CN208147109U - 一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，它解决了现有技术中焊接质量较差、焊接效率较低、人力成本较高的不足，具有能够高效、自动、高质量的完成介质盒的焊接作业的效果；其技术方案为：包括机器人本体和控制系统，机器人本体包括操作台和两组可沿X、Y、Z方向上运动的机械臂，每组机械臂包括弧压调距运动模组、X轴运动模组、Y轴运动模组和Z轴运动模组；其中，弧压调距运动模组固定于Z轴运动模组的侧面且夹持焊枪；Z轴运动模组固定于X轴运动模组的侧面，X轴运动模组的底部安装有沿操作台移动的Y轴运动模组；控制系统具有人机操作界面，控制焊枪按照设定程序进行焊接作业。

Description

一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统

技术领域

本实用新型涉及介质盒加工技术领域，尤其涉及一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统。

背景技术

介质盒是磁选机核心部件，主要由四块软磁材料板和若干软磁材料棒组成。将软磁材料棒的两端与外侧两块软磁材料板焊接在一起，形成介质盒部件。

目前，介质盒焊接大多采用人工氩弧焊方法完成焊接工作。这种焊接方式，存在焊接质量差、焊接效率低、人力成本较高等缺陷。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，其具有能够高效、自动、高质量的完成介质盒的焊接作业的效果。

本实用新型采用下述技术方案：

一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，包括：

机器人本体，包括操作台和两组可沿X、Y、Z方向上运动的机械臂，每组机械臂包括弧压调距运动模组、X轴运动模组、Y轴运动模组和Z轴运动模组；

其中，弧压调距运动模组固定于Z轴运动模组的侧面且夹持焊枪；Z轴运动模组固定于X轴运动模组的侧面，X轴运动模组的底部安装有沿操作台移动的Y轴运动模组；

控制系统，具有人机操作界面，控制焊枪按照设定程序进行焊接作业。

进一步的，还包括冷却水箱，所述冷却水箱通过水管与焊枪相连。

进一步的，所述机械臂的各运动模组通过传动机构连接驱动电机，所述驱动电机配备驱动器和控制器。

进一步的，还包括焊接电源，焊接电源的负极通过电缆与焊枪的钨极相连，焊接电源的正极通过电缆与被焊接工件相连。

进一步的，所述机器人本体的一侧设有排烟除尘装置，所述排烟除尘装置包括对应于焊枪安装位置的排烟管道和与排烟管道相连的排烟除尘机。

磁选机介质盒自动焊接工艺，包括以下步骤：

步骤(1)根据介质盒焊接时工艺参数范围，采用正交实验法确定最佳工艺参数值；

步骤(2)选取最上行、中间行和最下行三行伸出两侧板对称位置的软磁合金材料棒，按照上、下、中的焊接顺序将所述软磁合金材料棒端部与两侧板焊接在一起，使两侧板位置固定；

步骤(3)按照上、下、中的焊接顺序等间隔同时焊接两侧板其他行的软磁合金材料棒，焊接时动态调节焊枪钨极与两侧板的距离。

进一步的，所述工艺参数包括焊接电流、焊接速度、焊枪钨极距两侧板的距离和气流气压。

进一步的，所述步骤(1)中，根据人工焊接时的工艺参数范围，确定工艺水平数，建立工艺参数和工艺水平的正交表。

进一步的，所述步骤(3)中，根据弧压检测间接获得焊枪钨极与两侧板的距离，通过控制器控制调距运动模组带动焊枪运动，以调节距离大小。

进一步的，采用不填料的氩弧焊方式焊接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用正交实验方法确定焊接时最佳工艺参数值，提高焊接精度；

(2)本实用新型对介质盒侧板的软磁合金材料棒焊接时，采用上、下、中的焊接顺序，合理规划焊接轨迹，保证充分的散热时间，两侧板同时焊接，使热应力大部分被相互抵消，大大减小了侧板的热变形；

(3)本实用新型采用动态调节焊枪钨极与侧板的距离，即根据弧压检测间接获得距离，然后通过控制器控制调距运动模组带动焊枪运动，以调节距离大小，使距离保持在最佳范围内；

(4)本实用新型通过两个工位上的介质盒交替焊接、取放，提高焊接效率；实现高质量、高效率、自动完成介质盒焊接作业。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的焊接机器人系统结构示意图；

图3为本实用新型的介质盒焊接机器人组成框图；

图4为本实用新型的弧压调距系统组成框图；

其中，1、机器人本体；2、焊接电源；3、冷却水箱；4、氩气罐；5、X轴运动模组；6、Z1轴运动模组；7、焊枪I；8、Z2轴运动模组；9、焊枪II；10、弧压调距运动模组；11、排烟管道；12、排烟除尘机；13、锁紧固定机构；14、Y轴运动模组。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在焊接质量较差、焊接效率较低、人力成本较高的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-4所示，提供了一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，包括机器人本体1、控制系统、冷却水箱3、焊接电源2、氩气罐4和排烟除尘装置；控制系统配备人机操作界面，通过操作人工操作界面，调节机器人本体1的运行状态。

所述机器人本体1包括操作台，操作台的两侧分别安装有可沿X、Y、Z方向上运动的机械臂；其中，以立柱运行方向为Y方向，与Y方向在同一水平面垂直的方向为X方向，与X、Y方向所在平面垂直的方向为Z方向。

如图2所示，操作台的两侧分别安装Y轴运动模组14，所述Y轴运动模组14的顶部安装X轴运动模组5，X轴运动模组5的前侧(以工件的运行方向为前侧)安装Z轴运动模组，两个机械臂分别在其X轴运动模组5、Y轴运动模组14、Z轴运动模组的带动下沿X、Y、Z方向上运动。

Z轴运动模组的前侧安装弧压调距运动模组10，弧压调距运动模组10的一侧通过锁紧固定机构13夹紧焊枪；所述锁紧固定机构13包括V型块，V型块将焊枪固定于Z轴运动模组前侧并通过螺栓紧固。

所述焊枪由焊接电源2供电；焊接电源2的负极通过电缆与焊枪的钨极相连，焊接电源2的正极通过电缆与被焊接工件相连。

两个机械臂各夹持一个焊枪，即焊枪I7、焊枪II9，焊枪I7和焊枪II9分别通过水管连接冷却水箱3，水管分出水管和回水管，由冷却水箱3、出水管和回水管和焊枪构成水冷循环系统。

所述焊枪I7和焊枪II9分别连接氩气罐4，所述氩气罐4上具有阀门。

操作台的一侧设有排烟除尘装置，所述排烟除尘装置包括排烟管道11和与排烟管道11相连的排烟除尘机12，所述排烟管道11端部为烟尘收集口，所述烟尘收集口位于两个焊枪的中间上方。

为了便于阐述机械臂的运动，将一个机械臂定义为机械臂I，另一个机械臂定义为机械臂II，二者的相应部件均采用此方式予以区分。

机械臂I的X1轴运动模组包括X1轴驱动电机及其传动机构，其传动机构采用齿轮齿条传动机构，Y1轴运动模组包括Y1轴驱动电机及其传动机构，其传动机构采用齿轮齿条传动机构；Z1轴运动模组6包括Z1轴驱动电机及其传动机构，其传动机构采用丝杠螺母传动机构。

机械臂II的X2轴运动模组包括X2轴驱动电机及其传动机构，其传动机构采用齿轮齿条传动机构，Y2轴运动模组包括Y2轴驱动电机及其传动机构，其传动机构采用齿轮齿条传动机构；Z2轴运动模组8包括Z2轴驱动电机及其传动机构，其传动机构采用丝杠螺母传动机构。

机械臂上沿X、Y、Z方向上分别安装X1轴驱动电机、X2轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z1轴驱动电机、Z2轴驱动电机，X1轴驱动电机、X2轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z1轴驱动电机、Z2轴驱动电机分别通过传动机构与机械臂相连。

上述各驱动电机通过驱动器连接至控制器。

所述弧压调距运动模组10包括驱动电机及其传动机构，其传动机构采用丝杠螺母传动机构；弧压调距运动模组10上安装弧压传感器，弧压传感器将弧压信号经弧压隔离变换模块传至控制器，完成焊枪弧压采集、变换并输入控制器，输出控制调距运动模组，带动焊枪调节焊枪钨极到侧板的距离，使其保持在最佳距离范围内。

在操作台上设置工位1和工位2，工位1位于工位2的前侧(以介质盒运行方向侧为前侧)。

所述操作台上的工位1和工位2上设有定位装置，所述定位装置包括中心定位槽和前端定位块(定位装置为现有结构)。

本申请的工作原理为：

首先，将待焊接的介质盒放在操作台上工位1和工位2的定位装置上，通过定位装置上的中心定位槽和前端定位块完成介质盒的定位。

然后，打开焊接电源2开关，打开氩气罐4上的阀门，并调至所需压力，启动冷却水箱3，启动排烟除尘装置。

之后，在控制系统的人机界面中选择与待焊接介质盒、工位对应的事先编制保存在系统中的焊接控制程序；启动程序运行，这时机器人本体的两个机械臂分别带动焊枪，按照程序设定的焊接轨迹、焊接电流、焊接速度进行焊接作业；

同时，弧压调距系统在工作，完成焊枪弧压采集、变换、输入其控制器，经过运算，输出控制弧压调距运动模组，带动焊枪调节焊枪钨极到侧板的距离，使其保持在最佳距离范围内。

当工位1的介质盒焊接完成后，机械臂自动运行到工位2，焊接位于工位2的介质盒；这时取走工位1上的已焊接介质盒，放置新的待焊介质盒；通过工位1和工位2的介质盒交替焊接、取放，提高焊接效率。

本申请的另一种实施方式中，提供了一种磁选机介质盒自动焊接工艺，根据介质盒结构、材料的特点，焊接方法确定为不填料的氩弧焊方法，即在惰性气体氩气的保护下，通过电弧将伸出两块侧板的软磁合金材料棒的端部加热熔化，与侧板焊接在一起。

其中，焊接电流、焊接速度、焊枪钨极距工件的距离、焊接轨迹、气流气压等工艺参数对焊接质量、效率均有很大影响；这些工艺参数之间又相互耦合、相互影响，因此，确定最佳工艺参数和方法至关重要。

磁选机介质盒自动焊接工艺过程为：

步骤(1)根据人工焊接时的工艺参数范围，确定工艺水平数，然后建立工艺参数(因素)和工艺水平的正交表。

本申请确定因素个数为4个，每个参数的水平为3个，建立4因素3水平的正交实验表；经系列实验后得出：

焊接电流为250±10A，焊接速度为25±5mm/s，焊枪钨极距工件的距离6±1mm，气流气压0.5±0.1MPa。

步骤(2)由于介质盒的侧板为2-3mm的薄板，在焊接时易产生焊接热变形，造成侧板的翘曲、内凹等变形，使得焊枪钨极与侧板的距离超过6±1mm的最佳距离，造成漏焊或焊漏缺陷，不能达到焊接质量要求；因此，合理规划焊接轨迹可以有效减小侧板热变形。

本申请的焊接措施为：

首先，选取侧板最上行、中间行和最下行的软磁合金材料棒进行焊接，按照上、下、中的焊接顺序，使用两支焊枪同时焊接两侧板对称的位置，使两侧板位置基本固定；

然后，按照上、下、中等间隔的焊接其他行软磁合金材料棒端部；这样有较充分的散热时间，两侧板同时焊接，使热应力大部分被相互抵消，大大减小了侧板的热变形。

另外，为了进一步减小热变形对焊接质量的影响，采用动态调节焊枪钨极与侧板的距离，即根据弧压(弧压与钨极与侧板的距离成正比)检测间接获得距离，再通过控制器控制调距运动模组带动焊枪运动，以调节距离大小，使距离保持在6±1mm的最佳范围内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，其特征在于，包括：

机器人本体，包括操作台和两组可沿X、Y、Z方向上运动的机械臂，每组机械臂包括弧压调距运动模组、X轴运动模组、Y轴运动模组和Z轴运动模组；

其中，弧压调距运动模组固定于Z轴运动模组的侧面且夹持焊枪；Z轴运动模组固定于X轴运动模组的侧面，X轴运动模组的底部安装有沿操作台移动的Y轴运动模组；

控制系统，具有人机操作界面，控制焊枪按照设定程序进行焊接作业。

2.根据权利要求1所述的一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，其特征在于，还包括冷却水箱，所述冷却水箱通过水管与焊枪相连。

3.根据权利要求1所述的一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，其特征在于，所述机械臂的各运动模组通过传动机构连接驱动电机，所述驱动电机配备驱动器和控制器。

4.根据权利要求1所述的一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，其特征在于，还包括焊接电源，焊接电源的负极通过电缆与焊枪的钨极相连，焊接电源的正极通过电缆与被焊接工件相连。

5.根据权利要求1所述的一种磁选机介质盒自动焊接机器人系统，其特征在于，所述机器人本体的一侧设有排烟除尘装置，所述排烟除尘装置包括对应于焊枪安装位置的排烟管道和与排烟管道相连的排烟除尘机。