摘要：煤矿刮板输送机在煤矿工程机械具有举足轻重的地位，而中部槽是刮板输送机中的核心部件，在人工成本、质量控制成本不断提升的今天，在生产中不断的发展自动化升级是保持行业长效发展的核心要素。本文对煤矿机械刮板输送机中部槽焊接自动化生产线的核心需求进行分析，以期为相关工作人员提供参考。
关键字：中部槽、焊接、机器人、自动化
1. 引言
在煤矿工程机械大型高端综采装备中，刮板输送机与采煤机、掘进机、液压支架并称“三机一架”，是煤矿工程机械中的重要装备。刮板输送机通常由采煤机牵连引系统、驱动部、驱动架和链轮、减速器、中部槽、工作面输送机、转载机、胶带机尾等部分组成。其中中部槽结构件是刮板输送机的机身和物料承载机构，在日常使用中也是受磨损最严重的部件，其材料特性及焊接质量直接影响到刮板输送机的可靠性和使用寿命。
多年来国内刮板输送机产品的出口一直受到焊接工艺质量的困扰，很难参与国际竞争。因此，只能引用高新技术开发高端产品，应用机器人焊接技术提高焊接质量和生产效率，才能增加产品和企业的竞争力。
综上所述，刮板输送机实现焊接自动化和智能化既是煤矿工程机械产业发展的迫切需求也是必然的趋势，对提升刮板输送机关键部件的焊接效率和质量、减少焊接工人数量、改善工人生产环境都具有重要作用，可显著提高我国基础工业加工制造水平。
2. 机器人焊接需求
刮板输送机关键结构件中部槽由铲板槽帮、挡板槽帮、高强度耐磨中板、底板、弯板、轨座等零件组装焊接而成，结构较复杂，且由于中板、底板大多为高强耐磨钢（如 NM360、JFE-EH400 等），槽帮多为铸造合金耐磨钢，材质不一致而导致焊接工艺复杂，各部位强度难以保证，特别是超重型中部槽容易出现焊缝开裂等故障；为避免冷裂纹倾向，需要对工件进行整体焊前预热，预热温度 100℃ 至 150℃不等；钢板厚度在 12～50mm 之间，焊接技术要求高，需要多层多道焊接；结构件在焊接过程中会产生焊接变形，焊缝位置始终处于“一边焊一边变”的状态，在焊接时需要实时实现自动焊缝跟踪与纠偏。需要研究中厚板结构件焊接工艺、焊缝跟踪、热变形补偿及智能焊接工装等技术，攻克机器人与变位机多轴协调弧焊技术及智能焊接工艺专家库，实现大型结构件的精密焊接。
3 智能物流需求
中部槽焊机工序流程通常包括机械手定位上料物流输送机械手自动焊接中板及翻转物流输送封底板二次成型物流小车封底板二次焊接物流小车清理毛坯及对接试验。物流输送在整个生产流程中占 20～50%，需要合理的安排生产工艺布局，降低物流输送的生产运作成本。在结构件在工位间传递时，搬运车需要满足载重吨位大、适用范围广、可配合不同车载工装使用、实现类型识别和工件在位监测等要求。需要研究车间层生产布局、自动物流输送车、物流信息传感与调度等需求，实现结构件焊接的车间层自动化生产。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4 柔性化生产需求
刮板输送机本质上是多品种小批量的产品，不同型号的产品如果需要使用机器人焊接就需要编制不同的程序。在交付期越来越短的情况下，传统机器人工作站往往处于不断示教编程的状态，设备使用率很低，需要解决示教编程技术，实现快速工件焊接工艺及轨迹的切换。另外，煤矿机械行业工件料的一致性极差，在进行生产工艺切换时，机器人焊接程序中需提供纠偏寻位的功能。需要研究机器人规划仿真、离线编程、工件标识、纠偏寻位等技术，面向多品种产品的柔性化生产，实现结构件的免示教柔性化焊接。
5. 结构件质量控制需求
刮板输送机的中部槽结构件是刮板输送机的机身和物料承载机构，也是其主要的工作面，是刮板输送机中最易损的部件，其使用寿命将决定整体机器的维修时间，其焊接质量要求极高。焊接件组队焊接过程中，质量缺陷是一个累积传递的过程，需要能够将误差控制在合理的容差范围内，防止误差积累超限产生质量缺陷；生产线需要具备工作站、物流、信息管理系统的集成，实现整个生产线的状态及参数信息传递，为系统故障诊断及生产调度提供基础。需要研究刮板输送机质量控制技术、焊接件在线检测、系统故障诊断及数据管理等技术，攻克结构件质量在线检测及诊断技术，实现全过程质量控制及缺陷快速追溯。
6. 智能信息管理需求
为控制刮板输送机焊接生产工艺过程的自动、连续运行，每个智能系统都具备感知、控制和执行三大类功能部件。需要通过高精度传感器与智能诊断软件相配合，监测焊接加工过程中工件位置、温度、焊接参数、焊缝信息、机器人位姿、 RGV 小车状态等各种信息和设备工作状态，智能切换机器人工作站的工艺任务，调节焊接电流/电压、弧长、焊接速度等焊接参数，动态控制 RGV 小车的运输调度等，并通过信息自动触发、应急报警装置等对可能发生的或紧急发生的故障、事故做出响应，实现车间计划及调度信息传输及集中控制。需要研究信息传感、传递及其诊断、制造数字化仿真、多机网络协调控制等技术，解决结构件焊接数字化车间的智能信息管理与控制。
7. 结语
综上分析，随着我国先进制造和自动化技术的蓬勃发展，煤矿机械刮板输送机中部槽自动化焊接生产线需求日益增加。不过只有在彻底了解以及消化刮板输送机的特异性与差异性的需求，才能设计出满足行业使用的自动化焊接生产线设备。所以需要煤矿行业加强对刮板输送机中部槽自动化焊接的科研投入，提升行业生产效率，提高我国煤矿机械的国际竞争力，为煤矿行业生产加工装备的可持续发展做出贡献。
参考文献：
[1]曹成铭，李圣文，潘兴东，等．刮板输送机中部槽极限工况的有限元分析[J]，煤矿机电，2018（5）：1‐5.
[2]Li Y, Pang JQ, Cai SB, Bao GJ. Vision Sensing System of Measurement for Multi-layer and Multi-passes Welding Based on Structured Light. IEEE ICAM 2018.
[3]Yang Q, Liu C, Wu J, et al. Design and Implementation of Data Communication Module for a Multi-motor Drive and Control Integrated System Based on DSP[C]// Intelligent Robotics and Applications. Springer International Publishing, 2016:75-86.
论文作者:宋同凯
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/16
标签：输送机论文; 煤矿论文; 机器人论文; 结构件论文; 需求论文; 工件论文; 物流论文; 《工程管理前沿》2019年第08期论文;