煤矿掘进机铲板自动化焊接生产线规划与应用

　　【摘要】对原有铲板焊接人工生产线进行分析，通过合理的工位拆分及节拍优化，制定了符合自动化生产要求的生产工艺流程，选择合理的焊接设备及机器人，成功的建立了一条铲板自动化焊接生产线，在提高产能、提高产品质量稳定性的同时实现了少人化、智能化焊接生产。

　　【关键词】掘进机;铲板;自动化焊接;机器人;节拍平衡

　　1引言

　　掘进机是煤矿生产设备，铲板部是在掘进机作业时其最主要的支撑机构，同时又是其物料收集运输部分的源头，所以对铲板结构件的整体性能要求很高

　　铲板部由于其形状特殊、结构较为复杂，一般的自动化焊接设备难以实现100%焊接，故此一般企业均采用具有较强灵活性的手工气保焊进行焊接作业，但手工焊受操作者技能、状态等人为因素影响较大，焊接质量不稳定、效率较低，而且近年来人工成本持续增加。

　　随着工业4.0在机械行业的逐步推广，机器人由于具有高精度、高效率、高灵活性等优点，采用机器人焊接代替人工焊接己成为焊接生产的发展方向。本文规划设计一条铲板自动化焊接生产线，以提高产品的焊接质量稳定性和生产效率。

　　2产品结构分析

　　铲板部主要由左右侧铲板、主铲板、驱动回收装置组成，侧铲板采用一次焊接完成，主铲板焊接分为一次分体焊接、二次主体焊接、三次总成焊接。

　　3生产工艺流程分析及规划

　　3.1工艺流程分析原铲板焊接中心所有组对工位均采用人工划线进行组对，焊接工位均采用多名操作者同时作业，所有工位共同使用车间内3台龙门吊或叉车进行物流周转。人工焊接生产线节拍最长工位为主铲板二次焊接工位，节拍390min，整条焊接生产线操作者共计l2人。

　　3.2工艺流程规划铲板自动化焊接生产线按照各工位节拍平衡的思路进行规划，设计为一个流9工位的布局，通过合理分配各个工位间作业内容，平衡各个工位生产节拍，提高产能。为保证产品一致性，所有组对工位均采用半自动专用液压组对工装进行组对。

　　侧铲板焊接工位采用2台焊接机器人，主铲板一次、二次、三次焊接工位分别采用2台、2台、1台焊接机器人，所有工位均配备KBK柔性轨道吊，工序问配自动板式输送链和RGV转运车用于半成品自动转运，通过自动化控制，减少人力投入及等待造成的浪费，提高生产效率。

　　采用自动化焊接生产线之后，整线节拍由390min压缩至300min，整线生产线产能提高30%，焊接中心单班操作者由l2人压缩至10人。

　　3.3生产线主要设备

　　该自动化焊接生产线主要由7套半自动液压组对工装、7个焊接机器人工作站、9套KBK柔性轨道吊、2条板式输送链、2台RGV物流车组成。

　　(1)液压组对工装7套液压组对工装分别左右侧铲板液压组对工装、主铲板铲尖液压组对工装、主铲板中问箱液压组对工装、主铲板耳板箱液压组对工装、主铲板主体液压组对工装、主铲板总成液压组对工装。液压工装由PLC、液压缸、线性导轨、压爪、电磁吸盘、伸缩定位销等组成，人工上件后，液压缸顶推到位，压爪及电磁吸盘吸附定位后，人工进行定位焊固定。

　　(2)焊接机器人7个焊接机器人工作站分别为：左右侧铲板焊接机器人工作站、主铲板铲尖焊接机器人工作站、主铲板中间箱/耳板箱焊接机器人工作站、主铲板主体焊接机器人工作站、主铲板总成焊接机器人工作站。焊接机器人工作站均采用6轴工业机器人+2个外部轴的倒挂结构，机器人型号为FanucM2OiA，配弧焊软件包(有寻点、电弧跟踪、多层多道焊接等功能)。

　　焊机型号为FroniusTps5OOOCMT数字焊机，具有一元化设置功能，采用数字信号处理器DSP，通过微处理的精确运算来控制焊机的各项性能及工作过程，焊接性能极好，具有送丝监控、冷却水监控、防高温过烧监控等功能。焊枪使用TBIRM81W45。水冷焊枪，焊枪具备防碰撞功能。变位机均采用双回转变位机，工作站内布局最终通过robotguide仿真软件仿真模拟确定，确保焊接可达性。

　　(3)物流设备各个工位均配有独立的KBK柔性轨道吊，以保证各工位作业生产需求，减少等待时间。工位间配备2条板式输送链、1台RGV物流车用于工位间物流输送。共建在组对工位组对完成后通过板式输送链或RGV物流车将待焊件转运至焊接工位，焊接完成后通过板式输送链及RGV物流车转运至清理工位。板式输送链和机器人通过PLC进行通讯，机器人焊接完成后板式输送链定时启动。RGV物流车通过PLC进行控制，根据主铲板各工位的物流需求按钮进行启动。

　　4结语

　　通过对掘进机铲板部焊接结构进行分析，对各个工位作业内容进行重新分配及优化，重新规划了铲板焊接生产线工艺流程和布局，通过引入焊接机器人、半自动液压组对工装、KBK柔性轨道吊、板式输送链等先进生产设备，成功将铲板焊接生产线改造成了一条自动化焊接生产线，整线生产线产能提高30%，焊接自动化率达到90%以上。

　　【参考文献】

　　[1]王元良.论焊接科学与工程[J】.电焊机，2003，33(7)：1-5.

　　【2】黄水儿，焊接机器人在车身生产线中的规划设计[J].机电技术，2004(O1)：68—72.

　　[3]王文其，焊接新技术新工艺实用指导手册[M].哈尔滨：黑龙江文化音像出版社，2007.

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