CN105108274A - 一种液压支架焊接系统及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压支架焊接系统及其焊接方法，包括：至少1个焊接工作站、变位机、物流小车、导轨和控制系统，所述焊接工作站包括2个焊接机器人，所述导轨包括相互垂直的主导轨和辅导轨，所述焊接工作站沿所述主导轨依次排列，所述变位机与焊接工作站之间设有辅导轨，所述焊接工作站上设有激光跟踪传感器，2个所述焊接机器人、变位机和物流小车分别与控制系统连接，本发明的焊接系统和方法对连杆进行组对焊接，自动识别连杆型号，焊缝均匀性好。

Description

一种液压支架焊接系统及其焊接方法

技术领域

本发明涉及液压支架焊接技术领域，具体而言，涉及一种液压支架焊接系统及其焊接方法。

背景技术

连杆是液压支架的重要部件，连杆的焊接属于中厚板焊接，长期以来都采用人工焊接方式，从技术的角度，主要存在以下原因导致自动化焊接技术应用受阻：

(1)液压支架本质上是多品种小批量的产品，不同型号的产品如果需要使用机器人焊接就需要编制不同的程序，液压支架结构件为格子间类型，焊缝多，程序编制复杂。机器人工作站往往处于不断编程的状态，设备使用率很低。

(2)液压支架连杆的拼装普遍采用人工划线的方式——这也是煤机行业和其他机械行业最大的区别之一，而行业的这一特点导致被焊工件的一致性极差。机器人焊接程序中不得已加入大量纠偏寻位程序，在进一步加大编程工作量的同时也导致在实际的焊接过程中机器人不断寻位，不能持续燃弧。

(3)液压支架的连杆尺寸、重量较大，目前已有的机器人焊接试验系统都采用的是人工上下料，工件翻转也都需人工操作、不但生产效率低，而且生产安全难以保障。

(4)对单个连杆进行焊接时，使用1个焊接机器人对同一侧的两条焊缝分别进行焊接，会造成两侧焊缝的均匀性和一致性较差，容易存在缺陷和出现裂纹的隐患。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种组对焊接、自动识别连杆型号、焊缝均匀性好的液压支架焊接系统及其焊接方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液压支架焊接系统，包括：至少1个焊接工作站、变位机、物流小车、导轨和控制系统，所述焊接工作站包括2个焊接机器人，所述导轨包括相互垂直的主导轨和辅导轨，所述焊接工作站沿所述主导轨依次排列，所述变位机与焊接工作站之间设有辅导轨，所述焊接工作站上设有激光跟踪传感器，2个所述焊接机器人、变位机和物流小车分别与控制系统连接。

进一步，所述焊接系统还包括上料架和下料架，所述上料架和下料架的一侧分别设有导轨，所述上料架和下料架分别设有激光测距机构，所述激光测距机构与所述控制系统连接。

进一步，所述上料架包括一次焊上料架和二次焊上料架，所述下料架包括一次焊下料架和二次焊下料架。

进一步，所述一次焊上料架、二次焊上料架、一次焊下料架依次排列在所述焊接工作站的一侧，所述二次焊下料架排列在所述焊接工作站的另一侧。

进一步，所述物流小车设有重力感应机构。

进一步，所述焊接系统还包括安全围栏，所述焊接工作站、变位机、上料架、下料架、物流小车、导轨和控制系统分别位于所述安全围栏内部，所述安全围栏设有报警器，所述报警器与所述控制系统连接。

一种利用上述的焊接系统进行液压支架焊接的方法，液压支架包括连杆，包括以下步骤：

(1)将主筋板、隔板和圆贴板拼装，点焊为框架；

(2)将两个框架组对，得到双框架；

(3)由物流小车将双框架运送至变位机，由2个焊接机器人进行双框架的内焊缝的焊接，得到一次焊框架；

(4)将上盖板和下盖板与一次焊框架拼装点焊，得到拼装双连杆；

(5)由2个焊接机器人对拼装双连杆的外焊缝依次进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接，得到双连杆；

(6)物流小车将双连杆从焊接工作站运走。

进一步，所述2个焊接机器人同时起弧和收弧，对称焊接内焊缝或外焊缝。

进一步，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括对双框架进行加热。

进一步，所述物流小车设有重力感应机构，根据重量对连杆型号进行自动识别。

本发明的有益效果如下：

1、采用2个焊接机器人同时起弧和收弧，对同一侧的两条焊缝对称焊接，不仅减少了连杆的位置变动，提高了焊接效率，而且焊接后连杆的焊缝具有对称性，均匀性和一致性好，缺陷少；

2、2个焊接机器人上均设有激光跟踪传感器，实时检测焊缝实际形状，从而根据焊缝截面变化自动调整焊接参数，实现焊丝填充量变化，进而消除焊缝因加工、拼装及工件变形带来的尺寸及形状误差；

3、采用上料架、下料架和物流小车，实现上料、运送和下料的全自动化，节省劳动力和时间；

4、上料架、下料架设置激光测距机构，一方面测量上料架上的连杆中心距，确定连杆型号；另一方面判断上料架和下料架是否被占用，便于控制系统发出下一步的指令；

5、物流小车设有重力感应机构，一方面通过感应物流小车上连杆的重量，通过重量再次判断连杆的型号，减少出错率；另一方面判断物流小车是否被占用，便于控制系统发出下一步的指令；

6、安全围栏将整个工作区域与外界隔离，提高焊接系统的安全性；

7、将两个连杆拼装组对后进行焊接，一个流程即可焊接完成2个连杆，同时减少了连杆焊接时的变形，提高焊接质量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为本发明的双框架结构示意图。

图中，1—焊接工作站，11—焊接机器人，12—焊接机器人，2—变位机，3—物流小车，41—主导轨，42—辅导轨，5—上料架，61—一次焊下料架，62—二次焊下料架，91—主筋板，92—隔板，93—圆贴板，94—丝杆。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

如图1所示，一种液压支架焊接系统，包括：7个焊接工作站1、变位机2、物流小车3、导轨、控制系统、上料架5、下料架、维修平台和安全围栏，每一个焊接工作站1包括焊接机器人11、焊接机器人12和移动臂，焊接机器人11和焊接机器人12为弧焊机器人，2个焊机机器人设有各自独立的焊接系统，焊接机器人11和焊接机器人12上设有激光跟踪传感器，对焊缝进行跟踪和实时监控，检测焊缝实际形状，消除焊缝因加工、拼装及工件变形带来的尺寸及形状误差。焊接机器人11和焊接机器人12位于移动臂上，移动臂沿平行于辅导轨的方向移动，带动2个焊接机器人沿该方向移动，导轨包括相互垂直的主导轨41和辅导轨42，7个焊接工作站1沿主导轨41依次排列，变位机2位于焊接工作站1的一侧，变位机2为单轴移动式，移动的方向为垂直于辅导轨42，变位机2的放料架上设有2个凸块，用于工件的悬挂，变位机2与焊接工作站1之间设有辅导轨42，焊接机器人11、焊接机器人12、变位机2、物流小车3分别与控制系统连接。上料架5和下料架分别用于待焊接工件的上料缓存和下料缓存，上料架5、一次焊下料架61和二次焊下料架62的一侧分别设有辅导轨42，上料架5和下料架分别设有激光测距机构，激光测距机构与控制系统连接，激光测距机构一方面测量上料架5上的连杆中心距，确定连杆型号；另一方面判断上料架5和下料架是否被占用，便于控制系统发出下一步的指令。上料架5包括一次焊上料架和二次焊上料架，下料架包括一次焊下料架61和二次焊下料架62，方便工人对不同焊接程度的连杆工件进行后续处理，也便于物流小车3定点取放工件。一次焊上料架、二次焊上料架、一次焊下料架61依次排列在焊接工作站1的一侧，二次焊下料架62排列在焊接工作站1的另一侧，将工作区域分散在焊接工作站1的两侧，为焊接前的框架拼装和焊接后的人工修补提供足够的空间，避免相互之间的影响。物流小车3设有重力感应机构，一方面通过感应物流小车3上连杆框架的重量，通过重量再次判断连杆的型号，减少出错率；另一方面判断物流小车3是否被占用，便于控制系统发出下一步的指令。焊接工作站1、变位机2、上料架5、下料架、物流小车3、导轨和控制系统分别位于安全围栏内部，安全围栏设有报警器，报警器与控制系统连接，提高焊接过程中的安全性。维修平台用于焊接机器人、焊接系统及各配套装置的维修和维护。

物流小车3为自动直角换轨RGV小车，主要由RGV本体、伺服行走驱动系统、液压升降驱动系统、PLC控制系统、无线通讯系统、条码定位系统、安全监测装置等部分组成；在生产线控制系统的调度下完成工件输送，与焊接工作站1配合实现工件的自动装卸；在RGV前端安装非接触防碰传感器，自动保障设备和人员安全。

控制系统包括系统总控制柜、控制软件、机器人控制器、物流小车控制器、周边外部轴控制器、通信系统、供电连接系统、安全检测传感器和集中控制室。集中控制室位于生产线一端，与维修平台等高，系统总控制柜及控制软件位于其内，自动协调所有设备按照工艺流程循环运行。生产信息实时流转并在系统总控制柜的数据库中汇总、存储，为监测、统计、分析生产状况提供数据基础。

一种利用上述的焊接系统进行液压支架焊接的方法，液压支架包括连杆，包括以下步骤：

(1)如图3所示，将主筋板91、隔板92和圆贴板93找准位置，拼装，点焊为框架，点焊焊缝长度为10-20mm，间距≤300mm，点焊焊缝高度4-5mm；

(2)将两个框架组对，组对利用的是丝杆94、顶锥和法兰，即将两个框架平行放置，用丝杆94穿过两个框架的圆贴板93的中心孔，连杆的两侧均用锥形螺母拧紧，以固定框架的位置，得到双框架，然后利用行车将双框架吊至一次焊上料架5上，上料架5利用激光测距机构测量框架的两主筋板91的距离，并将测量结果传输至控制系统，由控制系统判断连杆的型号；若焊接前需要加热，将双框架整体放入加热炉中进行整体加热，由于运送时间短和焊接过程中激光的辐射，双框架在焊接过程中不需要再加热；将两个连杆拼装组对后进行焊接，一个流程即可焊接完成2个连杆，同时减少了连杆焊接时的变形，提高焊接质量；

(3)由控制系统将空闲的焊接工作站1信息传输给物流小车3，物流小车3将双框架从一次焊上料架运送至变位机2，在运送的过程中，物流小车3上的重力感应机构根据感应到的双框架重量，再次判断待焊接工件的型号，以减少出错率。双框架挂在变位机2放料架的2个凸块上，物流小车3撤走，变位机2带动双框架移动至合适的位置，移动臂带动2个焊接机器人向双框架方向移动，由焊接机器人11和焊接机器人12进行双框架的内焊缝的焊接，对内焊缝进行焊接时，2个焊接机器人同时起弧和收弧，对称焊接内焊缝，得到一次焊框架；

(4)由物流小车3将一次焊框架运送至空闲的一次焊下料架61，行车将一次焊框架吊至空闲区域，人工将上盖板和下盖板与一次焊框架拼装点焊，得到拼装双连杆；

(5)由行车将拼装双连杆吊至二次焊上料架，物流小车将拼装双连杆运送至空闲的焊接工作站1，焊接机器人11和焊接机器人12对拼装双连杆的外焊缝依次进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接，对外焊缝进行焊接时，2个焊接机器人同时起弧和收弧，对称焊接一侧框架的外焊缝，得到双连杆；采用2个焊接机器人对称焊接同一侧的焊缝，不仅减少了连杆的位置变动，提高了焊接效率，而且焊接后同一连杆的焊缝的均匀性和一致性好，缺陷少；

(6)物流小车3将双连杆从焊接工作站1运送至二次焊下料架62，再进行手工焊接修补；

打底焊接的工艺参数为：焊接速度450mm/min，焊接电流280-300A，焊接电压28-30V，焊缝为单边V型坡口，焊丝为GHS-70型，焊丝直径为1.2-1.5mm；

填充焊接的工艺参数为：焊接速度450mm/min，焊接电流280-300A，焊接电压28-30V，焊缝为角焊缝，焊丝为GHS-70型，焊丝直径为1.2-1.5mm；

盖面焊接的工艺参数为：焊接速度450mm/min，焊接电流300-320A，焊接电压26-28V，焊丝为GHS-70型，焊丝直径为1.0-1.2mm。

采用本发明的焊接系统和方法，实现了80％以上连杆焊缝的自动化焊接；焊接效率提高100％，一次检测成品率90％以上，这是由于本发明的焊接方法在焊缝处产生的缺陷少，焊缝均匀性好。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种液压支架焊接系统，其特征在于，包括：至少1个焊接工作站、变位机、物流小车、导轨和控制系统，所述焊接工作站包括2个焊接机器人，所述导轨包括相互垂直的主导轨和辅导轨，所述焊接工作站沿所述主导轨依次排列，所述变位机与焊接工作站之间设有辅导轨，所述焊接工作站上设有激光跟踪传感器，2个所述焊接机器人、变位机和物流小车分别与所述控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的液压支架焊接系统，其特征在于，所述焊接系统还包括上料架和下料架，所述上料架和下料架的一侧分别设有导轨，所述上料架和下料架分别设有激光测距机构，所述激光测距机构与所述控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的液压支架焊接系统，其特征在于，所述上料架包括一次焊上料架和二次焊上料架，所述下料架包括一次焊下料架和二次焊下料架。

4.根据权利要求3所述的液压支架焊接系统，其特征在于，所述一次焊上料架、二次焊上料架、一次焊下料架依次排列在所述焊接工作站的一侧，所述二次焊下料架排列在所述焊接工作站的另一侧。

5.根据权利要求1-4任一所述的液压支架焊接系统，其特征在于，所述物流小车设有重力感应机构。

6.根据权利要求5所述的液压支架焊接系统，其特征在于，所述焊接系统还包括安全围栏，所述焊接工作站、变位机、上料架、下料架、物流小车、导轨和控制系统分别位于所述安全围栏内部，所述安全围栏设有报警器，所述报警器与所述控制系统连接。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的焊接系统进行液压支架焊接的方法，所述液压支架包括连杆，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将主筋板、隔板和圆贴板拼装，点焊为框架；

(2)将两个框架组对，得到双框架；

(3)由物流小车将双框架运送至变位机，由2个焊接机器人进行双框架的内焊缝的焊接，得到一次焊框架；

(4)将上盖板和下盖板与一次焊框架拼装点焊，得到拼装双连杆；

(5)由2个焊接机器人对拼装双连杆的外焊缝依次进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接，得到双连杆；

(6)物流小车将双连杆从焊接工作站运走。

8.根据权利要求7所述的液压支架焊接的方法，其特征在于，2个所述焊接机器人同时起弧和收弧，对称焊接内焊缝或外焊缝。

9.根据权利要求7所述的液压支架焊接的方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括对双框架进行加热。

10.根据权利要求8或9所述的液压支架焊接的方法，其特征在于，所述物流小车设有重力感应机构，根据重量对连杆型号进行自动识别。