焊機(jī)底座機(jī)器人焊接工作站

1、方案編號(hào)：SHWS_ 20110818001上海xx成套開關(guān)制造有限公司弧焊電源底架機(jī)器人焊接工作站方案設(shè)計(jì)單位：上海xx自動(dòng)化焊接技術(shù)有限公司日 期：2011年8月18日前 言1、 本公司屬于發(fā)那科中國(guó)公司授權(quán)系統(tǒng)商，本公司在國(guó)內(nèi)參于所有機(jī)器人系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)活動(dòng)，只限于日本發(fā)那設(shè)科機(jī)器人品牌，而且是唯一的；2、 此方案的編寫與設(shè)計(jì)是根據(jù)提供信息方提供的產(chǎn)品三維數(shù)模，但信息資料未體現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)值，本自動(dòng)焊接系統(tǒng)工位布局可根據(jù)實(shí)際焊接產(chǎn)量稍作調(diào)整；3、 用戶對(duì)我公司集成方案是否贊同有待于驗(yàn)證，所以此方案為前期討論方案，在前期討論方案中，我們也必要對(duì)用戶項(xiàng)目實(shí)際執(zhí)行的可行性進(jìn)行驗(yàn)證；4、 為進(jìn)一步表

2、達(dá)本方案自動(dòng)焊接系統(tǒng)實(shí)際焊接流程，我們提供了仿真動(dòng)畫視頻，不僅會(huì)讓用戶非常直觀的認(rèn)識(shí)本方案，而且我們對(duì)機(jī)器人焊接可達(dá)性也進(jìn)行了驗(yàn)證。一、 產(chǎn)品描述：（無詳情產(chǎn)品圖紙，不明確允許公差數(shù)值，但不影響方案）1.1 產(chǎn)品BX1-500與NB（KR）500二個(gè)規(guī)格的弧焊機(jī)底架焊接（此方案BX1-200以BX1-500為例）；1.2產(chǎn)品一：NB（KR）-500 底架 長(zhǎng)：662mm 寬418mm 材質(zhì)厚度：3mm 整體高：約100mm 材質(zhì)：Q235 NB（KR）-500 底架1.3產(chǎn)品一：BX1-500 底架 長(zhǎng)：444mm 寬325mm 材質(zhì)厚度：1.5mm 整體高：約120mm 材質(zhì)：Q235 BX

3、1-500/200 底架二、 工藝描述：2.1 采用機(jī)器人熔化極MAG方式；2.2 填充盤絲直徑：1.0 / 1.2 ；2.3 工件精度要求：整體工件一致性1mm； 2.4 焊縫組對(duì)間隙要求：角焊縫間隙0 .5 mm 對(duì)接焊縫間隙0 .3 mm；2.5 工件表面要求：工件表面無明顯鐵銹、毛刺、水汽、油污等不利焊接的缺陷。三、 方案設(shè)計(jì)依據(jù)3.1 客戶目的：改善焊接產(chǎn)品一致性，減少對(duì)人工焊接的依賴性，提高生產(chǎn)效率，最終提升企業(yè)生產(chǎn)形象；3.2 根據(jù)客戶需求及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)狀況起草本方案；3.3 整個(gè)自動(dòng)焊接單元布局考慮到人工裝下件物流勞動(dòng)力的強(qiáng)度；3.4 整個(gè)自動(dòng)焊接單元布局及動(dòng)作控

4、制考慮到用戶的客戶參觀現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化程度；3.5 整個(gè)布局考慮到機(jī)器人焊接的可達(dá)性及焊接工藝的可行性；3.6 整個(gè)布局考慮到焊接煙塵及弧光對(duì)于人體及環(huán)境危害性的防護(hù)；3.7 整個(gè)布局考慮到用戶工廠車間地面的利用率；3.8 整個(gè)自動(dòng)焊接系統(tǒng)控制單元考慮到穩(wěn)定性、持久性、用戶產(chǎn)品自動(dòng)焊接的拓展性；四、 系統(tǒng)布局（本圖屬于方案圖，僅供參考，以實(shí)際實(shí)物為準(zhǔn)）4.1 側(cè)視圖4.2 前視圖4.3 側(cè)視圖4.4 3D布局圖示解說109218765434.4.1 系統(tǒng)名稱：雙工位工件移動(dòng)式焊接機(jī)器人工作站4.4.2 系統(tǒng)布局構(gòu)成編號(hào)注解： 1、安全工作房 2、擋弧有機(jī)玻璃 3、機(jī)器人控制柜 4、焊接電源 5、固

5、定式工位焊接工作臺(tái) 6、工位檔弧隔板 7、機(jī)器人操作控制臺(tái) 8、操作工 9、氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)變位機(jī) 10、機(jī)器人4.5系統(tǒng)的組成序號(hào)描 述數(shù)量01日本發(fā)那科FANUC焊接機(jī)器人M-10iA全套日本原裝進(jìn)口FANUC焊接機(jī)器人M-10iA本體1臺(tái)機(jī)器人控制器，控制柜FANUC.R-30iA1臺(tái)發(fā)那科弧焊軟件包1套FANUC.R-30iA彩色屏幕示教器（含線纜）1套FANUC焊接機(jī)器人M-10iA綜合線纜1套02歐洲芬蘭Kemppi -MAG熔化極機(jī)器人專用焊接系統(tǒng)全套歐洲芬蘭原裝進(jìn)口KempArc Syn 300 Power source 電源1臺(tái)KempArc DT 400 Wire feeder 送

6、絲機(jī)1臺(tái)ROBOT 95-5-WH 中繼線1套Earth cable 70mm2, 5m 地線1套通訊接口卡（機(jī)器人通訊軟硬件）1套03德國(guó)TBI專用機(jī)器人空冷焊槍、夾持器、法蘭轉(zhuǎn)接頭（德國(guó)原裝進(jìn)口）1套04固定式焊接工作臺(tái)、氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)變位機(jī)（xx）各1套05二個(gè)規(guī)格的氣動(dòng)加手動(dòng)焊接定位夾具（xx）各1套06公共大底座+機(jī)器人底座（xx）1套07電控操作控制臺(tái)（xx）1套08工作站PLC控制系統(tǒng)+觸摸屏（選配型）1套09安全工作房（選配型）1套10德國(guó)TBI清槍剪絲器（選配型）1套五、 工藝操作流程及焊接生產(chǎn)節(jié)拍5.1 工藝流程：人工將工件裝卡在固定式A工位夾具上。按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)器人開始對(duì)A工

7、位工件進(jìn)行焊接；在機(jī)器人焊接的同時(shí)， 人工在氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)變位機(jī)B工位裝上工件，并按啟動(dòng)按鈕預(yù)約等待機(jī)器人。待機(jī)器人將A工位工件焊接完畢，回轉(zhuǎn)至B工位，機(jī)器人對(duì)B工位進(jìn)行焊接。如此循環(huán)以上過程。（具體焊接動(dòng)作，詳見xx公司為客戶仿真焊接視頻）5.2焊接生產(chǎn)節(jié)拍（計(jì)算基礎(chǔ)：以用戶提供三維數(shù)模分段焊縫均長(zhǎng)10mm；以NB-500與BX1-500二個(gè)產(chǎn)品為一套）。項(xiàng)目所需時(shí)間(秒)NB-500焊縫總長(zhǎng)度/焊縫條數(shù)200 mm/20條焊縫BX1-500焊縫總長(zhǎng)度220 mm/22條焊縫機(jī)器人焊接時(shí)間（取10mm/秒的焊接速度）420/10= 42 S起弧收弧時(shí)間（每道焊縫按1秒計(jì)算）42*1=42 S機(jī)器人

8、輔助移動(dòng)時(shí)間（每?jī)牲c(diǎn)間移動(dòng)按1.5秒計(jì)算）42*1.5=63 S機(jī)器人從A工位切換至B工位時(shí)間3S清槍剪絲時(shí)間10S單機(jī)器人焊接一套件工作節(jié)拍42+42+63+3+10=約為160S年產(chǎn)量（按每年12個(gè)月，每月26天，每天7.5小時(shí)，設(shè)備開動(dòng)率90%計(jì)算）單機(jī)器人年產(chǎn)量：12*26*7.5*3600*0.9/160=47385件注一天按二班工作制計(jì)算，年產(chǎn)量為：47385*2=94770件六、 系統(tǒng)主要集成設(shè)備描述6.1 機(jī)器人技術(shù)參數(shù)：機(jī)器人弧焊系統(tǒng)選用的FANUC M-10iA機(jī)器人是當(dāng)今世界最先進(jìn)的機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，控制柜（R-30iA），示教盒（TP）及電纜。其空程移動(dòng)速度可以達(dá)

9、到2m/s。它采用了當(dāng)今世界最先進(jìn)的一系列最先進(jìn)本體及控制技術(shù)，具備先進(jìn)的協(xié)調(diào)動(dòng)作能力，通過選裝它可以控制40個(gè)動(dòng)作軸。其操作界面為菜單式，同時(shí)具有中英或中日軟件操作系統(tǒng)，配備機(jī)器人中文操作手冊(cè)。機(jī)器人本體： FANUC M-10iA機(jī)器人本體，動(dòng)作范圍見下圖機(jī)器人本體技術(shù)參數(shù)：項(xiàng) 目規(guī) 格M-10iA動(dòng)作類型多關(guān)節(jié)型機(jī)器人控制軸6軸放置方式地裝、天吊動(dòng)作范圍J1軸旋轉(zhuǎn)340° (5.93rad)J2軸旋轉(zhuǎn)250° (4.36rad)J3軸旋轉(zhuǎn)445° (7.76rad)J4軸手臂旋轉(zhuǎn)380° (6.63rad)J5軸手腕旋轉(zhuǎn)380° (6.6

10、3rad)J6軸手腕旋轉(zhuǎn)720° (12.57rad)最大動(dòng)作速度J1軸旋轉(zhuǎn)210°/sec 3.67rad/sec)J2軸旋轉(zhuǎn)190°/sec (3.32rad/sec)J3軸旋轉(zhuǎn)210°/sec (3.67rad/sec)J4軸手臂旋轉(zhuǎn)400°/sec (6.98rad/sec)J5軸手腕旋轉(zhuǎn)400°/sec (6.98rad/sec)J6軸手腕旋轉(zhuǎn)600°/sec (10.5rad/sec)最大活動(dòng)半徑1420mm手部最大負(fù)載10kg驅(qū)動(dòng)方式AC伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)重復(fù)精度±0.08mm重量130kg防塵、防水標(biāo)準(zhǔn)I

11、P54安裝環(huán)境周圍溫度:0450周圍濕度:通常 75%RH以下 短期95%RH以下 (一個(gè)月內(nèi))振動(dòng)值: 0.5G以下機(jī)器人控制器（R-30iA）高級(jí)機(jī)器人動(dòng)作控制：復(fù)合系統(tǒng)控制；高精度軌跡控制；最佳加速減速控制；減震控制；軌跡恒定性控制；碰撞監(jiān)控；這種高級(jí)控制有助于：提高焊接質(zhì)量、縮短空程時(shí)間、減少系統(tǒng)斷弧、縮短示教時(shí)間、安全性提高。轉(zhuǎn)角高速作業(yè)精確控制：對(duì)于焊接作業(yè)，機(jī)器人的軌跡控制得到改進(jìn)，速度變化控制在最低范圍。此外，還運(yùn)用了諸如快速接近以縮短空行程時(shí)間的最優(yōu)化功能?？刂乒裼嘘P(guān)參數(shù)： 1）技術(shù)參數(shù)：電源輸入: AC 380V/3XFlash ROM 模塊： 32MBDRAM 模塊： 3

12、2MBCMOS RAM 模塊： 2MB最大可控軸數(shù)： 40軸數(shù)據(jù)備份： USB接口或CF卡機(jī)器人連接電纜 (標(biāo)準(zhǔn)) 7m示教盒：a）點(diǎn)動(dòng)機(jī)器人b）編寫機(jī)器人程序c）試運(yùn)行程序d）生產(chǎn)運(yùn)行e）查閱機(jī)器人的狀態(tài)（I/O設(shè)置，位置，焊接電流）示教盒電纜 10m顯示文字： 中文或者英文備件 (保險(xiǎn)絲) 2）FANUC軟件 基本字庫: 英文ARC Tool弧焊軟件a)、記錄反饋數(shù)據(jù)（焊接電壓、電流、送絲等）b)、用戶自定義的擺弧控制c)、焊接參數(shù)分段設(shè)置（包括焊接電壓、電流、焊速等）d)、記錄操作數(shù)據(jù)（程序名、編號(hào)、時(shí)間、日期、機(jī)器人運(yùn)行軌跡、I/O狀態(tài)等）e)、記錄報(bào)警信息f)、再引弧功能 FANUC

13、 M-10iA機(jī)器人控制軟件a)、數(shù)字伺服功能軟件 a)、數(shù)字伺服功能軟件b)、位置寄存器功能c)、外部程序選擇功能b)、位置寄存器功能 d)、高靈敏度碰撞檢測(cè)功能c)、外部程序選擇功能d)、高靈敏度碰撞檢測(cè)功能g)、再起動(dòng)功能h)、防粘絲功能i)、自動(dòng)故障恢復(fù)功能j)、焊槍快速恢復(fù)功能k)、起始點(diǎn)檢測(cè)功能（選配）l)、電弧追蹤功能（選配）m)、多層多道焊（選配）6.2 芬蘭肯比Kemppi焊接系統(tǒng)（源自歐洲數(shù)字化焊接技術(shù)）全數(shù)字化電源操作面板機(jī)器人送絲機(jī)KempArc Syn 焊接系統(tǒng)由KempArc Syn 焊接電源， DT400 機(jī)器人送絲機(jī)，Devicenet 總線接口卡，送絲機(jī)中途線

14、等組成，送絲機(jī)焊槍接口為歐式接口，可以快速安裝德國(guó)TBI機(jī)器人焊槍或者Binzel 機(jī)器人焊槍。b) 通訊接口界面 得益于KempArc Syn 為數(shù)字化焊機(jī)，采用Devicenet 總線接口卡，和機(jī)器人的先進(jìn)數(shù)字化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，所有控制信號(hào)和反饋信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮山M進(jìn)、出數(shù)字信號(hào)，接線簡(jiǎn)單，通訊速度快，編程操作簡(jiǎn)化。c) 焊機(jī)特點(diǎn)快速通信能力顯著地增加了機(jī)器人焊機(jī)的焊接產(chǎn)率。性能可靠的送絲機(jī)構(gòu)減少了故障次數(shù)。輕便小巧的送絲裝置可隨機(jī)械臂輕松擺動(dòng)。記憶通道和焊接程序方便編寫機(jī)器人操作程序。網(wǎng)絡(luò)用戶連接裝置使得用戶可通過機(jī)器人控制單元直接控制焊接設(shè)備。KempArc DT 400是獨(dú)立小巧的填

15、充焊絲的送絲機(jī)，可輕松伴隨焊接機(jī)器人的機(jī)械臂一起移動(dòng)。在大型機(jī)器人工作站中，可以利用數(shù)個(gè)DT 400中續(xù)送絲機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)距離送絲。焊接程序和90個(gè)記憶通道使得機(jī)器人程序員的工作變得更輕松。程序員可以直接從控制面板選擇板材的厚度，然后機(jī)器即可自動(dòng)設(shè)定正確的焊接參數(shù)。WiseThin是經(jīng)過特別優(yōu)化的焊接專家程序，也可用于Kemparc智能系統(tǒng)。它是由肯倍公司開發(fā)的專門用于焊接自動(dòng)化的特殊程序。有些機(jī)器人焊機(jī)的附加功能現(xiàn)已成為KempArc產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置。例如用于焊縫跟蹤與焊縫搜索的電流數(shù)據(jù)無需額外的配件即可獲取。根據(jù)不同的應(yīng)用，可以設(shè)定為50或200V電壓。· 四輪驅(qū)動(dòng)，送絲平穩(wěn)·

16、 59組一元化焊接專家程序，并可根據(jù)客戶要求定制增添新的專家程序。· 電弧推力控制，滿足全位置焊接。· 輸入電壓過高過低，輸出過壓、過熱報(bào)警，自動(dòng)保護(hù)停機(jī)；· 可存儲(chǔ)90 個(gè)焊接程序，隨時(shí)可調(diào)用或修改曾用的焊接規(guī)范，在焊接過程中，隨時(shí)切換不同的焊接程序，過渡迅速穩(wěn)定，適合變截面工件，全位置，需要不同工藝的焊道· 網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)補(bǔ)償功能范圍大：-15% +20%· 回路補(bǔ)償因二次線加長(zhǎng)增加的回路電阻及電感功能；· 回?zé)L(zhǎng)度設(shè)定功能；· 削球功能：焊絲端頭無結(jié)球，便于下次引弧。· 軟/熱啟動(dòng)， 引弧脈沖，填弧坑。保障引弧成功

17、率，收弧填滿弧坑。· 檢氣按鈕，送氣20 秒，以排清氣路中的空氣，防止焊接缺陷；· 點(diǎn)動(dòng)送絲：方便更換焊絲（該速度可隨時(shí)調(diào)整）；· 溫控風(fēng)扇· 數(shù)字顯示：焊接電流、焊接電壓、弧長(zhǎng)、送絲速度、送絲馬達(dá)電流、板厚、存儲(chǔ)通道號(hào)以及大量?jī)?nèi)部設(shè)置參數(shù)； d) 與同類焊機(jī)相比具有的突出優(yōu)勢(shì)· 肯倍KEMPPI 是國(guó)際上首家推出逆變焊機(jī)的廠家，首家推出數(shù)字化焊機(jī)的廠家，首家通過ISO 9001 質(zhì)量體系認(rèn)證的廠家，無論技術(shù)先進(jìn)性，還是產(chǎn)品可靠性，都在焊接領(lǐng)域享有盛譽(yù)；· KempArc 數(shù)字化焊機(jī)可軟件升級(jí)，升級(jí)內(nèi)容包括，增加特殊材料焊接程序、特殊

18、短路弧焊工藝等，大大減少了重復(fù)投資；· 由于焊機(jī)功能大部分由數(shù)字化軟件控制，減少了42% 的電子元器件數(shù)量，控制線路板結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，使焊機(jī)故障率極低；· 有回路壓降補(bǔ)償功能，還原一元化焊接程序的最佳運(yùn)行狀態(tài)；· 送絲機(jī)馬達(dá)為編碼測(cè)速反饋，精確控制送絲速度，并且反饋馬達(dá)電流，輔助確定合適的焊絲盤剎車力、送絲輪壓力等；· 具有MIG 電弧釬焊功能，有一元化專家程序，用于鍍鋅板、不銹鋼的薄板焊接；· KempArc 焊機(jī)還可以同時(shí)連接第二臺(tái)送絲機(jī)，手工MIG/MAG焊接使用，可以用于機(jī)器人焊前點(diǎn)焊，焊后修補(bǔ)等，兩臺(tái)送絲機(jī)不能同時(shí)使用。· 焊

19、機(jī)具有非一元化調(diào)節(jié)功能，電流電壓可以分開調(diào)節(jié)，以適應(yīng)某些特殊焊接要求。 6.3工件定位夾具xx公司夾具設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了組合式、模塊化、系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。整體采用低碳鋼制造，關(guān)鍵定位銷采用40Cr并經(jīng)過硬化熱處理，針對(duì)工件的要求對(duì)相應(yīng)的夾具零件采用不同的材料和硬度。用戶可選擇夾緊機(jī)構(gòu)采用氣缸和手動(dòng)夾鉗實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，并按照不同的夾緊參數(shù)模塊化和系列化。夾具的關(guān)鍵尺寸裝配后經(jīng)過三座標(biāo)測(cè)量，確保定位精度。夾具剛性良好，使用方便，動(dòng)作迅速，夾持牢固，定位準(zhǔn)確，易于維護(hù)。夾具的底座與焊接轉(zhuǎn)臺(tái)采用分體式結(jié)構(gòu)，具有快速更換的定位連接部分。如用戶需更換產(chǎn)品，可以拆卸再安裝相應(yīng)的夾具。每個(gè)氣缸都有到位檢測(cè)信號(hào)，工件都有傳感器

20、檢測(cè)。所有氣缸采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)品牌產(chǎn)品6.3氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)變位機(jī)由機(jī)座、氣缸、齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸承、緩沖器、連接框體組成,中心回轉(zhuǎn)高度約650mm，正負(fù)翻轉(zhuǎn)180度，承重300kg。6.4操作顯示1、操作采用觸摸屏，機(jī)器人示教器和操作按鈕相結(jié)合方式。2、通過機(jī)器人示教器可以進(jìn)行示教編程，對(duì)機(jī)器人內(nèi)置PLC的輸入、輸出信號(hào)、動(dòng)行狀況進(jìn)行監(jiān)視。3、系統(tǒng)報(bào)警：系統(tǒng)內(nèi)的報(bào)警可以通過信息的方式顯示在機(jī)器人示教器上，方便進(jìn)行故障診斷。4、操作控制面板上設(shè)有緊急停止按鈕、手動(dòng)按鈕、自動(dòng)按鈕、啟動(dòng)按鈕、變位機(jī)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)按鈕等對(duì)于普通操作工人操作而設(shè)置的操作按鈕，方便操作。5、操作臺(tái)設(shè)置故障、運(yùn)行、安全防護(hù)等指示燈。6.

21、5系統(tǒng)說明1、控制系統(tǒng)靈敏可靠，故障少，操作和維護(hù)方便。2、事故間隔時(shí)間不低于6萬小時(shí)。3、具有通知定期檢修和出錯(cuò)履歷記憶功能。4、具有自停電保護(hù)、停電記憶、自動(dòng)防粘絲功能。5、具有焊接參數(shù)在線自動(dòng)修整功能。6、機(jī)器人控制器采用圖形化菜單顯示，采色示教盒，多種語言（含中文）切換顯示，提供實(shí)施監(jiān)視和在線幫助功能。具有位置軟、硬限位，門開關(guān)，過流，欠壓，內(nèi)部過熱，控制異常，急停等故障的自診斷顯示和報(bào)警功能。7、運(yùn)動(dòng)控制：包括機(jī)器人本體的運(yùn)動(dòng)控制、周邊作業(yè)裝置控制。8、焊接參數(shù)控制：焊接電源的電流、電壓控制；多方式起弧、收弧控制；焊接參數(shù)工作號(hào)自動(dòng)調(diào)取，及專家數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等一系統(tǒng)弧焊功能。9、控制裝置的主要功能。示教盒編程示教；點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制、軌跡運(yùn)動(dòng)控制；四種坐標(biāo)系，同時(shí)具有相對(duì)坐標(biāo)系、坐標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)功能；具有編輯、導(dǎo)入、修正、復(fù)制、剪切、粘貼、刪除