小挖行走架智能化焊接物流線設(shè)計

【摘? 要】工程的機(jī)械制造的大量工作是以結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)加工為主，而焊接是加工環(huán)節(jié)中最為繁重的工序，如何提高結(jié)構(gòu)件的焊接效率和質(zhì)量，是提高產(chǎn)能的有效途徑。傳統(tǒng)的焊接工藝大量采用手工MAG焊，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性差，效率低，勞動強(qiáng)度大，對工人的健康危害大，無法滿足現(xiàn)代化工程機(jī)械生產(chǎn)的需求。實踐證明采用高效自動化焊技術(shù)尤其是機(jī)器人自動焊技術(shù)可以大幅提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，提高企業(yè)的市場競爭力。

【關(guān)鍵詞】智能化;自動焊接;機(jī)器人;物流線

引言

基于前期與客戶的多次溝通交流，工件的材質(zhì)為碳鋼，尺寸范圍長x寬x高≤2489x2065x610mm，重量≤800kg;產(chǎn)能：每月26天班、每天2班、每班次工作時間10h。按照滿足15min生產(chǎn)節(jié)拍，60臺/天布局焊接生產(chǎn)線。初步確定生產(chǎn)線占地面積：長120米、寬18米。

1.產(chǎn)線整體布局

1.1產(chǎn)線區(qū)域劃分

根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特性與焊接工藝要求，制定結(jié)構(gòu)件的焊接次序。生產(chǎn)線劃分為底架拼搭區(qū)域、底架機(jī)器人自動焊接區(qū)域、底架總成拼搭區(qū)域、底架總成機(jī)器人自動焊接區(qū)域、底架總成機(jī)加區(qū)域、行走架總成拼搭區(qū)域、行走架總成機(jī)器人自動焊接及補(bǔ)焊區(qū)。為完成小挖行走架拼點、自動焊接和物流輸送，各區(qū)域生產(chǎn)物流線采用集中控制，生產(chǎn)信息實時流轉(zhuǎn)、存儲。

1.2工位劃分、設(shè)備配置

為滿足焊接工藝要求，焊接工位分為拼焊工位、機(jī)器人自動焊接工位，人工補(bǔ)焊工位。以工件的尺寸與重量為條件，并根據(jù)工件需要焊接的位置，底架與底架總成采用2.5噸 L型變位機(jī)、行走架采用5噸L型變位機(jī)。各工位之間的物流輸送由桁架搬運機(jī)器人、輸送緩存板鏈、KBK柔性起重機(jī)（客戶自備）、AGV小車（客戶自備）、工件定位緩存輸送板鏈及緩存料架負(fù)責(zé)工位間的工件輸送。

1.3產(chǎn)線布局

2.物流方案配置

在物料搬運過程中，通過將智能化與自動化進(jìn)行結(jié)合，可實現(xiàn)無人操作，更好的緩解物料搬運工作人員的壓力，提高搬運效率縮短生產(chǎn)時間。

2.1物流路線

底架拼點工位→輸送板鏈緩存（打碼機(jī)打碼）→桁架搬運機(jī)器人自動轉(zhuǎn)運→底架機(jī)器人自動焊接工位工裝自動裝夾→輸送板鏈緩存→底架總成拼點工位→KBK柔性起重機(jī)人工調(diào)運→輸送板鏈緩存→桁架搬運機(jī)器人自動轉(zhuǎn)運→底架總成機(jī)器人自動焊接工位工裝自動裝夾+底架總成人工補(bǔ)焊+加工中心機(jī)床→AGV小車轉(zhuǎn)運（柳工自備）→行走架人工拼點+工位→桁架搬運機(jī)器人自動轉(zhuǎn)運→行走架機(jī)器人自動焊接工位工裝自動裝夾+行走架人工補(bǔ)焊→輸送板鏈緩存→人工校正工位。

2.2物料的自動識別

各工位間的物料流轉(zhuǎn)通過桁架搬運機(jī)器人、輸送緩存板鏈、AGV小車完成。在對物料流轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行硬件設(shè)計的時候，需要配有識別傳感器、打碼掃碼等相關(guān)模塊，識別物料并將信息傳輸給控制系統(tǒng)。

底架拼點完成后要首先將物料放置于升降定位料臺上，升降定位料臺上配置有在位檢測傳感器與上下位置到位檢測開關(guān);輸送板鏈上配有編碼器并設(shè)有前后限位傳感器、工件在位檢測傳感器;打碼機(jī)在工件的規(guī)定位置打碼;桁架抓手上配有開閉到位檢測開關(guān)、工件在位傳感器、掃碼器;

2.3物流的控制

物流控制系統(tǒng)由生產(chǎn)線控制系統(tǒng)、區(qū)域控制系統(tǒng)和站點控制系統(tǒng)組成分層式控制系統(tǒng)，分別控制各工作站點的物流過程，同時又可集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的自動控制系統(tǒng)。

主線體采用西門子1516 PLC作為總控，負(fù)責(zé)任務(wù)分配和收集反饋信息，從而進(jìn)行智能管理和調(diào)度。每一個工位（包過人工工位、機(jī)器人工位、桁架搬運機(jī)器人）做從站，分別執(zhí)行各自的任務(wù)。每個桁架搬運機(jī)器人具有獨立的控制系統(tǒng)，包括行走速度控制、位置檢測、工位識別、工件在位檢測、運行狀態(tài)指示等。

3.結(jié)語

智能焊化接物流線采用模塊化設(shè)計原則，可根據(jù)實際使用需求進(jìn)行任增減和配備，以滿足不同焊接的需要。在系統(tǒng)硬件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，通過軟件編程輸出，可以實現(xiàn)多臺機(jī)器執(zhí)行程序相互復(fù)制，對于多臺同樣設(shè)備的安裝調(diào)試，可以交叉進(jìn)行程序編程，相互之間程序互相復(fù)制，以減少逐臺設(shè)備編程。通過采用機(jī)器人自動焊接提高焊接質(zhì)量和效率，采用智能物流搬運設(shè)備進(jìn)行物流轉(zhuǎn)運，可以提升工程機(jī)械制造過程中整體加工裝備水平，提高效率，降低綜合成本，提升國內(nèi)外市場競爭力，亦可為國內(nèi)裝備制造業(yè)的提升發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

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作者簡介：張立軒（1986-），男，漢族，江蘇徐州人，本科，機(jī)械助理工程師，研究方向為機(jī)械設(shè)備設(shè)計和開發(fā)。

徐州華恒機(jī)器人系統(tǒng)有限公司? ? 江蘇徐州? ? 221000