目前已有的單機器人工作站和自動焊接專機 方法相比，本發(fā)明工件物流以生產線的形式組織進行，工位設置完整合理，包含兩個機器人 焊接工作站，實現了中部槽的機器人雙絲高效全過程自動焊接，配置雙機器人雙絲雙槍焊 接，生產效率提高2倍。與傳統(tǒng)手工氣體保護焊相比，本發(fā)明顯著提高了中部槽焊接質量， 并且焊接效率提高3 4倍。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
圖1是本發(fā)明一種中部槽機器人自動焊接生產線的工藝布局和工藝流程圖。
圖2是圖1的K-K視圖，反映中板預熱裝置的結構。
圖3是圖1的P-P視圖，反映本發(fā)明中板底板機器人焊接工作站結構。 圖4是圖1的Q-Q視圖，反映本發(fā)明彎板軌座機器人焊接工作站結構。 圖5是本發(fā)明彎板軌座機器人焊接工作站的另一種結構示意圖。 圖6是本發(fā)明中板與槽幫間的焊接坡口剖面圖及焊槍角度示意圖。 圖7是反映采用機器人雙絲焊中板的多層交替焊接順序示意圖。 圖8是反映底板與槽幫間的焊接坡口剖面及焊接順序示意圖。
具體實施例方式
圖中1.鏟板槽幫(工件)，2.中板(工件)，3.中部槽通用組裝夾具，4.擋板槽 幫(工件)，5.中板火焰預熱裝置，6.打底焊變位機，7.中部變位機，8.底板(工件)，9.變 位機，IO.雙絲焊數字化焊接電源，ll.計算機控制系統(tǒng)，12.彎板(工件)，13.軌座(工 件)，14.組裝平臺，15.軌座變位機，16.變位機，17.計算機控制系統(tǒng)，18.數字雙脈沖焊接 電源，19.地面線性導軌，20.C形機架，21.底板火焰預熱裝置，22.移動式多頭火焰預熱槍， 23.C形機架，24.地面線性導軌，25.火焰控制系統(tǒng)，26.移動式多頭預熱槍，27.固定式多頭 預熱槍，28.鋼架工作臺，29.雙絲彎頭焊槍，30.焊槍清理裝置，31.送絲機，32.焊接機器 人，33.接觸式焊縫起點尋位傳感器，34.焊槍清理裝置，35.焊接機器人，36.送絲機，37.雙 絲焊槍，38.接觸式焊縫起點尋位傳感器，39.C形機架，40.單絲彎頭焊槍，41.焊槍清理裝 置，42.單絲焊槍固定架，43.送絲機，44.水平導軌，45.焊接機器人，46.雙絲焊槍固定架， 47.雙絲彎頭焊槍。
實施例1 : 從圖1可知，本發(fā)明按照中部槽制造工藝流程方向設計8個工位并成直線布置，包 括一次組裝工位、中板預熱工位、打底焊工位、中板底板機器人焊接工作站、二次組裝工位、 彎板軌座機器人焊接工作站6部分，箭頭表示工件物流傳遞方向，各工位間的工件傳遞均 采用天車吊裝進行。兩個工作站獨立控制，使用雙絲數字雙脈沖焊接電源，每個工作站的機 器人、C形機架、變位機、雙絲彎頭焊槍、數字雙脈沖焊接電源通過各自的電纜與計算機控制 系統(tǒng)連接，由計算機控制，能夠實現中部槽全過程自動焊接。 生產線的開始位置是一次組裝工位，安裝一套中部槽通用組裝夾具3，完成擋板槽 幫4、鏟板槽幫1和中板2的組裝。 第二工位是中板預熱工位，安裝一臺固定式中板火焰預熱裝置5。如圖2所示，預 熱裝置由鋼架工作臺28、兩支固定式多頭預熱槍27、兩支移動式多頭預熱槍26和火焰控制 系統(tǒng)25組成，兩支固定式多頭預熱槍安裝在鋼架工作臺的滑道上，向上分別指向中板下面 兩道焊縫，兩支移動式多頭預熱槍放置在中板上面，向下分別指向中板上面兩道焊縫，這樣 四支槍可同時將中板兩道焊縫從上下兩面快速預熱，并在到達預熱溫度后由火焰控制系統(tǒng) 25自動熄火。兩支固定式多頭預熱槍27可以沿著鋼架工作臺上的滑道移動，從而調整2支
固定式多頭預熱槍間的火焰距離。 第三工位是打底焊工位，安裝一臺打底焊變位機6，預熱后的工件裝夾到此變位 機，由焊工對中板焊道完成手工打底。 第四、五工位是中板底板機器人焊接工作站的焊接工位。參見圖1、圖3，兩個焊接 工位平行布置，并列安裝兩臺變位機7、9，兩臺變位機的后面平行安裝一條雙軌地面線性導軌24，導軌上豎直安裝一個C形機架23，送絲機36、焊槍清理裝置30安裝在C形機架橫梁 的側面，兩臺焊接機器人32并列倒掛安裝在C形機架橫梁的下面，每臺焊接機器人各夾持 一把頭部安裝有接觸式焊縫起點尋位傳感器33的雙絲彎頭焊槍29。 一套內部帶有焊縫跟 蹤傳感器的計算機控制系統(tǒng)11和四臺數字雙脈沖焊接電源10安裝在工作站的右邊，焊接 機器人32、C形機架23、變位機9、雙絲彎頭焊槍29、數字雙脈沖焊接電源10通過各自的電 纜與計算機控制系統(tǒng)11連接。兩臺焊接機器人夾持雙絲彎頭焊槍，從工件上方同時對準中 板或底板的兩條焊道，在接觸式焊縫起點尋位傳感器33和焊縫跟蹤傳感器的引導下，由計 算機控制實現全過程自動焊接。 另外，在第一工作站的兩臺變位機與地面線性導軌之間的地面上各安裝一臺底板 預熱火焰裝置21，每臺底板預熱裝置聯接一把移動式多頭火焰預熱槍22，移動式多頭火焰 預熱槍可以自由搬動，對底板焊道進行預熱，底板預熱溫度150 175°C。
中板、底板的焊接是保證中部槽焊接質量，提高生產效率的關鍵，本發(fā)明采用二臺 焊接機器人同時焊接中板或底板的兩條焊道。中板的焊接工藝方法是中板與槽幫間的焊接 坡口按照圖6設計為雙面半U形對接坡口 ，直面鈍邊b = 2mm，單面對接間隙t = 1 2mm， 采用火焰預熱裝置預熱中板，預熱溫度150 175°C ，中板正反兩面各焊3層，按圖7所示， 依照中板反面的第一、二層一正面的第一、二層一反面的第三層一正面的第三層的順序進 行焊接，兩個機器人采用相同的焊接參數設置，焊接正反兩面第一、二層時，第1絲電流1 = 180 220A，電壓U = 26 28V，第2絲電流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速 度240 300mm/min，焊槍與中板平面成40 45°角并指向槽幫一側，焊正反兩面第三層 蓋面時，第1絲電流I = 180 220A，電壓U = 27 29V，第2絲電流I = 240 320A，電 壓U = 27 30V，焊接速度280 350mm/min。保護氣體為二氧化碳富氬混合氣體(80% Ar+20% C0》，焊絲采用JM-68小1. 2mm實芯焊絲。 為了保證機器人焊接質量，當工件誤差較大，使得中板與槽幫之間的單面對接間 隙> 2mm時，需要先在中板打底焊工位進行手工打底。手工打底采用二氧化碳氣體保護焊， 焊絲用ER50-6，直徑(M.6mm實芯焊絲。工件裝夾在變位機上翻轉90°呈豎立狀態(tài)，并且 兩人在焊道的兩面同時進行，中板正面的焊接電流I = 250 280A，電壓U = 24 26V，中 板反面的焊接電壓電流I = 220 250A，U = 22 24V，兩面的焊接速度一致，焊接速度在 450 600mm/min內。 底板的焊接工藝方法是底板與槽幫間的焊接坡口采用圖8所示的單面半V形搭接 坡口，采用火焰預熱裝置預熱，預熱溫度150 175°C。底板焊接是由二臺機器人32同時焊 接底板的兩條焊道，兩個機器人采用相同的焊接參數設置，對底板的兩條焊道按照圖8依 次各焊3層，焊接第一層時參數較小，第1絲電流I = 200 240A，電壓U = 26 28V，第 2絲電流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速度300 380mm/min，焊第二、三層時 參數加大，第1絲電流I = 240 260A，電壓U = 26 28V，第2絲電流I = 260 300A， 電壓U = 27 32V，焊接速度350 450mm/min。保護氣體為二氧化碳富氬混合氣體(80% Ar+20% C0》，焊絲采用JM-68小1. 2mm實芯焊絲。 第六工位是二次組裝工位，它以前面完成的槽體為基件在組裝平臺14上進行彎 板12、軌座13等零件的組裝。 第七、八工位是彎板軌座機器人焊接工作站的焊接工位，完成彎板12、軌座13零件的焊接工作。參見圖1、圖4，兩個焊接工位平行布置，并列安裝兩臺變位機15. 16，兩臺變 位機的側面平行安裝二條地面線性導軌19，導軌上豎直安裝一個C形機架20， C形機架可沿 導軌在兩臺變位機之間往復移動， 一臺焊接機器人35倒掛安裝在C形機架橫梁的下面，送 絲機36、焊槍清理裝置34安裝在C形機架橫梁的側面，焊接機器人夾持一把頭部安裝有接 觸式焊縫起點尋位傳感器38的雙絲焊槍37。 一套內部帶有焊縫跟蹤傳感器的計算機控制 系統(tǒng)17和2臺數字雙脈沖焊接電源18安裝在工作站的右邊，焊接機器人35、C形機架20、 變位機16、雙絲彎頭焊槍37、數字雙脈沖焊接電源18通過各自的電纜與計算機控制系統(tǒng)17 連接。焊接機器人35夾持雙絲彎頭焊槍37，在接觸式焊縫起點尋位傳感器38和焊縫跟蹤 傳感器引導下，由計算機控制實現自動焊接。
實施例2 : 本實施例與實施例1的不同之處是彎板軌座機器人焊接工作站采用了另一種結 構形式，如圖5所示，在C形機架39橫梁的側面安裝有一套水平導軌44，機器人45側掛安 裝在水平導軌上，并可沿水平導軌橫向移動，機架橫梁上一端安裝有一個單絲焊槍固定架 42， 一把頭部安裝有接觸式焊縫起點尋位傳感器的單絲彎頭焊槍40裝夾在此固定架上，另 一端安裝有一個雙絲焊槍固定架46， 一把頭部安裝有接觸式焊縫起點尋位傳感器的雙絲彎 頭焊槍47裝夾在該固定架。送絲機43、焊槍清理裝置41安裝在C形機架橫梁的側面。
彎板、軌座零件的焊接工藝方法是彎板、軌座零件間設計為角接接頭，焊道均為 連續(xù)角焊縫，保護氣體為二氧化碳富氬混合氣體，焊絲采用JM-68小1. 2mm實芯焊絲，焊接 時采用分層分道焊的方法，每條焊縫焊3層，焊接第一、二層時，第1絲電流I = 180 220A， 電壓U = 26 28V，第2絲電流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速度240 300mm/ min，第三層蓋面(第三層)時，第1絲電流I = 240 260A，電壓U = 26 28V，第2絲電 流I = 260 300A，電壓U = 27 32V，焊接速度350 450mm/min。
實施例3: 中部槽機器人自動焊接生產線的中部槽制造工藝流程是 ①一次組裝將鏟板槽幫、中板、擋板槽幫在一次組裝工位利用中部槽通用組裝夾 具進行人工組裝點對，使其具有相對正確位置成組件。 ②中板預熱將以上組件運到第二工位的固定式中板高效火焰預熱裝置上，對中 板進行火焰預熱，中板預熱溫度控制在150 175t:，達到預熱溫度后由火焰控制系統(tǒng)自動 熄火。 ③中板打底焊當工件誤差較大，使得中板與槽幫之間的單面對接間隙> 2mm時，
預熱后的組件立刻運到打底焊工位的變位機上并裝夾，然后手工進行中板打底焊；當中板
與槽幫之間的單面對接間隙《2mm時，跳過此工序直接進行下一工序。 ④中板焊接中板焊接在第一工作站進行，在C形機架上倒掛的兩臺焊接機器人
分別夾持一套雙絲彎頭焊槍，從工件上方對準中板兩條焊縫，同時對中板的兩條焊縫進行焊接。
⑤底板組裝C形機架帶動機器人移動到旁邊的另一焊接工位進行焊接，從而讓
出吊裝空間，變位機旋轉使中部槽組件底面朝上，然后組裝底板并定位焊。 ⑥底板預熱搬動底板預熱裝置21的移動式火焰預熱槍22放到底板8上，對底板
焊道進行預熱，底板預熱溫度控制在150 175t:，并在到達預熱要求溫度后用時間繼電器控制自動熄火。 ⑦底板焊接工件不動，C形機架移動過來，由兩臺機器人同時對底板的兩條直線 焊縫進行快速高效焊接。 ⑧二次組裝將第一工作站焊接好的工件用吊車從變位機卸下，在二次組裝工位 的組裝平臺上進行彎板、軌座等零件的組裝。 ⑨彎板軌座焊接該工序在第二工作站進行。采用實施例1中所述的彎板軌座機 器人焊接工作站結構形式進行焊接時，焊接機器人(35)夾持一把雙絲彎頭焊槍(37)，在沿 著線性導軌(19)水平行走和變位機(15) 、 (16)旋轉運動的共同配合下完成彎板、軌座的不 規(guī)則焊縫的焊接；采用實施例2所述的彎板軌座機器人焊接工作站結構形式進行焊接時， 焊接機器人(45)夾持一把雙絲彎頭焊槍(47)，在沿著C形機架(39)橫梁上的水平導軌
(44) 橫向移動和沿著地面線性導軌(19)水平行走以及變位機(15) 、(16)旋轉運動的共同 配合下完成彎板、軌座的不規(guī)則焊縫的焊接。當軌座的拐角圓弧R《50mm時，焊接機器人
(45) 抓取單絲彎頭焊槍(40)進行軌座焊接，焊接完成后，進入卸活工序。
卸活打開夾緊裝置，將焊接好的工件用吊車從變位機卸下，至此整個中部槽自 動焊接生產線的流程全部結束，完成一個工作循環(huán)。
權利要求
一種中部槽機器人自動焊接生產線，其特征是按照中部槽制造工藝流程方向設計8個工位并成直線布置，由一次組裝工位、中板預熱工位、打底焊工位、中板底板機器人焊接工作站、二次組裝工位、彎板軌座機器人焊接工作站6部分組成；在中板底板機器人焊接工作站的前面位置依次設有一次組裝工位、中板預熱工位、打底焊工位，彎板軌座機器人焊接工作站設置在生產線的尾部，在中板底板機器人焊接工作站與彎板軌座機器人焊接工作站之間設有二次組裝工位，各工位相互獨立，工件在工位間的傳遞均采用天車吊裝進行；在一次組裝工位上安裝一套中部槽通用組裝夾具(3)，在中板預熱工位上安裝一臺固定式中板火焰預熱裝置(5)，在打底焊工位上安裝一臺打底焊變位機(6)；在中板底板機器人焊接工作站并列安裝兩臺變位機(7)、(9)，兩臺變位機的后面平行安裝一條雙軌地面線性導軌(24)，導軌上豎直安裝一個C形機架(23)，C形機架(23)可沿導軌在兩臺變位機(7)、(9)之間往復移動，兩臺焊接機器人(32)并列倒掛安裝在橫梁下面，每臺焊接機器人各夾持一把頭部安裝有接觸式焊縫起點尋位傳感器(33)的雙絲彎頭焊槍(29)，雙絲彎頭焊槍從工件上方對準中板或底板的兩條焊道，C形機架(23)可沿導軌在兩臺變位機之間往復移動，一套內部帶有焊縫跟蹤傳感器的計算機控制系統(tǒng)(11)和四臺數字雙脈沖焊接電源(10)安裝在工作站的右邊；在中板底板機器人焊接工作站的兩臺變位機與地面線性導軌之間的地面上各安裝一臺底板火焰預熱裝置(21)，每臺底板火焰預熱裝置聯接一把移動式多頭火焰預熱槍(22)；在彎板軌座機器人焊接工作站并列安裝兩臺變位機(15)、(16)，在兩臺變位機的后面平行安裝著一條雙軌地面線性導軌(19)，導軌上豎直安裝一個C形機架(20)，C形機架(20)可沿導軌在兩臺變位機(15)、(16)之間往復移動，C形機架橫梁上裝配有一臺焊接機器人，送絲機(36)、(43)、焊槍清理裝置(34)、(41)安裝在C形機架(20)橫梁的側面，一套內部帶有焊縫跟蹤傳感器的計算機控制系統(tǒng)(17)和2臺數字雙脈沖焊接電源(18)安裝在工作站的右邊；兩個機器人焊接工作站獨立控制，每個工作站的焊接機器人、C形機架、變位機、雙絲彎頭焊槍、數字雙脈沖焊接電源通過各自的電纜與計算機控制系統(tǒng)(11)、(17)連接。
2. 根據權利要求1所述的中部槽機器人自動焊接生產線，其特征是所述的彎板軌座機器人焊接工作站的焊接機器人(35)倒掛安裝在橫梁的下面，夾持一把頭部安裝有接觸式焊縫起點尋位傳感器(38)的雙絲彎頭焊槍(37)。
3. 根據權利要求1所述的中部槽機器人自動焊接生產線，其特征是彎板軌座機器人焊接工作站的另一種結構形式是，在C形機架(39)橫梁的側面安裝有一套水平導軌(44)，焊接機器人(45)側掛安裝在水平導軌上，并可沿水平導軌橫向移動，機架橫梁上一端安裝有一個單絲焊槍固定架(42)，一把頭部安裝有接觸式焊縫起點尋位傳感器的單絲彎頭焊槍(40)裝夾在此固定架上，另一端安裝有一個雙絲焊槍固定架(46)，一把頭部安裝有接觸式焊縫起點尋位傳感器的雙絲彎頭焊槍(47)裝夾在該固定架。
4. 根據權利要求1所述的中部槽機器人自動焊接生產線，其特征是所述的固定式中板火焰預熱裝置(5)連接2支固定式多頭預熱槍(27)和2支移動式多頭預熱槍(26) ， 2支固定式多頭預熱槍(27)安裝在鋼架工作臺(28)的滑道上，向上分別指向中板下面兩道焊縫，2支移動式多頭預熱槍(26)放置在中板上面，向下分別指向中板上面兩道焊縫，2支固定式多頭預熱槍(27)沿著鋼架工作臺上的滑道移動，可調整2支固定式多頭預熱槍間的火焰距離。
5. —種中部槽機器人自動焊接生產線的工藝方法，包括一次組裝、二次組裝、卸活工序，其特征是中板預熱將一次組裝后的組件運到中板火焰預熱裝置(5)上，2支固定式多頭預熱槍(27)向上分別指向中板下面兩道焊縫，2支移動式多頭預熱槍(26)放置在中板上面，向下分別指向中板上面兩道焊縫；對中板進行火焰預熱，中板預熱溫度控制在150 175t:，達到預熱溫度后由火焰控制系統(tǒng)(25)自動熄火，進入中板打底焊工序；中板打底焊當工件中板與槽幫之間的單面對接間隙> 2mm時，預熱后的組件立刻運到打底焊變位機(6)上并裝夾，然后翻轉90。呈豎立狀態(tài)，兩名焊接工人在焊道的兩面同時進行手工中板打底焊；當中板與槽幫之間的單面對接間隙《2mm時，跳過此工序直接進行中板焊接工序；中板焊接中板焊接在中板底板機器人焊接工作站進行，在C形機架(23)上倒掛的兩臺焊接機器人(32)分別夾持一套雙絲彎頭焊槍(29)，從工件上方對準中板兩條焊縫，同時對中板的兩條焊縫進行焊接，焊接完成后進入底板組裝；底板組裝C形機架(23)帶動焊接機器人(32)移動到旁邊的另一焊接工位進行焊接，從而讓出吊裝空間，變位機旋轉使中部槽組件底面朝上，然后人工組裝底板(8)并定位焊后進入底板預熱工序；底板預熱搬動底板火焰預熱裝置(21)的移動式多頭預熱槍(22)放到底板上，對底板焊道進行預熱，底板預熱溫度控制在150 175t:，到達預熱要求溫度后時間繼電器控制自動熄火，進入底板焊接工序；底板焊接預熱后工件不動，C形機架(23)移動過來，由兩臺焊接機器人(32)同時對底板的兩條直線焊縫進行焊接，隨后進入二次組裝工序；彎板軌座焊接經二次組裝工序后，工件在彎板軌座機器人焊接工作站進行焊接，焊接機器人(35)夾持一把雙絲彎頭焊槍(37)，在沿著地面線性導軌(19)水平行走和變位機(15)、 (16)旋轉運動的共同配合下完成彎板、軌座的不規(guī)則焊縫的焊接；當采用彎板軌座機器人焊接工作站另一種結構形式進行焊接時，焊接機器人(45)夾持一把雙絲焊槍(47)，在沿著C形機架(39)橫梁上的水平導軌(44)橫向移動和沿著地面線性導軌(19)水平行走以及變位機(15) 、 (16)旋轉運動的共同配合下完成彎板、軌座的不規(guī)則焊縫的焊接，當軌座的拐角圓弧R《50mm時，焊接機器人(45)抓取單絲彎頭焊槍(40)進行軌座焊接，焊接完成后，進入卸活工序。
6. 如權利要求5所述的一種中部槽機器人自動焊接生產線的工藝方法，所述的中板打底焊采用手工二氧化碳氣體保護焊，焊絲用ER50-6，直徑小1. 6mm實芯焊絲，其特征是工件裝夾在變位機上，經翻轉90。呈豎立狀態(tài)，兩名焊接工人在焊道的兩面同時進行手工打底焊，中板正面的焊接電流I = 220 260A，電壓U = 22 24V，，中板反面的焊接電壓電流I = 200 240A，電壓U = 24 26V，兩面的焊接速度應保持一致，焊接速度在400 500mm/min范圍內。
7. 如權利要求5所述的一種中部槽機器人自動焊接生產線的工藝方法，所述的中板焊接，保護氣體為二氧化碳富氬混合氣體，焊絲采用JM-68小1. 2mm實芯焊絲，其特征是中板焊接是由二臺焊接機器人(32)同時焊接中板的兩條焊道，中板與槽幫間的焊接坡口設計為帶鈍邊雙面J形對接坡口 ，中板正反兩面各焊3層，并按照中板反面的第一層一第二層 —正面的第一層一第二層一反面的第三層一正面的第三層的順序進行焊接，兩個機器人采 用相同的焊接參數設置，焊接正反兩面第一、二層時參數，第1絲電流I = 180 220A，電壓 U = 26 28V，第2絲電流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速度240 300mm/ min，焊槍與中板平面成40 45°角并指向槽幫一側，焊正反兩面第三層蓋面時，第1絲電 流I = 180 220A，電壓U = 27 29V，第2絲電流I = 240 320A，電壓U = 27 30V， 焊接速度280 350mm/min。
8. 如權利要求5所述的一種中部槽機器人自動焊接生產線的工藝方法，底板焊接工 藝底板與槽幫間的焊接坡口采用單邊V形鎖邊搭接坡口 ，保護氣體為二氧化碳富氬混合氣 體，焊絲采用JM-68小1.2mm實芯焊絲，其特征是底板焊接是由二臺機器人(32)同時焊接 底板的兩條焊道，兩個機器人采用相同的焊接參數設置，對底板的兩條焊道依次各焊3層， 焊接第一層時參數，第1絲電流I = 200 240A，電壓U二 26 28V，第2絲電流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速度300 380mm/min，焊第二、三層時參數，第1絲電流I =240 260A，電壓U = 26 28V，第2絲電流I = 260 300A，電壓U = 27 32V，焊接 速度350 450mm/min。
9. 如權利要求5所述的一種中部槽機器人自動焊接生產線的工藝方法，包括彎板軌座 焊接時彎板、軌座零件間設計為角接接頭，焊道均為連續(xù)角焊縫，保護氣體為二氧化碳富氬 混合氣體，焊絲采用JM-68小1. 2mm實芯焊絲，其特征是采用分層分道焊的方法，每條焊 縫焊3層，焊接第一、二層時，第1絲電流I = 180 220A，電壓U二 26 28V，第2絲電 流I = 240 300A，電壓U = 27 30V，焊接速度240 300mm/min，焊第三層蓋面時，第1 絲電流I = 240 260A，電壓U = 26 28V，第2絲電流I = 260 300A，電壓U = 27 32V，焊接速度350 450mm/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤礦用重型刮板輸送機鑄造中部槽的生產制造技術領域，是一種中部槽機器人自動焊接生產線及其工藝方法。生產線按照中部槽制造工藝流程設計8個工位，由一次組裝工位、中板預熱工位、打底焊工位、中板底板機器人焊接工作站、二次組裝工位、彎板軌座機器人焊接工作站6部分組成，形成完整的中部槽生產線布局。本發(fā)明集成應用焊接機器人、雙絲焊接、數字雙脈沖焊接電源、計算機控制、高效火焰預熱等多項技術，并制定了預熱溫度、坡口形式、焊接順序、焊接參數等工藝措施，焊接過程由計算機控制，實現了中部槽機器人高效全過程自動焊接。與傳統(tǒng)手工氣體保護焊相比，該發(fā)明顯著提高了中部槽焊接質量，并且焊接效率提高3～4倍。
文檔編號B23K9/16GK101722373SQ20081017294
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權日2008年10月24日
發(fā)明者單玉新, 康紹光, 曹文智, 李國平, 楊繼武, 白虎, 苗俊田, 鄭民會, 韓效壽 申請人:中煤張家口煤礦機械有限責任公司