CN108857154A - 一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置，它包括平台（1）、设置于平台（1）的焊接机器人和两轴变位器，焊接机器人包括六轴机械臂（2）、机器人焊机（3）、送丝装置和机器人焊枪（4），所述六轴机械臂（2）设置于平台（1）上，机器人焊枪（4）和送丝装置均设置于六轴机械臂（2）的执行端，机器人焊枪（4）与机器人焊机（3）连接，所述两轴变位器包括伺服电机A（5）、伺服电机B（6）、工件夹持台（10）和设置于平台（1）上的两个轴承座（7），两个轴承座（7）之间旋转安装有转轴（8）。本发明的有益效果是：结构紧凑、减轻工人劳动强度、提高堆焊质量、提高生产效率、保证堆焊层宽度和厚度均匀。

Description

一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置及方法
技术领域
本发明涉及耐磨堆焊技术领域，特别是一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置及方法。
背景技术
堆焊是一种焊接工艺，主要用于改变或优化材料表面性质。由于其快速并且经济的优点，从而被广泛应用于各个制造领域，比如制造维修、铸造工业、机械工业、模具制造、船舶电力、航空航天和塑料橡胶等。堆焊层的优劣主要取决于母材的稀释率的高低和熔敷速度的快慢。目前耐磨堆焊主要采用的是二氧化碳气体保护电弧焊方法进行堆焊并且采用人工堆焊方式。人工堆焊碰到数量大的盾构刀具时，由于盾构刀具重量较重并且需堆焊面多，工人在经过长时间的堆焊工作后会出现疲劳而导致产品质量下降，生产率下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、减轻工人劳动强度、提高堆焊质量、提高生产效率、保证堆焊层宽度和厚度均匀的自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置及方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置，它包括平台、设置于平台的焊接机器人和两轴变位器，所述焊接机器人包括六轴机械臂、机器人焊机、送丝装置和机器人焊枪，所述六轴机械臂设置于平台上，机器人焊枪和送丝装置均设置于六轴机械臂的执行端，机器人焊枪与机器人焊机连接，所述两轴变位器包括伺服电机A、伺服电机B、工件夹持台和设置于平台上的两个轴承座，两个轴承座之间旋转安装有转轴，伺服电机A平行于转轴设置且固定安装于其中一个轴承座上，伺服电机A的输出轴与转轴的一端经联轴器连接，转轴上设置有减速器，减速器的顶部和底部分别设置有输出轴和输入轴，减速器的输出轴上固设有工件夹持台，伺服电机B固定安装于减速器底部且伺服电机B的输出轴与减速器的输入轴经联轴器连接。
它还包括PLC逻辑电路控制柜，所述PLC逻辑电路控制柜与六轴机械臂上的各伺服电机电连接。
所述PLC逻辑电路控制柜还与机器人焊机、送丝装置、双轴变位器上的伺服电机A和伺服电机B电连接。
所述平台的底部设置有多个用于支撑平台的矩形钢。
所述的装置自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的方法，它包括以下步骤：
S1、工人设置机器人焊机的参数；设置送丝装置的参数；
S2、将盾构机刀具工装固定于工件夹持台顶部，并控制伺服电机A和伺服电机B启动，伺服电机A带动转轴转动，进一步带动盾构机刀具在垂直方向上位置的调整，而伺服电机B经减速器带动工件夹持台转动，进一步带动盾构机刀具在水平方向上位置的调整，以调整盾构机刀具进入堆焊区；
S3、经PLC逻辑电路控制柜控制六轴机械臂上的各伺服电机动作，驱动六轴机械臂上的机器人焊枪和送丝装置达到指定堆焊区域；
S4、经PLC逻辑电路控制柜控制机器人焊机和送丝装置启动，送丝装置将焊丝连续的输送到机器人焊枪中，而机器人焊机将机器人焊枪内的焊丝熔化，熔化后的焊丝附着于盾构机刀具的宽切刀上；
S5、PLC逻辑电路控制柜对六轴机械臂移动路径采用对点方式编程，使用工具坐标，平滑度设置为8，快速移动采用MOVJ指令，直线移动采用MOVL指令，圆弧移动采用MOVC指令，快速移动速度设置为关节最大速度的30％；
S6、在PLC逻辑电路控制柜上使用MOVL指令编写并且添加摆弧指令执行机器人焊枪的走刀，从而分别完成在宽切刀顶面、宽切刀左右侧面、宽切刀内安装孔以及边缘耐磨层的堆焊，使用MOVL指令编写一次成形耐磨层，最终在盾构机刀具的宽切刀上堆焊出耐磨层。
本发明具有以下优点：
(1)本发明能够保证在堆焊大数量盾构刀具时，保证堆焊层宽度和厚度均匀，外形美观并且显著提高生产效率。
(2)本发明的PLC逻辑电路控制柜起到控制与协调六轴机械臂、两轴变位器和机器人焊机的作用，这解决了人工堆焊不稳定的问题，它能够通过PLC逻辑编程按要求达到稳定运行的效果。
(3)本发明的六轴机械臂主要作用是携带焊枪达到指定堆焊区域并工作，这解决了工人堆焊疲劳的问题，它能够通过各个伺服电机控制六个关节运行到指定区域进行堆焊。
(4)本发明的两轴变位器中的伺服电机A和伺服电机B的作用是使盾构机构运动到堆焊区域，这解决工人依靠人力翻动工件带来的生产效率降低的问题。
(5)本发明的机器人焊机及焊枪与送丝装置主要作用是完成自动送丝堆焊工作，这解决了人工堆焊不稳定的问题，能够通过控制柜调整所需堆焊参数和送丝速度参数，达到堆焊工作的效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1-平台，2-六轴机械臂，3-机器人焊机，4-机器人焊枪，5-伺服电机A，6-伺服电机B，7-轴承座，8-转轴，9-减速器，10-工件夹持台，11-PLC逻辑电路控制柜，12-矩形钢。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
如图1所示，一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置，它包括平台1、设置于平台1的焊接机器人和两轴变位器，所述焊接机器人包括六轴机械臂2、机器人焊机3、送丝装置和机器人焊枪4，所述六轴机械臂2设置于平台1上，机器人焊枪4和送丝装置均设置于六轴机械臂2的执行端，机器人焊枪4与机器人焊机3连接。
如图1所示，所述两轴变位器包括伺服电机A5、伺服电机B6、工件夹持台10和设置于平台1上的两个轴承座7，两个轴承座7之间旋转安装有转轴8，伺服电机A5平行于转轴8设置且固定安装于其中一个轴承座7上，伺服电机A5的输出轴与转轴8的一端经联轴器连接，转轴8上设置有减速器9，减速器9的顶部和底部分别设置有输出轴和输入轴，减速器9的输出轴上固设有工件夹持台10，伺服电机B6固定安装于减速器9底部且伺服电机B6的输出轴与减速器9的输入轴经联轴器连接。
如图1所示，它还包括PLC逻辑电路控制柜11，所述PLC逻辑电路控制柜11与六轴机械臂2上的各伺服电机电连接。所述PLC逻辑电路控制柜11还与机器人焊机3、送丝装置、双轴变位器上的伺服电机A5和伺服电机B6电连接。所述平台1的底部设置有多个用于支撑平台1的矩形钢12。
如图1所示，所述的装置自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的方法，它包括以下步骤：
S1、工人设置机器人焊机3的参数，即设置为药芯焊丝焊接、电流300A、电压60V、收弧电流100A、收弧电压60V、收弧时间1S、摆弧频率50Hz、摆弧幅度4mm以及抽丝长度5mm；设置送丝装置的参数，即设置为直线移动速度设置为5mm/s，圆弧移动速度设置为10mm/s，其中直线移动速度和圆弧移动速度为堆焊过程中的送丝速度；
S2、将盾构机刀具工装固定于工件夹持台10顶部，并控制伺服电机A5和伺服电机B6启动，伺服电机A5带动转轴8转动，进一步带动盾构机刀具在垂直方向上位置的调整，而伺服电机B6经减速器9带动工件夹持台10转动，进一步带动盾构机刀具在水平方向上位置的调整，以调整盾构机刀具进入堆焊区；
S3、经PLC逻辑电路控制柜11控制六轴机械臂2上的各伺服电机动作，驱动六轴机械臂2上的机器人焊枪4和送丝装置达到指定堆焊区域；
S4、经PLC逻辑电路控制柜11控制机器人焊机3和送丝装置启动，送丝装置将焊丝连续的输送到机器人焊枪4中，而机器人焊机3将机器人焊枪4内的焊丝熔化，熔化后的焊丝附着于盾构机刀具的宽切刀上；
S5、PLC逻辑电路控制柜11对六轴机械臂2移动路径采用对点方式编程，使用工具坐标，平滑度设置为8，快速移动采用MOVJ指令，直线移动采用MOVL指令，圆弧移动采用MOVC指令，快速移动速度设置为关节最大速度的30％；
S6、在PLC逻辑电路控制柜11上使用MOVL指令编写并且添加摆弧指令执行机器人焊枪4的走刀，从而分别完成在宽切刀顶面、宽切刀左右侧面、宽切刀内安装孔以及边缘耐磨层的堆焊，使用MOVL指令编写一次成形耐磨层，最终在盾构机刀具的宽切刀上堆焊出耐磨层。整个加工过程中无需人工堆焊，明显提高了生产效率，生产效率是人工堆焊的四倍，即同一时间段，人工堆焊一把盾构刀具，本装置能完成四把盾构刀具的堆焊。
为了证实堆焊层的硬度和耐磨性，将该装置加工出的堆焊层B与人工加工出的堆焊层A在硬度和耐磨性上进行测试对比，测试对比试验结果如表1和表2：
表1
表2
测试结果表明：通过该装置加工出的堆焊层B在硬度和耐磨性上明显优于由人工加工出来的堆焊层A。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置，其特征在于：它包括平台（1）、设置于平台（1）的焊接机器人和两轴变位器，所述焊接机器人包括六轴机械臂（2）、机器人焊机（3）、送丝装置和机器人焊枪（4），所述六轴机械臂（2）设置于平台（1）上，机器人焊枪（4）和送丝装置均设置于六轴机械臂（2）的执行端，机器人焊枪（4）与机器人焊机（3）连接，所述两轴变位器包括伺服电机A（5）、伺服电机B（6）、工件夹持台（10）和设置于平台（1）上的两个轴承座（7），两个轴承座（7）之间旋转安装有转轴（8），伺服电机A（5）平行于转轴（8）设置且固定安装于其中一个轴承座（7）上，伺服电机A（5）的输出轴与转轴（8）的一端经联轴器连接，转轴（8）上设置有减速器（9），减速器（9）的顶部和底部分别设置有输出轴和输入轴，减速器（9）的输出轴上固设有工件夹持台（10），伺服电机B（6）固定安装于减速器（9）底部且伺服电机B（6）的输出轴与减速器（9）的输入轴经联轴器连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置，其特征在于：它还包括PLC逻辑电路控制柜（11），所述PLC逻辑电路控制柜（11）与六轴机械臂（2）上的各伺服电机电连接。
3.根据权利要求2所述的一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置，其特征在于：所述PLC逻辑电路控制柜（11）还与机器人焊机（3）、送丝装置、双轴变位器上的伺服电机A（5）和伺服电机B（6）电连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的装置，其特征在于：所述平台（1）的底部设置有多个用于支撑平台（1）的矩形钢（12）。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的装置自动化堆焊多把盾构机刀具耐磨层的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、工人设置机器人焊机（3）的参数；设置送丝装置的参数；
S2、将盾构机刀具工装固定于工件夹持台（10）顶部，并控制伺服电机A（5）和伺服电机B（6）启动，伺服电机A（5）带动转轴（8）转动，进一步带动盾构机刀具在垂直方向上位置的调整，而伺服电机B（6）经减速器（9）带动工件夹持台（10）转动，进一步带动盾构机刀具在水平方向上位置的调整，以调整盾构机刀具进入堆焊区；
S3、经PLC逻辑电路控制柜（11）控制六轴机械臂（2）上的各伺服电机动作，驱动六轴机械臂（2）上的机器人焊枪（4）和送丝装置达到指定堆焊区域；
S4、经PLC逻辑电路控制柜（11）控制机器人焊机（3）和送丝装置启动，送丝装置将焊丝连续的输送到机器人焊枪（4）中，而机器人焊机（3）将机器人焊枪（4）内的焊丝熔化，熔化后的焊丝附着于盾构机刀具的宽切刀上；
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