機(jī)器人焊接工作站技術(shù)方案(廣西刀板方案)

機(jī)器人焊接工作站技術(shù)方案成都焊研威達(dá)科技股份有限公司2010年7月

機(jī)器人接作站技方設(shè)概：1.1接對(duì)象1)如圖所示工件尺寸最大范圍為:長(zhǎng)×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(zhì)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(duì))：各板與齒的位置誤差不超10MM。焊接質(zhì)要求：焊縫不允許存在咬邊、氣孔、砂眼、裂紋等缺陷。生產(chǎn)節(jié)估算：以焊高12毫米縫為參：焊縫種焊縫長(zhǎng)（MM焊接速（MM/MIN焊接時(shí)（MIN

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

時(shí)間為：0焊完工件總耗時(shí)：18.4MIN按單班8小時(shí)計(jì)算：8X60÷18.4=26個(gè)2.設(shè)備基本能：該套設(shè)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(duì)好的工件吊入變位機(jī)工裝上定位夾緊。2）機(jī)器人從安全區(qū)域移動(dòng)到工作區(qū)域，準(zhǔn)備對(duì)工件經(jīng)行焊接。3）機(jī)器人對(duì)工件經(jīng)行焊接，當(dāng)機(jī)器人對(duì)工位的工件焊接完成后，通過機(jī)器人行走裝置移動(dòng)到工位B（在焊接的同時(shí)，工位由人工已完成裝件對(duì)工位B上的工件經(jīng)行焊接。雙工位交替經(jīng)行，直到焊接結(jié)束。

機(jī)器人動(dòng)焊接系統(tǒng)備配置序號(hào)

名稱

型號(hào)

內(nèi)容

數(shù)量

備注機(jī)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(jī)器人系1M-10IA統(tǒng)

機(jī)器人外部行走裝置起始點(diǎn)尋找電弧自動(dòng)跟蹤

1套日本FANUC1套日本FANUC1套日本FANUCsigma500

電源、機(jī)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(jī)

1套

威達(dá)3

機(jī)器人安全系統(tǒng)

TBiRM80WKS1-S

水冷焊槍1套防碰傳感器1套

德國(guó)TBI德國(guó)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(hù)圍欄

BRG2000LX-20

清槍、噴硅油循環(huán)冷卻水箱負(fù)責(zé)整個(gè)焊接工作站有序高效運(yùn)行安全保護(hù)

1套1套2套1套1套

德國(guó)TBI正特威達(dá)威達(dá)威達(dá)

焊接機(jī)器人作站全景

系介機(jī)器人統(tǒng)機(jī)器人統(tǒng)：選用日本發(fā)那科號(hào)M-10IA，配R-30IA高性能機(jī)器人控制器。末端有效負(fù)載最大伸長(zhǎng)范圍1420mm。機(jī)器人體：發(fā)那M-10IA器人是一種增強(qiáng)型工業(yè)機(jī)器人即關(guān)節(jié)型手臂機(jī)器人它的特點(diǎn)是所有軸都有一個(gè)極大的旋轉(zhuǎn)范圍給焊接機(jī)器人帶來極大的靈巧性能和工作范圍機(jī)器人的手臂具有細(xì)長(zhǎng)而緊湊的設(shè)計(jì)，由于各個(gè)軸的動(dòng)態(tài)性能高，保證了優(yōu)良的焊接精度、速度和可重復(fù)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(shè)計(jì)上提供了較大的靈活性。高強(qiáng)度的手臂與最先端的伺服控制技術(shù)有效提高了各軸的動(dòng)作速度及加減速的性能動(dòng)的作業(yè)時(shí)間縮短5%以上，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)內(nèi)最高的生產(chǎn)能力。電機(jī)傳動(dòng)軸上安裝有制動(dòng)器通過閉合電路原理動(dòng)作在失電的情況下自動(dòng)抱閘，避免危險(xiǎn)性的運(yùn)動(dòng)。六軸伺服防碰撞，避免誤操作時(shí)各關(guān)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(jī)器人體參數(shù)：

機(jī)器人P動(dòng)作范圖：3.1.2.機(jī)人控制柜：機(jī)器人控制柜具有自動(dòng)控制、檢測(cè)、保護(hù)、報(bào)警等功能，系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止以及暫停、急停等運(yùn)轉(zhuǎn)方式均通過操作盤進(jìn)行。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及系統(tǒng)報(bào)警可在主操作盤上顯示，也同時(shí)由系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)高置顯示燈顯示機(jī)器人控制柜教盒、操作盤上設(shè)有急停按鈕，在系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可通過按下急停按鈕來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)急停并同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。ARCLink通訊總線技術(shù)，無論在通訊穩(wěn)定性能，還是在數(shù)據(jù)傳輸能力上都大大領(lǐng)先于模擬信號(hào)接口和普通的通訊總線接口。

機(jī)器人控制柜至多能夠控制36個(gè)軸，本機(jī)實(shí)現(xiàn)本體六軸＋個(gè)外部軸聯(lián)動(dòng)控制（單工位）或本體六軸＋個(gè)外部軸聯(lián)動(dòng)控制（雙工位提供公司局域網(wǎng)聯(lián)接數(shù)據(jù)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(dòng)焊接功能(用戶選配)再生暫時(shí)停止再啟動(dòng)功能（斷電恢復(fù)功能）防碰撞功能腳長(zhǎng)管理功能遙控坐標(biāo)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(chǔ)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(zhuǎn)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(chǔ)容量外部記憶

備注當(dāng)工件表面的銹和熔渣等絕緣物的影響電弧沒有發(fā)生時(shí)，可反復(fù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定次數(shù)的起弧動(dòng)作再上電后，可以接序停止位置開始工作，無需進(jìn)行坐標(biāo)再確認(rèn)。6軸防碰撞軟件直交、工具、便利、各軸、工件等各坐標(biāo)系機(jī)器人、移動(dòng)裝置的位置坐標(biāo)，外部信號(hào)狀態(tài)等位置、命令的更改、插入、刪除、程序復(fù)制及刪除，合并平行、回轉(zhuǎn)移動(dòng)、鏡向變換等故障分類和數(shù)據(jù)顯示100套SUB插口、局域網(wǎng)或以太網(wǎng)

外部輸出輸入示教盒

I/O40點(diǎn)/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(biāo)、圖畫顯示，操作方法簡(jiǎn)單，操作者通過示教方式編輯焊接程序，菜單提示，人機(jī)對(duì)話方式容易掌握，屏幕顯示的幫助向?qū)Чδ軈f(xié)助操作者確認(rèn)操作示教盒的步驟。示教盒可以顯著提高在工作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)I/O信號(hào)的調(diào)試效率，可以在顯示屏上編輯梯形圖。通過選用電弧檢測(cè)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(shè)置操作按鈕和開關(guān)，可以在示教盒上設(shè)置伺服準(zhǔn)備、示教、再現(xiàn)、遠(yuǎn)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(shè)置F卡插槽，方便用戶備份程序和系統(tǒng)數(shù)據(jù)；可進(jìn)行示教點(diǎn)修改：示教點(diǎn)的追加、刪除或修正可獨(dú)立修改機(jī)器人軸和外部軸)；可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)操作，具有啟動(dòng)、暫停、急停、編輯鎖定功能?！龉δ?教盒操作全

示安

座標(biāo)系選擇示教點(diǎn)修改各軸點(diǎn)動(dòng)操作軌跡確認(rèn)參數(shù)調(diào)整定時(shí)器設(shè)定快捷功能接口應(yīng)用基本安全標(biāo)準(zhǔn)安全速度設(shè)定

關(guān)節(jié)、直角/圓柱、工具及用戶座標(biāo)系追加除或修正可獨(dú)立修改機(jī)器人軸和外部軸)可實(shí)現(xiàn)單步前進(jìn)，后退，連續(xù)行進(jìn)在機(jī)器人工作中和停止中均可微調(diào)設(shè)定單位0.01秒直接打開功能、畫面預(yù)約功能FC1/FC2用，RS-232C(通道)弧焊、點(diǎn)焊、搬運(yùn)、通用及其它JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))可實(shí)現(xiàn)

措施

安全保護(hù)方式示教鎖定模式

通過信號(hào)觸發(fā)進(jìn)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(lǐng)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(bào)警顯示

報(bào)警兩個(gè)系統(tǒng)(輕故障，重故障故障分類和數(shù)據(jù)顯示能顯示周邊設(shè)備報(bào)警信息機(jī)械鎖定門互鎖

作)

對(duì)周邊設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試(器人不動(dòng)MCCB置于“OFF”位時(shí)，可開安全門維

累計(jì)運(yùn)行時(shí)間顯示

控制電源接通時(shí)間服電源接通時(shí)間，再現(xiàn)時(shí)間，操作時(shí)間，工作時(shí)間護(hù)功

報(bào)警顯示輸入/輸出診斷

報(bào)警內(nèi)容及以往報(bào)警記錄可模擬使能/使不能的輸出能

工具常數(shù)校準(zhǔn)

參數(shù)

使用校對(duì)模架，自動(dòng)校準(zhǔn)終端效應(yīng)器的程功能

編

編程方式程序語言動(dòng)作控制速度設(shè)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(jī)對(duì)話方式機(jī)器人語言：關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、直線及圓弧插補(bǔ)、工具姿態(tài)控制百分比設(shè)定關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng))設(shè)定(插補(bǔ))，角速度設(shè)定(工具姿態(tài)控制)跳轉(zhuǎn)命令，調(diào)用命令，定時(shí)命令，機(jī)器人停止，機(jī)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(shí)數(shù)型、位置型ARCLink通訊總線技術(shù)Sensing焊縫自動(dòng)找功能該功能是簡(jiǎn)便有效的機(jī)器人焊縫找尋功能。工作原理：機(jī)器人通過焊機(jī)的電壓反饋，用焊絲端部碰觸工件上的兩或多個(gè)）基準(zhǔn)點(diǎn)來判斷工件的偏差情況，并對(duì)起弧焊接的位置坐標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，實(shí)現(xiàn)焊縫起始點(diǎn)的自動(dòng)尋找。共包括焊接起始點(diǎn)傳感和終點(diǎn)傳感，多點(diǎn)傳感，焊接長(zhǎng)度傳感，圓弧傳感以及傳感重試功能并能在坡口內(nèi)部進(jìn)行傳感功能檢測(cè)坡口幅寬變化自動(dòng)調(diào)整焊槍擺動(dòng)幅度及熔敷量。

坡口自適應(yīng)軟件在坡口大小不一致的情況下可利用接觸傳感檢測(cè)坡口寬度同時(shí)修正焊接軌跡跟據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)整焊接參數(shù)如擺幅和焊接電流以改變?nèi)鄯舐驶蛱畛湫Ч?，確保焊縫余高一致?；『缸詣?dòng)跟功能：TAST(ThroughArcSeamTracking)電弧焊縫自動(dòng)跟蹤功能，是機(jī)器人公司開發(fā)的簡(jiǎn)便有效的機(jī)器人焊縫跟蹤功能用該功能可以自動(dòng)補(bǔ)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡上，進(jìn)行位置補(bǔ)償。工作原理主要是通過擺動(dòng)焊接過程中，檢測(cè)焊接電流的反饋信號(hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)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(jiǎn)單可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用（不需要增加其他設(shè)備，如激光頭外線傳感器等可達(dá)性無附加設(shè)備積小焊接自動(dòng)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(shí)達(dá)到事半功倍的效果。機(jī)焊接系選用蘇州米加尼克公司生產(chǎn)高性能數(shù)字化焊接電源。型號(hào)為500雙沖型。該電源與威達(dá)機(jī)器人專用送絲機(jī)和TBIRM80W冷機(jī)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(dòng)焊接電源特點(diǎn)如下：?機(jī)多用，可進(jìn)行CO2/MAG、MIG焊。?系列焊機(jī)，采用逆變和軟開關(guān)控制技術(shù)，通訊方式，

DSP控制技術(shù)。能滿足高質(zhì)量的焊接要求。?對(duì)碳鋼、不銹鋼、鋁板等金屬進(jìn)行高質(zhì)量焊接；?于采用數(shù)字式控制，電弧穩(wěn)定性超群，實(shí)現(xiàn)幾乎沒有飛濺的高質(zhì)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(yīng)的程序號(hào)，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(shù)參數(shù)TBi80W水冷焊槍：創(chuàng)新地采用兩路保護(hù)氣設(shè)計(jì)，外層通道的保護(hù)氣形成軸向的保護(hù)氣流，而內(nèi)層通道的保護(hù)氣形成徑向的保護(hù)氣流由于加強(qiáng)了保護(hù)氣的流動(dòng)控制使得層流狀保護(hù)氣在焊接區(qū)溫柔包裹，氣體不易散失焊接過程中的保護(hù)氣用量大大降低，同時(shí)兩通道保護(hù)氣可以到達(dá)焊槍內(nèi)的多個(gè)部位焊槍的冷卻效果得到加強(qiáng)并且由于徑向氣流的存在，使得導(dǎo)電嘴也得到充分的冷卻，避免導(dǎo)電嘴的過度燒損，從而使導(dǎo)電嘴的壽命延長(zhǎng)了3—5倍。雙路循環(huán)水冷。

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

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(hù)氣和壓縮空氣通路約為0.70斤L(fēng)(IEC60974-7準(zhǔn))

特點(diǎn)：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(zhǎng)使用壽命。當(dāng)用戶使用脈沖電源時(shí)暫載率會(huì)有所下降

更強(qiáng)的焊接能力。清槍裝清槍裝置選用槍清理裝置型號(hào)：BRG2000焊槍清理單元是每一MIG-MAG焊接機(jī)器

2007page人不可缺少的部分機(jī)器人只要一個(gè)動(dòng)作就可以使兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的刀片清除掉焊槍內(nèi)部的附著的粘著物，并噴射硅油，確保焊渣與噴嘴不會(huì)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(jī)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(diǎn)：減少中斷時(shí)間,延長(zhǎng)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(tái)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(qiáng)。水箱采用無軸封設(shè)計(jì)的磁力泵，避免了普通電動(dòng)水泵因長(zhǎng)時(shí)間使用產(chǎn)生水垢，導(dǎo)致水泵堵轉(zhuǎn)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(jī)具有水溫水位顯示，及時(shí)掌握水源的溫度和缺水報(bào)警、水滿報(bào)警。技術(shù)參數(shù)：額定水流序號(hào)

名稱

冷卻水容量L

輸入電壓V

額定揚(yáng)程m

空機(jī)重量量L/MIN1

LX-20

20220

121440．防碰撞感器TBI焊槍依靠預(yù)載彈簧實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位在碰撞發(fā)生時(shí)，彈簧彎曲后啟動(dòng)開關(guān)，機(jī)器人立即停止運(yùn)行由于碰撞脫離機(jī)構(gòu)的屈從設(shè)計(jì)碰撞發(fā)生后不需要對(duì)焊槍重新校驗(yàn)。主要技術(shù)參數(shù)：結(jié)構(gòu)軸向釋放壓力橫行釋放扭矩釋放后復(fù)位

完全機(jī)械式，彈簧支撐550N18.2Nm自動(dòng)

復(fù)位能力重量

在距離法蘭300毫米處測(cè)量，偏差范圍在+/-0.1毫米內(nèi)1.96公斤優(yōu)點(diǎn)：◆高穩(wěn)定性。◆具有全方向上的防撞安全性?！魪椈汕鼜男阅軆?yōu)越，確保了機(jī)器人的安全停止。◆可以被用于所有的焊接切割領(lǐng)域。◆通過選擇不同的焊槍把持方式，可以實(shí)現(xiàn)不同焊接位置上設(shè)備配備?！艨烧{(diào)節(jié)開關(guān)的觸發(fā)力?！綦姎忾_關(guān)不需要供電。單軸精變位機(jī)焊接變位機(jī)是焊接夾具的載體能使工件達(dá)到最佳的焊接位置本套焊接系統(tǒng)配置的變位機(jī)由變位機(jī)頭座、變位機(jī)尾座、專用工裝夾具等部分組成套變位機(jī)具有以下特點(diǎn)：變位系統(tǒng)為雙工位，極大提高焊接機(jī)器人使用效率。變位機(jī)為交流伺服驅(qū)動(dòng)，它能夠完美的配合機(jī)器人在任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度的完成焊接動(dòng)作，從而保證了焊接質(zhì)量。變位機(jī)各結(jié)構(gòu)件均采用優(yōu)質(zhì)鋼材焊接而成，并進(jìn)行退火等工藝處理，保證結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度。

變位機(jī)采用專用夾具，一套夾具可夾緊兩個(gè)工件。它具有夾緊快速，定位準(zhǔn)確，操作方便等特點(diǎn)。變位系統(tǒng)性能參數(shù)：a)結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)屋S變位機(jī)b)變位機(jī)變位角度范圍：±180度c)變位機(jī)最大負(fù)載：4噸。d)重復(fù)定位精度：500MM直徑內(nèi)±0.1MM焊接夾簡(jiǎn)介本套焊接夾具主要由L支撐板、側(cè)向定位裝置、側(cè)向壓緊裝置、預(yù)變形裝置、上端旋轉(zhuǎn)壓緊裝置等部分構(gòu)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(cè)面及上面構(gòu)成。壓緊裝置均采用手動(dòng)方式，快速方便且維護(hù)容易。上端壓緊裝置壓緊頭部為滾球，設(shè)置它的目的在于當(dāng)側(cè)壓緊裝置使工件向預(yù)變形裝置推動(dòng)并變形時(shí)，防止工件上翹。同時(shí)可使側(cè)推裝置更加省力置旋轉(zhuǎn)的目的在于取工件時(shí)將壓緊裝置旋轉(zhuǎn)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(jī)器人、變位機(jī)等其他相關(guān)部分有序運(yùn)動(dòng)。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(dòng)”選擇功能，在“手動(dòng)”模式下可以人工參與，在“自動(dòng)”模式下各區(qū)域自動(dòng)完成相應(yīng)工作。并且設(shè)有：電源及指示按鈕；急停按鈕，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)可緊急停止。控制系統(tǒng)的其它電氣元件如繼電