機器人焊接工作站技術方案(廣西刀板方案)

機器人焊接工作站技術方案成都焊研威達科技股份有限公司2010年7月

機器人接作站技方設概：1.1接對象1)如圖所示工件尺寸最大范圍為:長×高×寬：2900MM×540MM×110MM焊接范圍：按工件圖工藝要求焊接刀板與刀齒之間焊縫。2）工件材質為：碳鋼

材料厚度：小于50mm3)焊縫特征：角焊縫焊接組要求(用戶自己完成工組對)：各板與齒的位置誤差不超10MM。焊接質要求：焊縫不允許存在咬邊、氣孔、砂眼、裂紋等缺陷。生產節(jié)估算：以焊高12毫米縫為參：焊縫種焊縫長（MM焊接速（MM/MIN焊接時（MIN

12毫米焊高1000×6450（兩道三次焊完）13.4MIN焊接輔助時間：變位機空行程及機器人行走時間：5MIN由于本系統(tǒng)為雙工位工件在焊接的同時就可完成工件裝夾因此工件裝夾輔助

時間為：0焊完工件總耗時：18.4MIN按單班8小時計算：8X60÷18.4=26個2.設備基本能：該套設備能夠完成工件上各條焊縫的焊接。3.作流程：1）人工通過天車將已組對好的工件吊入變位機工裝上定位夾緊。2）機器人從安全區(qū)域移動到工作區(qū)域，準備對工件經行焊接。3）機器人對工件經行焊接，當機器人對工位的工件焊接完成后，通過機器人行走裝置移動到工位B（在焊接的同時，工位由人工已完成裝件對工位B上的工件經行焊接。雙工位交替經行，直到焊接結束。

機器人動焊接系統(tǒng)備配置序號

名稱

型號

內容

數(shù)量

備注機器人本體、控制器、示教盒、操作軟件、防碰撞1套日本FANUC軟件）機器人系1M-10IA統(tǒng)

機器人外部行走裝置起始點尋找電弧自動跟蹤

1套日本FANUC1套日本FANUC1套日本FANUCsigma500

電源、機器人接口、面板控制盒、中繼線及通訊線

1套

蘇州米加尼克2

焊接系統(tǒng)

送絲機

1套

威達3

機器人安全系統(tǒng)

TBiRM80WKS1-S

水冷焊槍1套防碰傳感器1套

德國TBI德國TBI45678

清槍裝置水冷系統(tǒng)單軸精密變位系統(tǒng)控制系統(tǒng)防護圍欄

BRG2000LX-20

清槍、噴硅油循環(huán)冷卻水箱負責整個焊接工作站有序高效運行安全保護

1套1套2套1套1套

德國TBI正特威達威達威達

焊接機器人作站全景

系介機器人統(tǒng)機器人統(tǒng)：選用日本發(fā)那科號M-10IA，配R-30IA高性能機器人控制器。末端有效負載最大伸長范圍1420mm。機器人體：發(fā)那M-10IA器人是一種增強型工業(yè)機器人即關節(jié)型手臂機器人它的特點是所有軸都有一個極大的旋轉范圍給焊接機器人帶來極大的靈巧性能和工作范圍機器人的手臂具有細長而緊湊的設計，由于各個軸的動態(tài)性能高，保證了優(yōu)良的焊接精度、速度和可重復性。具備最大的工作半徑和最小的干涉半徑，工作范圍變大，在系統(tǒng)設計上提供了較大的靈活性。高強度的手臂與最先端的伺服控制技術有效提高了各軸的動作速度及加減速的性能動的作業(yè)時間縮短5%以上，實現(xiàn)了行業(yè)內最高的生產能力。電機傳動軸上安裝有制動器通過閉合電路原理動作在失電的情況下自動抱閘，避免危險性的運動。六軸伺服防碰撞，避免誤操作時各關節(jié)的損壞。中空式，最大限度避免干涉，適合狹窄空間的焊接。

機器人體參數(shù)：

機器人P動作范圖：3.1.2.機人控制柜：機器人控制柜具有自動控制、檢測、保護、報警等功能，系統(tǒng)的啟動、停止以及暫停、急停等運轉方式均通過操作盤進行。系統(tǒng)運行狀態(tài)及系統(tǒng)報警可在主操作盤上顯示，也同時由系統(tǒng)運轉狀態(tài)高置顯示燈顯示機器人控制柜教盒、操作盤上設有急停按鈕，在系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時，可通過按下急停按鈕來實現(xiàn)系統(tǒng)急停并同時發(fā)出報警信號。ARCLink通訊總線技術，無論在通訊穩(wěn)定性能，還是在數(shù)據傳輸能力上都大大領先于模擬信號接口和普通的通訊總線接口。

機器人控制柜至多能夠控制36個軸，本機實現(xiàn)本體六軸＋個外部軸聯(lián)動控制（單工位）或本體六軸＋個外部軸聯(lián)動控制（雙工位提供公司局域網聯(lián)接數(shù)據接口，具體具備以下主要功能：功能電弧重啟功能接觸傳感功能(用戶選配)電弧跟蹤功能(用戶選配)擺動焊接功能(用戶選配)再生暫時停止再啟動功能（斷電恢復功能）防碰撞功能腳長管理功能遙控坐標系選擇功能狀態(tài)顯示功能程序編輯功能程序變換功能程序呼出功能程序存儲功能最佳加速／減速控制減震控制軌跡恒定性控制高精度軌跡控制轉角高速作業(yè)精確控制自診斷功能示教—再生切換功能程序存儲容量外部記憶

備注當工件表面的銹和熔渣等絕緣物的影響電弧沒有發(fā)生時，可反復進行預先設定次數(shù)的起弧動作再上電后，可以接序停止位置開始工作，無需進行坐標再確認。6軸防碰撞軟件直交、工具、便利、各軸、工件等各坐標系機器人、移動裝置的位置坐標，外部信號狀態(tài)等位置、命令的更改、插入、刪除、程序復制及刪除，合并平行、回轉移動、鏡向變換等故障分類和數(shù)據顯示100套SUB插口、局域網或以太網

外部輸出輸入示教盒

I/O40點/CC-LINK(總線模塊)示教盒具有6.5″帶觸摸功能的彩色LCD示屏中文鍵面分辨率。采用圖標、圖畫顯示，操作方法簡單，操作者通過示教方式編輯焊接程序，菜單提示，人機對話方式容易掌握，屏幕顯示的幫助向導功能協(xié)助操作者確認操作示教盒的步驟。示教盒可以顯著提高在工作現(xiàn)場對I/O信號的調試效率，可以在顯示屏上編輯梯形圖。通過選用電弧檢測功能，可以在焊接過程中監(jiān)視焊接電壓和電流。示教盒上設置操作按鈕和開關，可以在示教盒上設置伺服準備、示教、再現(xiàn)、遠程等模式，操作方便；具有在線參數(shù)修改和故障自診斷顯示功能。示教盒上設置F卡插槽，方便用戶備份程序和系統(tǒng)數(shù)據；可進行示教點修改：示教點的追加、刪除或修正可獨立修改機器人軸和外部軸)；可實現(xiàn)點動操作，具有啟動、暫停、急停、編輯鎖定功能?！龉δ?教盒操作全

示安

座標系選擇示教點修改各軸點動操作軌跡確認參數(shù)調整定時器設定快捷功能接口應用基本安全標準安全速度設定

關節(jié)、直角/圓柱、工具及用戶座標系追加除或修正可獨立修改機器人軸和外部軸)可實現(xiàn)單步前進，后退，連續(xù)行進在機器人工作中和停止中均可微調設定單位0.01秒直接打開功能、畫面預約功能FC1/FC2用，RS-232C(通道)弧焊、點焊、搬運、通用及其它JIS(日本工業(yè)標準)可實現(xiàn)

措施

安全保護方式示教鎖定模式

通過信號觸發(fā)進行慢速再現(xiàn)示教過程中不允許操作再現(xiàn)操作盒干涉監(jiān)視領域

視

S軸干涉監(jiān)視(扇形)，立體空間干涉監(jiān)自診斷功能用戶報警顯示

報警兩個系統(tǒng)(輕故障，重故障故障分類和數(shù)據顯示能顯示周邊設備報警信息機械鎖定門互鎖

作)

對周邊設備進行運行測試(器人不動MCCB置于“OFF”位時，可開安全門維

累計運行時間顯示

控制電源接通時間服電源接通時間，再現(xiàn)時間，操作時間，工作時間護功

報警顯示輸入/輸出診斷

報警內容及以往報警記錄可模擬使能/使不能的輸出能

工具常數(shù)校準

參數(shù)

使用校對模架，自動校準終端效應器的程功能

編

編程方式程序語言動作控制速度設定功能程序控制命令變量變量類型輸入/輸出命令

菜單提示，人機對話方式機器人語言：關節(jié)運動、直線及圓弧插補、工具姿態(tài)控制百分比設定關節(jié)運動)設定(插補)，角速度設定(工具姿態(tài)控制)跳轉命令，調用命令，定時命令，機器人停止，機器人工作中一些命令的執(zhí)行全程變量、局部變量字節(jié)型、整數(shù)型、雙精度型、實數(shù)型、位置型ARCLink通訊總線技術Sensing焊縫自動找功能該功能是簡便有效的機器人焊縫找尋功能。工作原理：機器人通過焊機的電壓反饋，用焊絲端部碰觸工件上的兩或多個）基準點來判斷工件的偏差情況，并對起弧焊接的位置坐標進行補償調整，實現(xiàn)焊縫起始點的自動尋找。共包括焊接起始點傳感和終點傳感，多點傳感，焊接長度傳感，圓弧傳感以及傳感重試功能并能在坡口內部進行傳感功能檢測坡口幅寬變化自動調整焊槍擺動幅度及熔敷量。

坡口自適應軟件在坡口大小不一致的情況下可利用接觸傳感檢測坡口寬度同時修正焊接軌跡跟據檢測結果自動調整焊接參數(shù)如擺幅和焊接電流以改變熔敷率或填充效果，確保焊縫余高一致?；『缸詣痈δ埽篢AST(ThroughArcSeamTracking)電弧焊縫自動跟蹤功能，是機器人公司開發(fā)的簡便有效的機器人焊縫跟蹤功能用該功能可以自動補償由于零件翹曲或裝配不精確造成的焊縫位置偏離以在縱向和橫向的機器人運動軌跡上，進行位置補償。工作原理主要是通過擺動焊接過程中，檢測焊接電流的反饋信號，與設定值進行比較，調整焊接軌跡，使焊接位置始終保持在焊縫中心位置?？梢杂糜诙喾N焊縫接頭形式和材料。具有簡單可靠，經濟實用（不需要增加其他設備，如激光頭外線傳感器等可達性無附加設備積小焊接自動尋縫功能等配合使用。最為重要的是它能記憶第一道焊縫跟蹤的信息，在多層焊時達到事半功倍的效果。機焊接系選用蘇州米加尼克公司生產高性能數(shù)字化焊接電源。型號為500雙沖型。該電源與威達機器人專用送絲機和TBIRM80W冷機器人焊槍組成的焊接系統(tǒng)。數(shù)字式雙脈IGBT逆變控MIG/MAG動焊接電源特點如下：?機多用，可進行CO2/MAG、MIG焊。?系列焊機，采用逆變和軟開關控制技術，通訊方式，

DSP控制技術。能滿足高質量的焊接要求。?對碳鋼、不銹鋼、鋁板等金屬進行高質量焊接；?于采用數(shù)字式控制，電弧穩(wěn)定性超群，實現(xiàn)幾乎沒有飛濺的高質量焊接；?備焊接專家系統(tǒng)，只須按焊接材料、焊絲直徑等參數(shù)選擇相應的程序號，即可自行確定焊接電流／電壓、送絲速度等，操作十分方便。技術參數(shù)TBi80W水冷焊槍：創(chuàng)新地采用兩路保護氣設計，外層通道的保護氣形成軸向的保護氣流，而內層通道的保護氣形成徑向的保護氣流由于加強了保護氣的流動控制使得層流狀保護氣在焊接區(qū)溫柔包裹，氣體不易散失焊接過程中的保護氣用量大大降低，同時兩通道保護氣可以到達焊槍內的多個部位焊槍的冷卻效果得到加強并且由于徑向氣流的存在，使得導電嘴也得到充分的冷卻，避免導電嘴的過度燒損，從而使導電嘴的壽命延長了3—5倍。雙路循環(huán)水冷。

TBi80W技術參數(shù)冷卻方式暫載率混合氣時電流焊絲直徑氣體消耗量氣體導管重量電壓等級

雙路循環(huán)水冷100（分鐘考核周期）370500A0.8-1.6mm6升分起兩條，用于保護氣和壓縮空氣通路約為0.70斤L(IEC60974-7準)

特點：雙路氣管可以優(yōu)化氣體流通環(huán)境，提更優(yōu)秀的雙路水冷效果。易耗件的超長使用壽命。當用戶使用脈沖電源時暫載率會有所下降

更強的焊接能力。清槍裝清槍裝置選用槍清理裝置型號：BRG2000焊槍清理單元是每一MIG-MAG焊接機器

2007page人不可缺少的部分機器人只要一個動作就可以使兩個旋轉的刀片清除掉焊槍內部的附著的粘著物，并噴射硅油，確保焊渣與噴嘴不會發(fā)生死粘連清理的頻率取決于不同的條件，如：工藝過程、氣體類型、材料類型、和它的表面等；程序員在機器人控制器中的工作程序中確定清理程序的頻率。效果圖如下：清槍前

清槍后特點：減少中斷時間,延長焊槍部件的使用壽命

不需要手工操作。

循環(huán)水箱為了保證水冷焊槍的水冷效果，冷卻系統(tǒng)采用臺上海正特循環(huán)水冷箱LX-20。水箱采用封閉式不銹鋼材料制作，耐蝕性強。水箱采用無軸封設計的磁力泵，避免了普通電動水泵因長時間使用產生水垢，導致水泵堵轉而燒壞的故障。單水箱單水泵輸出，為水冷焊槍提供水冷卻。本機具有水溫水位顯示，及時掌握水源的溫度和缺水報警、水滿報警。技術參數(shù)：額定水流序號

名稱

冷卻水容量L

輸入電壓V

額定揚程m

空機重量量L/MIN1

LX-20

20220

121440．防碰撞感器TBI焊槍依靠預載彈簧實現(xiàn)準確定位在碰撞發(fā)生時，彈簧彎曲后啟動開關，機器人立即停止運行由于碰撞脫離機構的屈從設計碰撞發(fā)生后不需要對焊槍重新校驗。主要技術參數(shù)：結構軸向釋放壓力橫行釋放扭矩釋放后復位

完全機械式，彈簧支撐550N18.2Nm自動

復位能力重量

在距離法蘭300毫米處測量，偏差范圍在+/-0.1毫米內1.96公斤優(yōu)點：◆高穩(wěn)定性。◆具有全方向上的防撞安全性。◆彈簧屈從性能優(yōu)越，確保了機器人的安全停止?！艨梢员挥糜谒械暮附忧懈铑I域?！敉ㄟ^選擇不同的焊槍把持方式，可以實現(xiàn)不同焊接位置上設備配備。◆可調節(jié)開關的觸發(fā)力?！綦姎忾_關不需要供電。單軸精變位機焊接變位機是焊接夾具的載體能使工件達到最佳的焊接位置本套焊接系統(tǒng)配置的變位機由變位機頭座、變位機尾座、專用工裝夾具等部分組成套變位機具有以下特點：變位系統(tǒng)為雙工位，極大提高焊接機器人使用效率。變位機為交流伺服驅動，它能夠完美的配合機器人在任意轉動角度的完成焊接動作，從而保證了焊接質量。變位機各結構件均采用優(yōu)質鋼材焊接而成，并進行退火等工藝處理，保證結構件的強度。

變位機采用專用夾具，一套夾具可夾緊兩個工件。它具有夾緊快速，定位準確，操作方便等特點。變位系統(tǒng)性能參數(shù)：a)結構形式：單軸變位機b)變位機變位角度范圍：±180度c)變位機最大負載：4噸。d)重復定位精度：500MM直徑內±0.1MM焊接夾簡介本套焊接夾具主要由L支撐板、側向定位裝置、側向壓緊裝置、預變形裝置、上端旋轉壓緊裝置等部分構成。定位主要以刀板下底面、端面及其刀板無刀齒面。夾緊主要由側面及上面構成。壓緊裝置均采用手動方式，快速方便且維護容易。上端壓緊裝置壓緊頭部為滾球，設置它的目的在于當側壓緊裝置使工件向預變形裝置推動并變形時，防止工件上翹。同時可使側推裝置更加省力置旋轉的目的在于取工件時將壓緊裝置旋轉開方便取件。中央程系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)主要用于控制機器人、變位機等其他相關部分有序運動。工作站程序控制系統(tǒng)采用編程程序控制系統(tǒng)程系統(tǒng)主控部分采用PLC可編程控制器作為主控單元。具有“手動”選擇功能，在“手動”模式下可以人工參與，在“自動”模式下各區(qū)域自動完成相應工作。并且設有：電源及指示按鈕；急停按鈕，當發(fā)生意外時可緊急停止?？刂葡到y(tǒng)的其它電氣元件如繼電