一種箱式變電站機器人自動化柔性焊接生產線及生產工藝的設計

吳艷麗

摘 要：箱式變電站，又叫預裝式變電站，是一種集成了高壓開關和配電變壓功能裝置。箱式變電站自問世以來，發展極為迅速。隨著中國現代化的飛速發展，城市配電網不斷更新改造，箱式變電站得到了廣泛的應用。箱式變電站在生產時，需要先將各種不同規格的型材焊接成框架，再在框架焊接的基礎上再焊接面板。由于箱式變電站的工件尺寸較大，對焊接質量要求較高，不容易實現自動焊接。目前行業內對箱式變電站的焊接主要采用人工焊接的方式，其焊接質量不穩定、焊接效率低、生產成本高、工作強度大，已不適應現代企業的發展需求。

關鍵詞：箱式變電站;機器人;自動化柔性焊接;生產線

針對目前行業內箱式變電站的焊接主要采用人工焊接的方式，焊接質量不穩定，焊接效率低，生產成本高，工作強度大的問題，本設計將改變原有人工焊接方式，提供一種加工制造成本低，裝夾方便，工人勞動強度小的生產模式與工藝，提高焊接效率，定位精度，減小焊接變形，提高產品質量。

1 具體實施方案如下

箱式變電站機器人自動化柔性焊接生產線，隨著輸送設備的輸送從而對半成品進行預定加工，包括輸送設備以及依次設置的：

裝配點焊設備，裝配點焊設備包括第一焊接機器人總成和框架組裝用柔性平臺，用以組裝框架并進行初步焊接;

反面焊接設備，反面焊接設備包括第二焊接機器人總成，用以對框架的反面進行焊接;

翻轉設備，用以夾緊、上下移動以及翻轉框架;

正面焊接設備，正面焊接設備包括第三焊接機器人總成，用以對框架的正面進行焊接;

面板焊接設備，面板焊接設備包括面板上料臺裝置和第四焊接機器人總成，用以將面板焊接至框架上。

輸送設備包括軌道和沿所述軌道移動的第一模組小車、第二

模組小車、第三模組小車及第四模組小車，第一模組小車用于在框架

組裝用柔性平臺和反面焊接設備間輸送半成品，第二模組小車用于在

反面焊接設備和翻轉設備間輸送半成品，第三模組小車用于在翻轉設備和正面焊接設備間輸送半成品，第四模組小車用于在正面焊接設備和面板焊接設備間輸送半成品。

第一模組小車、第二模組小車、第三模組小車和第四模組小車均包括電動平車及柔性工裝系統，電動平車包括車架和設置于車架上的車輪、減速電機和緩沖裝置，柔性工裝系統包括長度定位手動工裝、寬度定位手動工裝和寬度定位伺服工裝。

第一焊接機器人總成包括第一桁架和可移動地設置于第一桁架上的第一焊接機器人、第一焊縫跟蹤系統以及與第一桁架可滑動地連接的地軌;

第二焊接機器人總成包括第二桁架和可移動地設置于第二桁架上的第二焊接機器人、第二焊縫跟蹤系統及第一提升系統;

第三焊接機器人總成包括第三桁架和可移動地設置于第三桁架上的第三焊接機器人、第三焊縫跟蹤系統及第二提升系統;

第四焊接機器人總成包括第四桁架和可移動地設置于第四桁架上的第四焊接機器人、第四焊縫跟蹤系統及抓料機構。

第一桁架、第二桁架、第三桁架和第四桁架上均設置有直線移動機構，直線移動機構包括電機、滑塊、齒輪和齒條，滑塊可滑動地設置于第一桁架、第二桁架、第三桁架和第四桁架上，電機驅動齒輪轉動，齒輪與齒條嚙合，滑塊設置于所述齒條上。

框架組裝用柔性平臺包括組裝工作平臺、用以調整組裝工作平臺角度的支撐調整模塊和設置于組裝工作平臺上的柔性組合工裝夾具。柔性組合工裝夾具包括多個不同尺寸規格的定位元件、支撐元件、調整元件和鎖緊元件。翻轉設備包括旋轉變位機裝置，旋轉變位機裝置包括水平移動裝置、豎直移動裝置、翻轉架和液壓虎鉗，液壓虎鉗設置于翻轉架上，水平移動裝置和豎直移動裝置用于調整翻轉架的水平位置和豎直位置。

2 具體生產工藝包括以下步驟

（1）將裝箱式變電站的框架輸送至裝配點焊工位，將框架正面朝下依次進行拼裝、夾緊和點焊定位;

（2）將框架輸送至反面焊接工位，并進行反面自動焊接;

（3）將框架輸送至反面補焊工位，并進行人工補焊;

（4）將框架輸送至翻轉工位，并翻轉為正面朝上;

（5）將框架輸送至正面焊接工位，并進行正面自動焊接;

（6）將框架輸送至正面補焊工位，并進行人工補焊;

（7）將框架和面板分別輸送至面板焊接工位，并將面板自動焊接至框架上，得到箱式變電站框架;

（8）將箱式變電站框架輸送至正面補焊工位，完成面板補焊。相鄰兩工位間設置有模組小車，并通過模組小車輸送半成品。

3 結語

本設計將使工人裝卸工件方便，勞動強度小，實現不同規格多種類型箱式變電站的焊接，柔性好。通過翻轉設備實現骨架正面，背面焊接，降低機器人焊接加工的成本，簡化操作過程，保證加工精度，提高工作效率，降低工人勞動強度，人力成本和管理成本，滿足企業需要。

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