CN107442890B - 道岔垫板自动化焊接生产线上料系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种道岔垫板自动化焊接生产线的上料系统及方法，包括PLC控制器和电气控制柜，回转变位机位于整体底座上且回转变位机上设有多个位置检测传感器，焊接工装A和焊接工装B位于回转变位机两侧，搬运机器人位于焊接工装A和焊接工装B之间且包围在回转变位机外侧。优点：能够避免人工搬运平垫板底板，大大的降低了工人的劳动强度，在实际生产过程中，仅需人工将铁座，撑板摆放至小件存放区域即可。小件存放区放满后，零件回转变位机自动旋转180°，将空的小件存放区旋转至操作员面前，再持续摆放小件，上料期间操作员工是远离焊接位置的避免了焊接电弧光对操作员工的伤害。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够实现自动上料、自动摆料、自动焊接的道岔垫板自动化焊接生产线的上料焊接系统及方法，属于铁路道岔制造领域。
背景技术
目前，外尚无道岔垫板自动化焊接生产线实例。道岔垫板的焊接主要使用单台焊机人工焊接，上下料和倒运采用人工吊运，生产效率低，工人劳动强度大，有一定的安全隐患，且人为因素太多，经常造成产品质量问题。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种能够实现自动上料、自动摆料、自动焊接的道岔垫板自动化焊接生产线的上料系统及方法。
设计方案：为了实现上述设计目的。本申请在结构设计上，道岔垫板自动化焊接生产线的上料焊接系统由位置检测传感系统；一台搬运机器人、一台回转变位机、二套焊接工装、一套整体底座、一套全封闭式防护罩、一套电气控制系统构成。人工将铁座，撑板摆放至小件存放区域即可。小件存放区放满后，零件回转变位机自动旋转180°，将空的小件存放区旋转至操作员面前，再持续摆放小件，上料期间操作员工是远离焊接位置的避免了焊接电弧光对操作员工的伤害。
技术方案1：一种道岔垫板自动化焊接生产线上料系统，包括PLC控制器和电气控制柜，回转变位机位于整体底座上且回转变位机上设有多个位置检测传感器，焊接工装A和焊接工装B位于回转变位机两侧，搬运机器人位于焊接工装A和焊接工装B之间且包围在回转变位机外侧。
技术方案2：一种道岔垫板自动化焊接生产线上料焊接方法，（1）将铁座、撑板及台板放入事先调节好的对应定位装置，每个定位装置设置位置传感器，用来检测所摆放的铁座、撑板及平板的数量；（2）将底板放入底板定位箱中，初步采用底板上的两个孔进行初步定位，并采用光电传感器测量底板的摆放高度；（3）将各部件均放置于指定位置后，按下启动按钮；旋转变位机运转，根据事先设置好的位置精确定位停止、并锁紧；（4）搬运机器人按程序依次夹取底板、铁座、撑板及台板；抓取过程中采用伺服电机精确控制被抓取工位工件的顶起，顶起位置用光电传感器检测，当光电传感器检测到位后反馈信号传递给伺服控制器，伺服电机停止工作，顶起工件停止，此时将顶起到位的信号传递给搬运机器人，搬运机器人开始工作；（5）搬运机器人将底板放置于焊接工作台一，回转夹紧气缸压紧底板；（6）搬运机器人将铁座固定于底板，焊接机器人一进行点焊；（7）搬运机器人将台板固定于底板，焊接机器人一进行点焊；（8）搬运机器人将撑板固定于台板，焊接机器人一进行点焊；（9）搬运机器人离开焊接工作台一，开始焊接工作台二的工件放置，同时焊接机器人对焊接工作台一上的工件进行满焊；（10）依次循环。
本发明与背景技术相比，上料系统的设计能够避免人工搬运平垫板底板，大大的降低了工人的劳动强度，在实际生产过程中，仅需人工将铁座，撑板摆放至小件存放区域即可。小件存放区放满后，零件回转变位机自动旋转180°，将空的小件存放区旋转至操作员面前，再持续摆放小件，上料期间操作员工是远离焊接位置的避免了焊接电弧光对操作员工的伤害。
附图说明
图1是道岔垫板自动化焊接生产线的上料焊接系统示意图。
图2是图1的俯视示意图。
图3是回转变位机的俯视示意图。
图4是图3的A-A向剖视示意图。
图5是图3的立体示意图。
图6托件盘组件一用于放置小平板，其中51托架盘底板，52托架盘，53导向支撑杆，54台板。
图7托件盘组件二用于放置铁座，其中61托架盘底板，62托架盘，63导向支撑杆，64铁座。
图8托件盘组件三用于放置U型撑板，其中71托架盘底板，72托架盘，73导向支撑杆，74撑板。
图9托件盘组件四用于放置2型铁座，其中82托架盘底板，84托架盘，81导向支撑杆，84铁座33-J。
图10托件盘组件五用于放置平垫板底板，其中91托架盘底板，92托架盘，93导向支撑杆，94防错杆，95工件。
具体实施方式
实施例1：参照附图1-10。一种道岔垫板自动化焊接生产线上料系统，包括PLC控制器和电气控制柜7，回转变位机2位于整体底座1上且回转变位机2上设有多个位置检测传感器3，焊接工装A6和焊接工装B4位于回转变位机2两侧，搬运机器人5位于焊接工装A6和焊接工装B4之间且包围在回转变位机2外侧。：回转变位机2、焊接工装A6、和焊接工装B4和搬运机器人5位于全封闭式防护罩内。电气控制柜7位于全封闭式防护罩外9。回转变位机2四周设有多个小件存放区。道岔垫板自动化焊接生产线上料系统设有输送机构8。多个位置检测传感器3分成两组，每组分布呈间距弧形分布且对称分布在回转变位机2面上。回转变位机2面上设有多个定位装置，每个定位装置设有位置传感器3。回转变位机2由回转机构主体21、工作支撑转盘22、检测柱23及光电检测组件24构成；工作支撑转盘22位于回转机构主体21上，检测柱23位于工作支撑转盘22背面，光电检测组件24分布在工作支撑转盘22上。
实施例2：在实施例1的基础上，一种道岔垫板自动化焊接生产线上料焊接方法，（1）将铁座、撑板及台板放入事先调节好的对应定位装置，每个定位装置设置位置传感器，用来检测所摆放的铁座、撑板及平板的数量；（2）将底板放入底板定位箱中，初步采用底板上的两个孔进行初步定位，并采用光电传感器测量底板的摆放高度；（3）将各部件均放置于指定位置后，按下启动按钮；旋转变位机运转，根据事先设置好的位置精确定位停止、并锁紧；（4）搬运机器人按程序依次夹取底板、铁座、撑板及台板；抓取过程中采用伺服电机精确控制被抓取工位工件的顶起，顶起位置用光电传感器检测，当光电传感器检测到位后反馈信号传递给伺服控制器，伺服电机停止工作，顶起工件停止，此时将顶起到位的信号传递给搬运机器人，搬运机器人开始工作；（5）搬运机器人将底板放置于焊接工作台一，回转夹紧气缸压紧底板；（6）搬运机器人将铁座固定于底板，焊接机器人一进行点焊；（7）搬运机器人将台板固定于底板，焊接机器人一进行点焊；（8）搬运机器人将撑板固定于台板，焊接机器人一进行点焊；（9）搬运机器人离开焊接工作台一，开始焊接工作台二的工件放置，同时焊接机器人对焊接工作台一上的工件进行满焊；（10）依次循环。
控制方案：操作人员使用带按钮、状态指示灯的操作盒进行作业；工件安装完成后启动预约按钮，机器人接受信号进入工位开始寻找起点和终点，根据寻找的路线，PLC控制机器人开始搬运与焊接；所有电气元件采用国际品牌，确保系统稳定可靠工作。
系统提供二种操作模式：①手动控制：电控系统提供手动操作功能。在设备运行异常或设备维护情况下，操作人员可以在现场操作员终端上对设备进行单步骤操作，部分设备采用按钮盒来实现手动操作。②自动控制：电控系统在自动方式下，通过各传感器向各工作单元发出指令，实现对各装置的自动控制。
节拍计算：
单个工件焊缝长度为1894mm，以平均焊接速度7mm/s计算
纯焊接时间为：1894/7/60=4.5min
机器人辅助时间
+2（机器人焊缝件行走时间）×5（焊缝数）=10（秒）
+1.5（起弧、收弧时间）×5（焊缝数）=7.5（秒）
+10（单个小件定位及点焊时间）×4（小件个数）=30（秒）
+8（焊接机器人进出工位时间）=8（秒）
=56（秒）
=1min
所以一台焊接机器人焊接单个时间约为4.5+1=5.5min，该工作站采用两台机器人焊接，故工作站节拍为5.5/2/90%=3min
搬运机器人上下料节拍
+5（抓取小件时间）×4（小件个数）=20（秒）
+5（进入焊接工位时间）=5（秒）
+5（单个小件定位及点焊时间）×4（小件个数）=20（秒）
+5（搬运机器人退出焊接工位时间）=5（秒）
=50秒。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种道岔垫板自动化焊接生产线上料系统，包括PLC控制器和电气控制柜（7），其特征是：回转变位机（2）位于整体底座1上且回转变位机（2）上设有多个位置检测传感器（3），焊接工装A（6）和焊接工装B（4）位于回转变位机（2）两侧，搬运机器人（5）位于焊接工装A（6）和焊接工装B（4）之间且包围在回转变位机（2）外侧；多个位置检测传感器（3）分成两组，每组分布呈间距弧形分布且对称分布在回转变位机（2）面上，回转变位机（2）面上设有多个定位装置，每个定位装置设有位置传感器（3），回转变位机（2）由回转机构主体（21）、工作支撑转盘（22）、检测柱（23）及光电检测组件（24）构成；工作支撑转盘（22）位于回转机构主体（21）上，检测柱（23）位于工作支撑转盘（22）背面，光电检测组件（24）分布在工作支撑转盘（22）上；其焊接方法：
（1）将铁座、撑板及台板放入事先调节好的对应定位装置，每个定位装置设置位置传感器，用来检测所摆放的铁座、撑板及平板的数量；
（2）将底板放入底板定位箱中，初步采用底板上的两个孔进行初步定位，并采用光电传感器测量底板的摆放高度；
（3）将各部件均放置于指定位置后，按下启动按钮；回转变位机运转，根据事先设置好的位置精确定位停止、并锁紧；
（4）搬运机器人按程序依次夹取底板、铁座、撑板及台板；抓取过程中采用伺服电机精确控制被抓取工位工件的顶起，顶起位置用光电传感器检测，当光电传感器检测到位后反馈信号传递给伺服控制器，伺服电机停止工作，顶起工件停止，此时将顶起到位的信号传递给搬运机器人，搬运机器人开始工作；
（5）搬运机器人将底板放置于焊接工作台一，回转夹紧气缸压紧底板；
（6）搬运机器人将铁座固定于底板，焊接机器人一进行点焊；
（7）搬运机器人将台板固定于底板，焊接机器人一进行点焊；
（8）搬运机器人将撑板固定于台板，焊接机器人一进行点焊；
（9）搬运机器人离开焊接工作台一，开始焊接工作台二的工件放置，同时焊接机器人对焊接工作台一上的工件进行满焊；
（10）依次循环。
2.根据权利要求1所述的道岔垫板自动化焊接生产线上料系统，其特征是：回转变位机（2）、焊接工装A（6）和焊接工装B（4）和搬运机器人（5）位于全封闭式防护罩内。
3.根据权利要求1所述的道岔垫板自动化焊接生产线上料系统，其特征是：电气控制柜（7）位于全封闭式防护罩（9）外。
4.根据权利要求1所述的道岔垫板自动化焊接生产线上料系统，其特征是：回转变位机（2）四周设有多个小件存放区。
5.根据权利要求1所述的道岔垫板自动化焊接生产线上料系统，其特征是：道岔垫板自动化焊接生产线上料系统设有输送机构（8）。
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