CN115533395A - 一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是配变变压器铁心金属配件自动化焊接工艺及装置，其结构包括设有焊件定位夹具的焊接工作台，以及围绕焊接工作台设置的搬运机器人、焊件二次定位放置架、夹件转运托盘和焊接机器人。本发明的优点：1)大幅改善了焊接工序工作强度和环境；2)提高焊接件定位精度，有效减少了搬运机器人报错次数；3)实现了柔性化适用各个尺寸范围夹配件的同时，也能够将不同订单夹配件进行良好的区分放置，对于现场的5S有很大的改善，同时也大大降低了焊接件使用错误的可能性；4)为实现高精度焊接工作创造了良好条件，并可应对复杂多变的夹配件形状；5)高效精准地实现了各个种类焊接件横向和纵向地固定，从根本上有效控制了各类焊接件焊接位置偏差。

Description

一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接工艺及装置
技术领域
本发明涉及的是一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接工艺及装置，属于配变变压器夹配件焊接技术领域。
背景技术
铁心是变压器中主要的磁路部分，通常由含硅量较高、表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧取向硅钢片以特定工艺叠积而成，铁心在生产加工后，搬运至组装车间进行变压器的组装，组装时需要使用夹配件进行装夹和固定。
对于电工钢铁心在生产、叠装、包装及运输过程中所用到的所有金属配件的制作，目前在现有技术中，主要是按照画线钻孔—折弯—人工焊接—人工打磨的工序进行焊接工序作业，仅有少数采用自动焊接机单机站点实现了半自动化加工。随着近年来对变压器铁心的夹配件越发重视，不论是外观、尺寸精度还是焊接强度，行业内都有了更高的要求。事实上这也是一种趋势，随着我国工业4.0的提出，国内外的大型变压器企业都相继规划建设了变压器智能加工工厂，变压器业内的产能得到了大大的提升。然而铁心夹配件作为变压器铁心的主要配件，其加工方式仍旧以手工焊接为主，加工周期和加工质量都存在较大的局限。可以预见，这将成为制约变压器铁心整体生产质量和生产周期的主要因素。
发明内容
本发明提出的是一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接工艺及装置，其目的旨在克服现有技术存在的上述不足，实现配变变压器铁心金属配件的自动化焊接。
本发明的技术解决方案：一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其结构包括设有焊件定位夹具的焊接工作台，以及围绕焊接工作台设置的搬运机器人、焊件二次定位放置架、夹件转运托盘和焊接机器人。
优选的，所述的焊件二次定位放置架包括金属底座、承重板、定位挡板和加强板；金属底座包括焊接连接的底板和支板，支板垂直连接在底板顶面长度方向的两端；承重板焊接连接在两侧支板顶端；定位挡板包括横向挡板和纵向挡板，横向挡板为一整块长金属板，沿承重板的长度方向垂直焊接连接承重板，纵向挡板为若干块均匀间隔设置的金属板，纵向挡板的窄端面焊接连接横向挡板、宽端面焊接连接与承重板；加强板为若干块均匀间隔设置的三角形支撑板，加强板两个直角端面分别焊接连接横向挡板和承重板。
优选的，所述的夹件转运托盘包括夹件转运托盘主体，夹件转运托盘主体由矩形管和金属板焊接制成，夹件转运托盘主体顶面上立有若干个纵向分隔板和横向分隔板，纵向分隔板通过物理插销插接在夹件转运托盘主体顶面上，横向分隔板焊接固定在托盘主体顶面上，纵向分隔板与横向分隔板通过限位把手垂直搭接，纵向分隔板和横向分隔板分隔成若干个物料单元。
优选的，所述的焊接工作台包括安装在工作台主体上的工作台面，工作台主体底端连接底脚；工作台主体由矩形管焊接制成；底脚为活动底脚并与工作台主体采用螺栓连接；工作台面总体呈T型凹槽台面、由矩形管和加强板组成，若干矩形管沿工作台主体长度方向均匀间隔平行排列，矩形管与工作台主体焊接连接；每根矩形管顶面上放置有一块面积与矩形管上端面相同的加强板，加强板上开有等距排布的定位孔；相邻矩形管之间形成T型槽以及定位孔。
优选的，所述的焊件定位夹具包括夹具底座、卡钳、卡钳锁紧装置和夹具底座锁紧装置，夹具底座上装有卡钳，卡钳连接有宽度调节螺母和卡钳锁紧装置，夹具底座上还装有夹具底座锁紧装置，卡钳锁紧装置和夹具底座锁紧装置都配有快速锁紧开关。
优选的，所述的夹具底座上设有滑轮，焊接工作台上设有与滑轮配合的导向轨，夹具底座通过滑轮与焊接工作台导向轨滑动连接，夹具底座锁紧装置为穿过焊接工作台侧面并插入夹具底座底部孔内的锁紧杆。
优选的，所述的夹具底座上设有螺杆，夹具底座通过螺杆插接在工作台面上的T型槽内，夹具底座锁紧装置为插入焊接工作台上定位孔的锁紧杆。
一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置的焊接工艺，包括以下步骤：
S1：根据铁心夹配件的三维结构，导入相应三维图纸，在焊接软件中编辑各个焊接件所对应的相关焊缝信息，焊缝信息包含但不仅限于焊缝起点、焊缝终点、焊缝高度等；
S2：通过离线编程软件自动生成相关铁心夹配件的自动化焊接程序, 程序内容包含但不仅限于焊接电流、焊接电压、焊接路径、焊接速度、焊接姿态等信息；
S3：将自动化焊接程序通过车间内的局域网导入机器人焊接站点的数控台；
S4：通过输送线、夹件转运托盘和焊件二次定位放置架，将整个订单夹配件所需的全部焊接件搬运至机器人焊接站配料区，其中夹配件直接通过上料架定位到焊接工作台基准位置；
S5：由搬运机器人自动吸附焊接件二次定位放置架上的指定焊接件，并放置到指定的焊件定位夹具中；
S6：由焊接工作台上的焊件定位夹具对相应的焊接件进行固定；
S7：在机器人焊接站点的数控台打开焊接程序，并使用示教器进行焊接程序示教，示教完毕后，使机器人开始工作，由焊接机器人完成夹配件的全部焊接工作，包含点焊和满焊工作；
S8：焊接完成后，由智能打磨机器人沿焊接路径进行焊缝的打磨处理；
S9：各个焊件定位夹具解除固定状态，由搬运机器人将完成焊接的夹配件搬运至焊接后半成品区。
本发明的优点：1)使用焊接机器人代替人工完成主体的焊接工作，极大幅度地改善了焊接工序的工作强度和工作环境；
2)优选设计的焊件二次定位放置架，实现了各类焊接件在被搬运机器人吸附前的二次定位，大大提高了搬运机器人的吸附精度，有效减少了搬运机器人报错的次数；
3)优选设计的夹件转运托盘，实现了柔性化适用各个尺寸范围夹配件的同时，也能够将不同订单夹配件进行良好的区分放置，对于现场的 5S有很大的改善，同时也大大降低了焊接件使用错误的可能性；
4)优选设计的焊接工作台，有效的保证了工作台台面的水平度，为实现高精度的焊接工作创造了良好的条件，并可应对复杂多变的夹配件形状；
5)优选设计的焊件定位夹具，高效精准地实现了各个种类焊接件横向和纵向地固定，从根本上有效控制了各类焊接件焊接位置的偏差。
附图说明
图1是本发明配变变压器铁心金属配件自动化焊接工艺的流程图；
图2是本发明配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置的一种实施例结构示意图。
图3是本发明配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置的另一种实施例结构示意图。
图4是图2、3中焊件二次定位放置架的结构示意图。
图5是图2、3中夹件转运托盘的结构示意图。
图6是图2、3中焊接工作台的结构示意图。
图7是图2中焊件定位夹具的结构示意图。
图8是图3中焊件定位夹具的结构示意图。
图9是图2中焊件定位夹具与焊接工作台固定状态示意图。
图10是图3中焊件定位夹具与焊接工作台固定状态示意图。
图中的2是焊接件、5是定位孔、7是物理插销、8是横向分隔板、9 是限位把手、10是搬运机器人、12是焊件二次定位放置架、14是焊件定位夹具、15是夹件转运托盘、18是焊接工作台、19是焊接机器人、21 是金属底座、22是承重板、23是定位挡板、24是加强板、25是底板、 26是支板、27是横向挡板、28是纵向挡板、29是夹件转运托盘主体、30是纵向分隔板、31是工作台主体、32是底脚、33是工作台面、34是加强板、35是矩形管、36是T型槽、37是夹具底座、38是卡钳、39是卡钳锁紧装置、40是夹具底座锁紧装置。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其结构包括设有焊件定位夹具14的焊接工作台18，以及围绕焊接工作台 18设置的搬运机器人10、焊件二次定位放置架12、夹件转运托盘15和焊接机器人19。
焊件二次定位放置架12、焊件定位夹具14、夹件转运托盘15和焊接工作台18都优选高耐磨性能钢材制作，包括但不仅限于模具钢、合金钢、不锈钢；所述输送线11优选辊筒线。
如图4所示，焊件二次定位放置架12包括金属底座21、承重板22、定位挡板23和加强板24；金属底座21包括焊接连接的底板25和支板 26，支板26垂直连接在底板25顶面长度方向的两端；承重板22焊接连接在两侧支板26顶端；定位挡板23包括横向挡板27和纵向挡板28，横向挡板27为一整块长金属板，沿承重板22的长度方向垂直焊接连接承重板22，纵向挡板28为若干块均匀间隔设置的金属板，纵向挡板28的窄端面焊接连接横向挡板27、宽端面焊接连接与承重板22；加强板24 为若干块均匀间隔设置的三角形支撑板，加强板24两个直角端面分别焊接连接横向挡板27和承重板22。此焊件二次定位放置架12实现了各类焊接件2在被搬运机器人10吸附前的二次定位，大大提高了搬运机器人 10的吸附精度，有效减少了搬运机器人10报错的次数。
如图5所示，夹件转运托盘15包括夹件转运托盘主体29，夹件转运托盘主体29由矩形管和金属板焊接制成，夹件转运托盘主体29顶面上立有若干个纵向分隔板30和横向分隔板8，纵向分隔板30通过物理插销 7插接在夹件转运托盘主体29顶面上，横向分隔板8焊接固定在托盘主体29顶面上，纵向分隔板30与横向分隔板8通过限位把手9垂直搭接，纵向分隔板30和横向分隔板8分隔成若干个物料单元。纵向分隔板30 和横向分隔板8可根据夹配件的尺寸进行调整，可将夹件转运托盘15的物料单元灵活调整成2m*6m、1m*6m、1m*3m、1m*1.5m、0.5m*1.5m等多种规格，来应对复杂多变的订单种类和产品尺寸。此夹件转运托盘15实现柔性化适用各个尺寸范围夹配件的同时，也能够将不同订单夹配件进行良好的区分放置，对于现场的5S有很大的改善，同时也大大降低了焊接件使用错误的可能性。
如图6所示，焊接工作台18包括安装在工作台主体31上的工作台面33，工作台主体31底端连接底脚32；工作台主体31由矩形管焊接制成；底脚32为活动底脚，与工作台主体31采用螺栓连接，可通过每个底脚32上的螺母调节底脚32的高度，从而起到平衡工作台台面33水平度的作用；工作台面33总体呈T型凹槽台面，由矩形管35和加强板34 组成，若干矩形管35沿工作台主体31长度方向均匀间隔平行排列，矩形管35与工作台主体31焊接连接；每根矩形管35顶面上放置有一块面积与矩形管35上端面相同的加强板34，加强板34上开有等距排布的定位孔5；相邻矩形管35之间形成T型槽36以及定位孔5可与焊件定位夹具14进行装配，来应对复杂多变的夹配件17形状。此焊接工作台18利用可调节的底脚32进行定时校准，有效的保证了工作台面33的水平度，为实现高精度的焊接工作创造了良好的条件。
如图7-10所示，焊件定位夹具14包括夹具底座37、卡钳38、卡钳锁紧装置39和夹具底座锁紧装置40，夹具底座37上装有卡钳38，卡钳 38连接有卡钳锁紧装置39，夹具底座37上还装有夹具底座锁紧装置40，卡钳锁紧装置39和夹具底座锁紧装置40都配有快速锁紧开关；卡钳38 宽度可通过宽度调节螺母进行调整，以适应对各种形状及厚度的焊接件2 进行夹持；
其中一种焊件定位夹具14，夹具底座37上设有滑轮，焊接工作台 18上设有与滑轮配合的导向轨，夹具底座37通过滑轮与焊接工作台18 导向轨滑动连接，可调整焊件定位夹具14沿焊接工作台18宽度方向的位置；夹具底座锁紧装置40为穿过焊接工作台18侧面并插入夹具底座37底部孔内的锁紧杆；
另一种焊件定位夹具14，夹具底座37上设有螺杆40，夹具底座37 通过螺杆40插接在工作台面33上的T型槽36内，从而可对夹具进行高精度的调整和固定；夹具底座锁紧装置40为插入焊接工作台18上定位孔5的锁紧杆。
此焊件定位夹具14高效精准地实现了各个种类焊接件2横向和纵向地固定，从根本上有效控制了各类焊接件2焊接位置的偏差。
一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接工艺，包括以下步骤：
S1：根据铁心夹配件的三维结构，导入相应三维图纸，在焊接软件中编辑各个焊接件所对应的相关焊缝信息，焊缝信息包含但不仅限于焊缝起点、焊缝终点、焊缝高度等；
S2：通过离线编程软件自动生成相关铁心夹配件的自动化焊接程序, 程序内容包含但不仅限于焊接电流、焊接电压、焊接路径、焊接速度、焊接姿态等信息；
S3：将自动化焊接程序通过车间内的局域网导入机器人焊接站点的数控台；
S4：通过辊筒线、夹件转运托盘15和焊件二次定位放置架12，将整个订单夹配件所需的全部焊接件2搬运至机器人焊接站点，其中夹配件直接通过上料架16定位到焊接工作台18基准位置；
S5：由搬运机器人14自动吸附焊接件二次定位放置架12上的指定焊接件2，并放置到指定的焊件定位夹具14中；
S6：由焊接工作台18上的自适应夹具(焊件定位夹具14)对相应的焊接件2进行固定；
S7：在机器人焊接站点的数控台打开焊接程序，并使用示教器进行焊接程序示教。示教完毕后，使机器人开始工作，由焊接机器人19完成夹配件的全部焊接工作，包含点焊和满焊工作；
S8：焊接完成后，由智能打磨机器人沿焊接路径进行焊缝的打磨处理；
S9：各个焊件定位夹具14解除固定状态，由搬运机器人10将完成焊接的夹配件17搬运至焊接后半成品区18。
以上所述各部件均为现有技术，本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其特征在于，包括设有焊件定位夹具(14)的焊接工作台(18)，以及围绕焊接工作台(18)设置的搬运机器人(10)、焊件二次定位放置架(12)、夹件转运托盘(15)和焊接机器人(19)。
2.如权利要求1所述的一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其特征在于，所述的焊件二次定位放置架(12)包括金属底座(21)、承重板(22)、定位挡板(23)和加强板(24)；金属底座(21)包括焊接连接的底板(25)和支板(26)，支板(26)垂直连接在底板(25)顶面长度方向的两端；承重板(22)焊接连接在两侧支板(26)顶端；定位挡板(23)包括横向挡板(27)和纵向挡板(28)，横向挡板(27)为一整块长金属板，沿承重板(22)的长度方向垂直焊接连接承重板(22)，纵向挡板(28)为若干块均匀间隔设置的金属板，纵向挡板(28)的窄端面焊接连接横向挡板(27)、宽端面焊接连接与承重板(22)；加强板(24)为若干块均匀间隔设置的三角形支撑板，加强板(24)两个直角端面分别焊接连接横向挡板(27)和承重板(22)。
3.如权利要求2所述的一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其特征在于，所述的夹件转运托盘(15)包括夹件转运托盘主体(29)，夹件转运托盘主体(29)由矩形管和金属板焊接制成，夹件转运托盘主体(29)顶面上立有若干个纵向分隔板(30)和横向分隔板(8)，纵向分隔板(30)通过物理插销(7)插接在夹件转运托盘主体(29)顶面上，横向分隔板(8)焊接固定在托盘主体(29)顶面上，纵向分隔板(30)与横向分隔板(8)通过限位把手(9)垂直搭接，纵向分隔板(30)和横向分隔板(8)分隔成若干个物料单元。
4.如权利要求3所述的一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其特征在于，所述的焊接工作台(18)包括安装在工作台主体(31)上的工作台面(33)，工作台主体(31)底端连接底脚(32)；工作台主体(31)由矩形管焊接制成；底脚(32)为活动底脚并与工作台主体(31)采用螺栓连接；工作台面(33)总体呈T型凹槽台面、由矩形管(35)和加强板(34)组成，若干矩形管(35)沿工作台主体(31)长度方向均匀间隔平行排列，矩形管(35)与工作台主体(31)焊接连接；每根矩形管(35)顶面上放置有一块面积与矩形管(35)上端面相同的加强板(34)，加强板(34)上开有等距排布的定位孔(5)；相邻矩形管(35)之间形成T型槽(36)以及定位孔(5)。
5.如权利要求4所述的一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其特征在于，所述的焊件定位夹具(14)包括夹具底座(37)、卡钳(38)、卡钳锁紧装置(39)和夹具底座锁紧装置(40)，夹具底座(37)上装有卡钳(38)，卡钳(38)连接有宽度调节螺母和卡钳锁紧装置(39)，夹具底座(37)上还装有夹具底座锁紧装置(40)，卡钳锁紧装置(39)和夹具底座锁紧装置(40)都配有快速锁紧开关。
6.如权利要求5所述的一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其特征在于，所述的夹具底座(37)上设有滑轮，焊接工作台(18)上设有与滑轮配合的导向轨，夹具底座(37)通过滑轮与焊接工作台(18)导向轨滑动连接，夹具底座锁紧装置(40)为穿过焊接工作台(18)侧面并插入夹具底座(37)底部孔内的锁紧杆。
7.如权利要求5所述的一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置，其特征在于，所述的夹具底座(37)上设有螺杆(40)，夹具底座(37)通过螺杆(40)插接在工作台面(33)上的T型槽(36)内，夹具底座锁紧装置(40)为插入焊接工作台(18)上定位孔(5)的锁紧杆。
8.如权利要求1-7所述的一种配变变压器铁心金属配件自动化焊接装置的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据铁心夹配件的三维结构，导入相应三维图纸，在焊接软件中编辑各个焊接件所对应的相关焊缝信息，焊缝信息包含但不仅限于焊缝起点、焊缝终点、焊缝高度等；
S2：通过离线编程软件自动生成相关铁心夹配件的自动化焊接程序,程序内容包含但不仅限于焊接电流、焊接电压、焊接路径、焊接速度、焊接姿态等信息；
S3：将自动化焊接程序通过车间内的局域网导入机器人焊接站点的数控台；
S4：通过输送线(11)、夹件转运托盘(15)和焊件二次定位放置架(12)，将整个订单夹配件所需的全部焊接件(2)搬运至机器人焊接站配料区(13)，其中夹配件直接通过上料架(16)定位到焊接工作台(18)基准位置；
S5：由搬运机器人(14)自动吸附焊接件二次定位放置架(12)上的指定焊接件(2)，并放置到指定的焊件定位夹具(14)中；
S6：由焊接工作台(18)上的焊件定位夹具(14)对相应的焊接件(2)进行固定；
S7：在机器人焊接站点的数控台打开焊接程序，并使用示教器进行焊接程序示教，示教完毕后，使机器人开始工作，由焊接机器人(19)完成夹配件的全部焊接工作，包含点焊和满焊工作；
S8：焊接完成后，由智能打磨机器人沿焊接路径进行焊缝的打磨处理；
S9：各个焊件定位夹具(14)解除固定状态，由搬运机器人(10)将完成焊接的夹配件(17)搬运至焊接后半成品区(18)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116652467A (zh) * 2023-07-06 2023-08-29 昆明市明利丰通信铁塔制造有限公司 一种基于板材厚度自动调整焊接深度的铁塔用焊接装置

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CN116652467A (zh) * 2023-07-06 2023-08-29 昆明市明利丰通信铁塔制造有限公司 一种基于板材厚度自动调整焊接深度的铁塔用焊接装置

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