川崎机器人助力煤机焊接规模自动化

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煤矿开采机械化不仅能提高煤炭开采效率，而且有利于减少煤炭事故的发生率。随着我国机械工业发展水平的不断提升，我国采煤机械化程度越来越高。据中国煤炭工业协会统计数据显示，我国大型煤炭企业采煤机械化程度由1978年的32.34%提高到2020年的98.9%，带动了煤矿机械设备的大幅增长。到2020年，我国煤炭机械50强企业营业收入累计为899.56亿元，同比增长9.72%。

山东矿机华能装备制造有限公司（以下简称：山东矿机）正是煤矿机械产业链中的代表企业，公司主要生产煤机综采成套设备及配件，产品涵盖了液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、皮带机等；其中，山东矿机下设的自动化事业部自主研发的机器人焊接设备已批量应用于液压支架、刮板输送机等大型箱型结构件的多层多道焊接工作。

 

据了解，在煤矿机械焊接中，由于设备结构复杂、焊接工艺复杂、多品种小批量等挑战，导致借助传统机器人实现煤机焊接的自动化效果不理想，且节拍效率未能得到明显提升。

在这一难题下，山东矿机集团与川崎机器人展开了深度合作，双方在中厚板焊接弧焊机器人领域努力开拓，实现了30种以上煤机液压支架的自动化焊接，完成了推杆、连杆、顶梁、底座、中部槽的自动化焊接。

通过与川崎机器人的合作，山东矿机集团实现了机器人在液压支架的自动化生产、系统自主开发，大量焊接机器人装备在焊接车间完成液压支架部件的生产。同时，基于川崎机器人的离线编程软件，可轻松应对焊接过程中品种型号多、批量少等产品焊接挑战。

 

以川崎机器人在煤矿液压支架产品中的使用为例，机器人可实现的生产工艺：

• 机器人对工件可进行平放、立起横向位置焊接。

• 焊缝和坡口形式：T型接头角焊缝、单双边V形坡口、角焊缝。

• 焊脚尺寸：8—20㎜焊脚（部分焊缝带有坡口），采用多层多道焊接工艺，接头处每道错开30mm，先整体打底焊接后再填充每条焊缝。

• 焊接方法：MIG（熔化极惰性气体保护焊）/MAG（熔化极活性气体保护焊）。

而在山东矿机开发的顶梁焊接设备中，成功运用了2套川崎弧焊机器人及外部行走地轨、1套头尾变位机、2套全数字逆变焊接电源、1套烟尘净化系统。顶梁焊缝以12、14、16、18mm多层多道角焊缝坡口焊缝为主，结构为复杂箱型结构；通过导入川崎8轴机器人与7轴机器人双机外部轴协调控制进行双机协调控制，可实现对称焊接，减小焊接应力产生的焊接变形；且机器人焊接一次成型，焊缝美观，无需人工打磨。

在中部槽焊接设备中，运用了1套川崎弧焊机器人及外部行走地轨、1套单轴头尾变位机、1套全数字逆变焊接电源、1套烟尘净化系统。中部槽焊缝以多层多道角焊缝、坡口焊缝为主；基于川崎6轴机器人、滑轨、变位机三机协调控制，可实现圆角处焊缝一次焊接成型，无断点。

通过导入川崎机器人以实现自动化生产，山东矿机实现了单个部件生产车间人员由100人缩减至20人，同时焊接完成效率由60%大幅提升至85%，且一次合格率达到100%，生产良品率大幅提升。