CN213163911U - 破碎机刀片机器人自动堆焊设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种破碎机刀片机器人自动堆焊设备，该设备主要由数控变位机和机器人焊接***组成，其特征在于所述数控变位机是双转轴数控变位机，所述双转轴数控变位机包括由底座和垂直于底座的主轴箱所构成的机架、设于机架主轴箱上的主轴、设于主轴端部的圆盘形刀片座。使堆焊过程实现自动化和柔性化，提高生产效率，降低工人的劳动强度，稳定产品质量。

Description

破碎机刀片机器人自动堆焊设备

技术领域

本实用新型涉及一种破碎机刀片制造领域，特别是一种破碎机刀片机器人自动堆焊设备。

背景技术

所述破碎机刀片如图1、图2所示。其中图1为规则型，中心为正六边形安装孔，多个截齿均布于以正六边形安装孔为中心的圆周上；图2为不规则外形，其正六角形安装孔偏于一边，多个截齿以过正六角形安装孔的轴线a-a对称分布。破碎机刀片的工作条件十分恶劣，该刀片传统制造方法是用合金钢(模具钢或高速钢等)材料，经锻造和机加工成形，再经过热处理获得所需的机械性能。使用的钢材主要是日本进口的SKD11冷作模具钢。这种钢材的价格较贵，约3万元/吨，刀片的制造费用比较高，刀片磨损失效后就不能再修复使用。为降低制造成本，国内一些装备制造公司采用NM500耐磨钢板(性能与SKD11相当)，切割成刀片形状，再在刀片端面E和两个侧面沿边缘进行耐磨堆焊。层厚度为5mm。使制造成本降低约5倍，且刀片堆焊层磨损后，可以进行堆焊修复后重复使用。

由于需要在刀片的两侧边缘及端面进行堆焊，需要采用双轴变位机，工作台面分别位于0度和180度堆焊两侧边缘，位于90度时堆焊刀片端面，同时，还需要刀片绕安装轴旋转。

目前所采用的时L型双轴变位机，其结构如图3所示，包括底座1和垂直于底座的主轴箱2，设于机架主轴箱上的主轴3、主轴箱2设有驱动所述主轴3的驱动电机4和变速机构5，所述主轴3端部设有由主轴垂直板6 和主轴平行板7所构成的L形座板，所述L形座板的主轴平行板7上设有刀片安装座8、驱动刀片安装座8的刀片安装座电机和刀片安装座变速机构。

现有的这种L型双轴变位机，存在以下不足：

1、由于刀片安装座电机设于L形座板的主轴平行板7上，因此对电机的供电比较复杂。

2、采用L形座板，为保证结构的刚度，一般度比较厚重，再加上刀片安装座电机，及大地增加了主轴的负荷，必须选用大直径主轴和较大功率的驱动电机。

有鉴于上述现有的L型双轴变位机存在的上述不足，本发明人基于从事此类装备设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的双轴变位机，能够改进一般现有的L型双轴变位机存在的不足，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的主要目的在于，克服现有的L型双轴变位机存在的上述不足，而提供一种新型结构的破碎机刀片自动堆焊设备。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本实用新型提出的一种破碎机刀片自动堆焊设备，主要由数控变位机和机器人焊接***组成，其中所述数控变位机是双转轴数控变位机，所述双转轴数控变位机包括由底座和垂直于底座的主轴箱所构成的机架、设于机架主轴箱上的主轴、设于主轴端部的圆盘形刀片座。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其中所述双转轴数控变位机的主轴箱设有驱动所述主轴旋转的驱动电机和变速机构，所述主轴端部设有由主轴垂直板和主轴平行板所构成的L形座板，所述圆盘形刀片座设于所述主轴平行板的端部，所述圆盘形刀片座的直径不大于刀片侧面堆焊焊道间的最小距离，所述圆盘形刀片座中心设有三角卡盘，三角卡盘中心设有压板螺孔，所述主轴平行板上还设有驱动圆盘形刀片座转动的驱动电机和变速机构。

前述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其中所述所述设于L形座板的主轴平行板上的圆盘形刀片座上设有导电环，所述L形座板的主轴平行板上设有与所述导电环电接触的电极。

前述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其中所述双转轴数控变位机的位于主轴箱外侧的主轴呈锥型，所述锥型主轴端部设有圆盘形刀片座安装箱，所述圆盘形刀片座通过变速机构安装于所述圆盘形刀片座安装箱上，所述主轴为空心轴且连通所述圆盘形刀片座安装箱，所述空心轴内设有驱动所述圆盘形刀片座内的变速机构的传动轴，所述主轴箱上设有一圆盘形刀片座驱动电机，所述圆盘形刀片座驱动电机连接所述传动轴。

前述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其中所述机器人焊接***包括：机器人、数字焊接电源、水冷MIG焊枪、送丝机、保护气瓶及流量计、控制柜、清枪器及手控盒。

前述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其中所述机器人为FANUC ROBOT M-10iA/8L机器人***。

前述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其中所述双转轴数控变位机的主轴驱动电机和圆盘形刀片座驱动电机均为伺服电机，且电连接所述机器人控制柜。

前述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其中所述机器人焊接***中设有手控盒。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1、本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备，机器人的动作、变位机的动作、焊枪的堆焊路径、焊接参数设定等都由软件程序确定，事先编好程序后存储于控制柜内，实施堆焊时，操作员按下示教盒上的启动按钮，机器人按预先设定好的程序运行，自动完成堆焊过程。使堆焊过程实现自动化和柔性化，以提高生产效率，降低工人的劳动强度，稳定产品质量。

2、本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备可实现刀片一次装卡后，机器人自动完成堆焊过程，变位机带动刀片能做360°旋转，L形臂能做±180°翻转。在整个堆焊过程中，只有刀片装卡和拆卸及启动堆焊需要人工辅助操作，堆焊运行过程自动完成。

3、本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备是耐磨堆焊领域向智能制造发展的技术创新。针对不同的堆焊要求，或者改变堆焊工艺和工艺参数，只需编写相应的程序或设置不同的工艺参数即可，实现柔性制造的特点。

4、本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备可以推广到各种形状的破碎机刀片的堆焊制造。破碎机在电力、建材、采矿、冶金和环保等行业被广泛使用。破碎机上破碎物料的刀片是易损件，需要经常修复或更换。因此，改进刀片的制造技术，降低制造成本，有利于相关行业提高经济效益。以环保业为例：垃圾破碎机是垃圾处理中的一种重要设备。仅从垃圾焚烧处理方面来分析，我国现有垃圾焚烧发电厂上百个，年处理垃圾约9000 万吨，年发电量约300亿度。另外，我国生产的刀片还出口国外，取得经济效益。

5、本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备研制，顺应了“中国制造2025”国家战略的推进实施，顺应了以“3D打印”、“机器人革命”、“智能制造”等为标志的再工业化浪潮。机器人自动堆焊技术，不仅会对破碎机刀片堆焊制造水平的提升发挥积极作用，也将会在其它耐磨件堆焊制造中得到推广应用，应用前景广阔。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型所堆焊的破碎机刀片平面图。

图2是图1的侧视图。

图3是本实用新型所堆焊的破碎机刀片的立体示意图显示堆焊位置。

图4是本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备的结构示意图，其中L形座板的主轴平行板位于水平低位，刀片处于水平位置，堆焊侧面边缘。

图5是本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备中L形座板的主轴平行板翻转180度位于水平高位，堆焊刀片另一侧面边缘位置图。

图6是图4的俯视图。

图7是本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备中L形座板的主轴平行板翻转90度，刀片处于垂直位置，堆焊刀片端面位置图。

图8是本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备中变位机的另一实施方式结构示意图。

图9是应用本实用新型破碎机刀片机器人自动堆焊设备堆焊破碎机刀片的施工流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的破碎机刀片机器人自动堆焊设备及工艺其具体实施方式、步骤、设备结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例一

请参阅图4、图5、图6、图7所示，本实用新型较佳实施例的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，主要由数控变位机2和机器人焊接***组成，其中所述数控变位机2为双转轴数控变位机，所述双转轴数控变位机包括由底座3和垂直于底座的主轴箱4所构成的机架、设于机架主轴箱上的主轴5、设于主轴5端部的圆盘形刀片座6，所述圆盘形刀片座6的直径不大于刀片侧面堆焊焊道间的最小距离。

其中所述双转轴数控变位机的主轴箱设有驱动所述主轴旋转的驱动电机和变速机构(图中未示出)，所述主轴端部设有由主轴垂直板71和主轴平行板72所构成的L形座板7，所述圆盘形刀片座6设于所述主轴平行板 72的端部，所述圆盘形刀片座6中心设有三角卡盘，三角卡盘中心设有压板螺孔，所述主轴平行板72上还设有驱动圆盘形刀片座转动的驱动电机和变速机构。

所述设于L形座板的主轴平行板上的圆盘形刀片座上设有导电环，所述 L形座板的主轴平行板上设有与所述导电环电接触的电极，堆焊时通过电极和导电环将焊接电源的负极电连接到被堆焊的刀片上。

所述机器人焊接***包括：机器人8、数字焊接电源9、水冷MIG焊枪 10、送丝机、保护气瓶及流量计、控制柜13、清枪器14及手控盒等。

所述机器人为FANUC ROBOT M-10iA/8L机器人***。

所述双转轴数控变位机的主轴驱动电机和圆盘形刀片座驱动电机均为伺服电机，且电连接所述机器人控制柜。变位机的运动由机器人统一协调控制，从而保证运动精度和可靠性。

为方便操作，所述机器人焊接***中设有手控盒。

设备的平面布置如下：机器人8与变位机2成90°安装，变位机2朝向机器人8。清枪器14位于机器人8的正面。

工作时，由操作员按下示教盒上的启动按钮或变位机上的启动按键启动堆焊过程，机器人按预先设定好的程序运行。在堆焊刀片前，先进行清枪处理(吹渣、喷油、剪丝)。在焊接过程中，变位机适时翻转或旋转刀片，使刀片的待堆焊位置处于水平向上方向时实施焊接，有利于机器人的焊接作业和焊道成形。在整个堆焊过程中，只有刀片装卡和拆卸及启动堆焊时需要人工辅助操作，堆焊运行过程自动完成，无需人工操作。

实施例二

本实施例是对实施例一设备中的变位机提供了一种新的技术方案。如图 8所示，本实施例的双轴数控变位机同样包括由底座3和垂直于底座的主轴箱4所构成的机架、设于机架主轴箱4上的主轴20、设于主轴20端部的圆盘形刀片座21，所述圆盘形刀片座21的直径不大于刀片侧面堆焊焊道间的最小距离。本实施例的双转轴数控变位机的位于主轴箱外侧的主轴呈锥型，所述锥型主轴端部设有圆盘形刀片座安装箱22，所述圆盘形刀片座21通过变速机构安装于所述圆盘形刀片座安装箱22上，所述主轴20为空心轴且连通所述圆盘形刀片座安装箱22，所述空心轴内设有驱动所述圆盘形刀片座内的变速机构的传动轴23，所述主轴箱上设有一圆盘形刀片座驱动电机 24，所述圆盘形刀片座驱动电机24连接所述传动轴。

本实施例将圆盘形刀片座驱动电机24固定在主轴箱上，不随主轴转动，使刀片座驱动电机的馈电结构大大简化，既降低了成本，也降低了故障率。

图8是本实用新型应用上述机器人自动堆焊设备堆焊图1所示破碎机刀片的工艺过程，包括以下步骤：

步骤1、刀片装卡及焊前准备

1.1、机器人与变位机成90°安装，变位机朝向机器人，清枪器位于机器人的正面；

1.2、使变位机的L形悬臂处于最下位置，此时，安装刀片的主轴平行板台面水平朝上(如图4所示)；

1.3、将刀片水平放置于变位机的刀片安装座上，并用三爪盘向外顶住刀片内六角孔，放上压板，用螺钉拧紧；

1.4、进行清枪处理：吹渣、喷油、剪丝；

1.5、设定焊接参数：直流反接，尖角处和拐角溜边处焊接电流约180 ～220A，电弧电压27～29V；大面处焊接电流约280～310A，电弧电压约29 ～31V；焊接速度为25cm/min～50cm/min，送丝速度0.7～1.5m/min；干伸长16mm～18mm。保护气20％Ar+80％CO₂，保护气体流量15L/min；焊丝型号 ARCFCW9888/φ1.6mm；焊枪向运动反方向倾角0～20°；

步骤2、堆焊刀片侧面S1、S2边缘

2.1、刀片不动，机器人运动，堆焊上侧面。焊枪沿刀片外轮廓边缘堆焊一条焊道，然后向里步进一条焊道宽度的70％距离，再堆焊一条焊道，依此继续，堆焊出若干条平行焊道，使总堆焊区宽度达到图纸要求，相邻两条焊道焊枪的运动方向相反，完成侧面S1第一层的堆焊；

2.2、变位机主轴旋转，带刀片翻转180°(如图5、图6所示)，按 2.1相同路径堆焊刀片的另一个侧面，完成侧面S2第一层的堆焊，堆焊时刀片不动；

2.3、依次交替翻转堆焊刀片的两个侧面S1、S2，直到两个侧面堆焊层厚度均达到技术要求的厚度；

步骤3、堆焊刀片端面，变位机主轴带刀片翻转至竖直位置，机器人进行刀片端面的堆焊，从端面堆焊区的一端开始堆焊；此时，由机器人控制刀片每次旋转一条焊道宽度的70％所对应的角度后停下，机器人按设定程序完成一条焊道的堆焊，焊道平行于刀片轴，依此继续焊完整个端面区第一层后，重复堆焊直至堆焊层厚度达到技术要求的厚度；相邻两层焊道堆焊时，刀片的转动方向相反；

堆焊凸处和直处时，一次堆焊整条焊道50mm；堆焊凹处时，焊枪向刀片的一个侧面倾斜，一次堆焊半条焊道，然后再向刀片的另一个侧面倾斜，堆焊另一半焊道；

步骤4、所有面堆焊完成后，机器人复位，松开压紧螺钉，取下压板，收缩三爪，取走刀片。

上述工艺仅适用于图1所示破碎机刀片，而对于常见的沿圆周均匀分布的具有2个以上截齿的破碎机刀片的堆焊工艺，需对步骤2中的2.2、作如下更改：

2.2、变位机主轴旋转，带刀片翻转180°，机器人与刀片协同运动，堆焊下侧面，焊枪沿刀片外轮廓边缘堆焊一条焊道，然后向里步进一条焊道宽度的70％距离，再堆焊一条焊道，依此继续，堆焊出若干条平行焊道，使总堆焊区宽度达到图纸要求，相邻两条焊道焊枪的运动方向相反，完成第一层的堆焊。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种破碎机刀片机器人自动堆焊设备，主要由数控变位机和机器人焊接***组成，其特征在于所述数控变位机是双转轴数控变位机，所述双转轴数控变位机包括由底座和垂直于底座的主轴箱所构成的机架、设于机架主轴箱上的主轴、设于主轴端部的圆盘形刀片座。

2.根据权利要求1所述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其特征在于所述双转轴数控变位机的主轴箱设有驱动所述主轴旋转的驱动电机和变速机构，所述主轴端部设有由主轴垂直板和主轴平行板所构成的L形座板，所述圆盘形刀片座设于所述主轴平行板的端部，所述圆盘形刀片座的直径不大于刀片侧面堆焊焊道间的最小距离，所述圆盘形刀片座中心设有三角卡盘，三角卡盘中心设有压板螺孔，所述主轴平行板上还设有驱动圆盘形刀片座转动的驱动电机和变速机构。

3.根据权利要求2所述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其特征在于所述设于L形座板的主轴平行板上的圆盘形刀片座上设有导电环，所述L形座板的主轴平行板上设有与所述导电环电接触的电极。

4.根据权利要求2所述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其特征在于所述双转轴数控变位机的位于主轴箱外侧的主轴呈锥型，所述锥型主轴端部设有圆盘形刀片座安装箱，所述圆盘形刀片座通过变速机构安装于所述圆盘形刀片座安装箱上，所述主轴为空心轴且连通所述圆盘形刀片座安装箱，所述空心轴内设有驱动所述圆盘形刀片座内的变速机构的传动轴，所述主轴箱上设有一圆盘形刀片座驱动电机，所述圆盘形刀片座驱动电机连接所述传动轴。

5.根据权利要求1所述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其特征在于所述机器人焊接***包括：机器人、数字焊接电源、水冷MIG焊枪、送丝机、保护气瓶及流量计、控制柜、清枪器及手控盒。

6.根据权利要求5所述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其特征在于所述机器人为FANUC ROBOT M-10iA/8L机器人***。

7.根据权利要求2或4所述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其特征在于所述双转轴数控变位机的主轴驱动电机和圆盘形刀片座驱动电机均为伺服电机，且电连接所述机器人焊接***。

8.根据权利要求2或4所述的破碎机刀片机器人自动堆焊设备，其特征在于所述机器人焊接***中设有手控盒。

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