货箱栏板焊接机器人站方案书20130402

成都成焊焊接设备有限公司第1页共16页货箱栏板焊接机器人工作站设备方案书联系人：单位地址：电话：传真：电邮：网站：方案日期： 2013 年 4 月 2 日单位地址：四川省成都市龙潭寺丛树社区.货箱栏板焊接机器人工作站技术方案1、焊接对象：工件名称：货箱栏板工件材料：低碳钢工件外形图：2、焊接工艺分析 ：焊缝形式：角焊缝、搭接焊缝等多种综合焊缝；焊接方式：熔化极 CO2混合气体保护焊接工艺（ MAG）；焊接形式：机器人自动焊接方式，人工吊装上下料；焊前状态：未点定；焊丝规格： 1.6mm(实芯焊丝 ) ，250Kg桶装焊丝或 20Kg盘装焊丝；3、设备总述 ：货箱栏板焊接机器人工作站是一台用于货箱栏板焊接的柔性设备，该机器人工作站采用移动式机器人加头尾坐式单轴变位机配置方式，机器人系统采用6+3 联动方式（机器人本体 6 轴+ A 工位变位翻转 1 轴 +B工位变位翻转 1 轴+机器人移动行走）实现工件多种焊缝的焊接。 其中机器人系统采用日本 OTC公司工业机器人系统 AII-V6 ，外部轴焊接变位机电机为机器人系统协调控制外部轴马达；焊接系统采用日本OTC公司机器人专用全数字逆变焊接电源 DM-350 及水冷焊枪配置，焊丝采用桶装焊丝；工作站配备德国 BINZEL公司生产的机器人专用自动清枪站；工作站控制系统采用PLC 控制方式。货箱栏板焊接机器人工作站示意图如下图：.3.1 设备配置清单：序名称号1 弧焊机器人系统 AII-V6 弧焊机器人本体机器人控制器AX21机器人示教器及电缆等焊接软件机器人本体与控制柜间电缆外部轴及驱动控制2 焊接机器人附加功能焊缝起始点寻位功能电弧跟踪功能3 机器人焊接系统全数字式逆变 MIG/MAG焊接电源四轮送丝装置数备 注量1 日本 OTC公司1座式 ,臂展 1402mm,有效负载 6kg；1 微软中文操作系统1 全图彩色显示器，电缆长度 8 米；1 示教器上显示、控制焊接参数1 高强度柔性电缆，长度 12 米；外部轴马达、 RV 减速器、外部轴马达1驱动伺服包，马达电缆1 日本 OTC公司实现工件表面上参考点的实际位置与1编程位置之间的偏差纠正进行焊缝实际位置与示教位置的偏差1修正；焊接时进行实际焊缝1 日本 OTC公司1 DM-3501.机器人接口及控制连接附件1水冷气保焊枪及电缆1循环冷却水箱1用于焊枪冷却（国产品牌）4一体式清枪、剪丝装置 BRS-CC1德国 BINZEL 公司5机器人行走床身1机器人安装行走架1外部轴驱动，到位精度高行走床身安装底座1齿轮齿条传动，直线滑轨导向6头尾式单轴变位机1固定式主动头架1外部轴驱动，与机器人本体随动随动式从动尾架1尾座可根据工件长度调整位置；变位机安装床身底座1型材焊接而成翻转架及工装夹具1实现工件的快速装夹及定位；7半开放式安全围栏18控制柜及焊接电源放置架19PLC+触摸屏电气集成控制系统1 PLC+触摸屏系统程序控制器1三菱 PLC+工业触摸屏集中操作盘1独立组合 PLC控制控制电缆、电缆拖链线槽等110随机资料13.2 设备主要参数设备可焊最大工件重量400kg设备可焊工件最大长度3500mm机器人行走速度25m/min机器人位移行程500mm变位机翻转翻转速度84RPM最大焊接电流350A翻转定位精度（ R=500）0.1mm机器人行走精度0.1mm4、设备主要部件说明.货箱栏板焊接机器人站由焊接机器人系统、机器人焊接系统、机器人行走床身、头尾座式单轴变位机、焊接夹具、半封闭式安全围栏、控制柜及焊接电源放置架以及电气控制系统组成。设备布局如下图：半开放式安全围栏机器人移动机器人及行走床身焊枪夹持机器人控制放置架变位机翻变位机翻焊接工件转尾座转头座及夹具4.1 焊接机器人系统见附录 1： 焊接机器人系统介绍 。4.2 机器人焊接系统见附录 2： 机器人焊接系统介绍 。4.3 机器人外部轴系统机器人外部轴系统主要由交流伺服电机（机器人外部轴） 、伺服包、电机电缆及外部轴控制软件组成。该部套全部采购机器人供应公司（日本 OTC）产品，包括可协调控制的交流伺服电机、减速器、伺服驱动包、外部轴控制软件、电机电缆其它附件。该机器人工作站共配备两套外部轴系统，分别作为两个焊接工位的驱动单元。机器人外部轴系统的主要作用：按系统控制器程序设定将工件旋转和机器人本体移动与机器人本体 6 关节运动实现联动，以满足工件复杂焊缝的焊接。4.4 机器人行走床身机器人行走床身由机器人外部轴驱动，其中行走外部轴以机器人系统第7 轴的方式，扩展机器人的可达范围，移动导轨的有效行程为 2.5 米。根据工件的焊接情况，建议焊丝形式采用桶装焊丝形式，考虑送丝的可行性本方案将送丝桶与机器人一起移.动。机器人移动导轨由移动导轨安装底座、机器人行走安装架组成；其中安装底座由型材焊接加工而成，具有变形小，精度高等优点；机器人行走安装架主要实现机器人的安装和行走，由高精密齿轮齿条副传动，直线滑轨导向。焊接机器人机器人行走台车桶装焊丝机器人移动导轨示意图4.5 头尾座式单轴式变位机头尾式单轴变位机的驱动单元为机器人外部轴马达（MTC1200），它作为机器人系统的第 8 轴与机器人实现联动。主要由固定式主动头架、移动式从动尾架、翻转架及工装夹具组成。焊接工件从动尾架固定式主动头架翻转架及工装夹具变位机固定式主动头架实现翻转架及工件在焊接过程中的翻转，动力源为交流伺服电机（机器人外部轴），经一个高精密低背隙行星齿轮减速器和翻转轴系传动实现翻转动作，并与机器人实现协调联动。.移动式从动尾架由从动尾架及尾架移动机构组成，其中从动尾架与固定头架组成变位主体，实现翻转变位动作，从动尾架为无动力端；主要由从动尾架焊装、回转轴系、及导电机构组成。针对不同长度规格工件的焊接，需调整从动尾架的位置，该设备采用手动方式，到位后人工手动锁死。焊接工装夹具用于焊接时工件的精确定位和夹紧。工件定位夹紧方式采用外形定位，手动夹紧方式。焊接工装夹具具有唯一性，针对不同品种及规格工件的焊接，本设备需调整或跟换相应焊接工装夹具。对工件的要求：批量尺寸偏差1.5 mm。4.6 半封闭式安全围栏大挖斗杆焊接机器人工作站的工作区域设置一个半开放式安全围栏，在防护围栏进口处设置安全光栅检测， 以免操作者在机器人工作时误入焊接区域， 造成安全事故。安全围栏整体采用拼接式，各分接单元由型材焊接而成，具有美观大方，牢固可靠等优点。安全围栏在设备操作位处为开放结构，其余位置封闭，在半开放式安全围栏的侧方设置有检修门，以便于设备调试及检修人员进入设备内部。4.7 控制柜及焊接电源放置架机器人控制箱、焊接电源、冷却循环水箱、主控制柜以及控制附属箱柜等都放置在机器人控制放置架上，放置架安装在半封闭式安全围栏后部，由型材焊接而成.4.8 控制系统本系统由控制柜、操作盒及连接电线组成。电气控制系统特点：工作站由焊接机器人系统、传感系统及外围设备等部分组成，为完成焊接任务需要协同控制。外围设备采用PLC 控制，并且与机器人控制系统进行通讯。 PLC采用日本三菱系列， 包括触摸显示屏在内的操作平台，可以显示整个工作站的工作情况和进程，具有手动、自动、示教、测试等功能模式。针对不同的工件，可设置不同的焊接程序并编号，进行预约，在焊接时从触摸屏上直接调用对应的焊接程序进行焊接。采用调整 ( 手动 ) 和自动焊接两种控制方式。PLC可编程控制器、调速、显示、照明各部分采用各自的电源，相互之间完全隔离，控制器可靠性明显提高。5、设备操作流程：人工将装配并定位点焊完成的工件装夹到变位工位夹具上，按位于安全围栏外部的操作台上的双启动按钮，机器人到位开始对工件按焊接工艺规定的焊接顺序和焊接.参数进行焊接， 在机器人焊接过程中， 机器人行走机构和变位机配合机器人本体动作，使工件焊缝处于最佳焊接位置。其它事项说明1. 设备运行环境该产品应室内安装，放在避免阳光直射、避雨、干燥通风、无粉尘的环境中，尽量避免严重影响设备使用的气体蒸汽、化学沉积、霉菌及其它爆炸性、腐蚀性介质，并应远离剧烈震动和颠簸的场合。电网电压波动： 10%（当电网频率为额定值时）电网频率波动： 1% （当电网电压为额定值时）周围空气温度范围焊接时0 402设备制造执行标准符合GB/T8118-1995 电弧焊机通用技术条件GB6988-86 电气制图GB4064-1983 电气设备安全设计导则GB/T1184-1996 形状与位置公差GB/T 1800.3 1998极限与配合GB4884-85 绝缘导线的标记GB/T3384-92 机电产品包装通用技术要求3 .制作及设备安装、调试3.1. 设备基础、配电柜由买方自制；3.2. 设备基础由卖方提供图纸，买方按图施工制作；3.3. 设备安装、调试由卖方负责，买方配合安装。4. 技术服务4.1.整机质保期为终验收后12 个月；在质保期期间，我方将免费提供相关技术服务。4.2. 设备最终验收后，设备的保修期为1 年，免费提供零件及服务，服务应及时有效。在接到用户故障信息后要求4 工作小时内响应， 3 个工作日内到达甲方现场。4.3.我方将建立详细用户档案，当设备质量保证期过后，依然能提供广泛而优惠的技术支持、接受咨询及设备备件的供应。5. 提供的随机资料a. 基础图 1 套；.b. 设备总装示意图 1 套；c. 设备电气资料（原理图、接线图、程序梯形图）1 套；d. 设备说明书 1 套；e. 设备维护保养手册 1套；f. 备品备件及易损件清单 1 份；g. 出厂检验报告及合格证各1 份；h. 保修单 1 份。i. 发货清单 1 份6. 设备交货期合同生效后 100 工作日具备预验收条件。7、包装、运输7.1.包装：简易 / 木箱包装；7.2 运输：（国内交货地）汽运。8. 验收及培训8.1 预验收预验收地点：预验收在卖方生产现场进行；用户提供合格产品试件；签定预验收报告；预验收标准：按照技术协议的要求及国家有关标准进行。8.2 终验收终验收地点：买方生产车间；终验收标准：按照技术协议的要求及国家有关标准进行；在规定时间内若因买方原因无法正常进行终验收项目，视为卖方设备已通过终验收。8.3 培训在预验收和终验收期间， 由卖方负责对买方的工程技术人员及操作工进行设备操作、维护保养等方面的培训。.附录 1： 焊接机器人系统介绍（1）、机器人本体AII-V6型机器人为 6 轴关节式机器人，采用的新型交流伺服电机具有结构紧凑、高输出、响应快、高可靠性等特点，从而使机器人本体紧凑灵活，具有较大的运动空间、更好的稳定性和较高的重复定位精度。AII-MV6L 型机器人技术数据如下表：名称AII-V6构造垂直多关节形轴数6最大可载能力6kg位置重复精度 0.08mm (Note 1)驱动系统AC伺服马达驱动容量5200W位置数据反馈绝对值编码器1 轴340 ( 170 )2 轴100 ( 50 ) (Note 2)255 (-155 +90)动作范围3 轴375 (-170 +190 )4 轴360 ( 180 )5 轴280 (-50 +230)6 轴720 ( 360 )1 轴2.88 弧度 /s(150 /s)2 轴2.88 弧度 /s(160 /s)最大速度3 轴3.05 弧度 /s(170 /s)4 轴6.11 弧度 /s(340 /s)5 轴5.93 弧度 /s(340 /s)6 轴9.08 弧度 /s(520 /s)回转11.8Nm允许扭矩弯曲9.8Nm荷载能力扭转5.9Nm回转0.30kg m2允许惯性矩弯曲0.25kg m2扭转0.06kg m2机器人动作范围截面面积6.43m2340周围温度，周围湿度0-45 、 2080%RH(无压缩 )本体质量260kg第三轴可载能力12kg (Note3)安装方法地面 , 侧挂, 吊装原点复元不需要本体颜色臂:白色, 基座:蓝色.（2）、机器人控制系统AX-21机器人控制柜的控制是基于Intel公司的处理器开发的，采用WindowsNT技术的智能运动控制系统。全数字伺服模块给机器人的6 个关节的交流伺服电机提供驱动电源，有能力提供多达54 个伺服电机轴同步协调控制，完成直线插补和圆弧插补。采用友好和简易的编程界面， 图标式按键，使操作人员更加易学和舒适。分布式硬件结构和精简指令集软件能保证严格的时序和任务的执行。记忆容量达到160000 步，外部 I/O点可达 32 点。开放式结构，可以与Ethernet 、 Device-net等网络进行连接。另外，带有过滤网的自循环通风系统可以保证在 0 50范围内正常工作。技术规格：控制硬件多个 INTEL CPU分布式硬件结构存储器紧凑式闪存卡最大存储步数160,000 步可存储出程序数量9999 个通讯接口RS232（PC标准串行接口），打印机接口I/O 总线系统DEVICE-NET和 CAN BUS现场总线数字输入16 个，可扩展数字输出16 个，可扩展输入电压3相 200V 10% 5060Hz功率7KVA系统参数最多可控联动轴54 个最多可控联动机器人数量2个机器人轴6个，数字式伺服控制可连接焊机数2台安全等级IP23自动监控各轴工作范围，冷却水，电弧等重量80kg外形尺寸558*503*865（3）、示教编程器机器人系统配有大屏幕 彩色 LCD显示的编程器，操作与编程简单明了，具有在线焊接参数修改和故障自诊断显示功能。可转换中/ 英文显示方式，方便操作者。并且安装有 dead man开关，其一步保证安全。可以进行摆动模式，摆动波形的编辑可以进行焊接参数和焊接电流、电压波形的实时显示和参数修改。.可以进行多窗口显示。（例如，可以进行程序、参数、输入、输出的同时显示）可以进行内部 SOFT-PLC的梯形图编程，不同其他机器人的语句表编程。使编程更加直观，更加易于掌握。可以显示电机速度变化波形，利于维护人员进行维修和服务技术规格：显示彩色液晶大屏幕重量1.5kG编程在线示教，离线编程（需另配软件）插补点对点，直线，圆弧插补时间11ms坐标系轴坐标 直角坐标 焊枪坐标 工作坐标伺服控制循环时间1 ms通过点可编程特殊控制功能程序平移 焊接顺序 外部轴转动 系统同步控制 自动重复引弧等(4) 、附加功能介绍：考虑到工件装配公差可能出现的偏差，在焊接时需要进行焊缝跟踪寻位来实时校正轨迹。安装了这些装置后，也提高焊接自动化水平，提高轨迹的精确度和焊缝的质量，减少操作人员的介入。在本机器人工作站方案中，配备了焊缝起始点寻位装置和电弧焊缝跟踪传感器系统功能。4.1 焊缝始端寻位装置该工作站配备焊缝始端寻位装置。焊缝始端寻位对于公差较大或装配精度较差的工件是必不可少的。寻位装置有一个线包，可产生几十伏电压。寻位就是通过焊丝接触工件发生瞬间短路，即机器人系统发现实际工件焊缝该点的空间三维坐标，通过这种方式，机器人系统检测多个点后，根据这几个点进行计算得出偏差值，用该偏差值修改原示教焊缝的位置数据，从而得出实际焊缝起始点的位置。在寻位过程中，可确定工件表面上参考点的实际位置与编程位置之间的偏差，相应的切割程序即得以修正。此寻位功能可用于任何数目的单个点、切割程序段或整个程序的校正。.4.2 电弧焊缝跟踪传感器系统该工作站配备焊缝电弧焊缝跟踪传感器系统。电弧传感跟踪焊缝实时校正焊接路径，以适应焊缝位置的变化。通过一个扩展的控制单元，可以测量到焊接电流在焊接过程中的变化，专用的软件程序使得计算机可以在焊接角焊缝和V 型焊缝的过程中处理因电弧摆动而产生的数据，指明焊缝的确切位置并相应修正程序路径。独到的控制系统能够控制焊丝从导电嘴伸出的长度在任何动态运行情况下永远保持恒定长度，并与焊接开始时的测量值相同。这样除了保证焊接过程中电弧稳定外，最显著的优点是避免导电嘴的烧损。( 采用此方法，既不必修改焊接参数，也不必改变焊接系统的配置，更不必修正存储于焊接程序中的焊枪与工件的距离) 。效果编好 的焊缝P2prog纠正 距离P1P2real焊缝 跟踪；编程 和实际焊接 的分歧。纠正 过来的 焊缝功能原则实现编好的横过焊缝的和实际摆动的焊缝中 心焊接能M ax.能量的波动量M in.主要能量测量电弧长度LI BO 卡PCI插 入板 运算的变动表示焊接能量 在变动 。通过传感接口改变系统参数角焊缝摆焊示意4.3 清枪剪丝机构剪丝清嘴装置对于机器人上长时间进行焊接的焊枪来说， 是非常必要的。 进行剪丝清嘴时，一般编制一个专门的程序。当焊枪到达剪丝位置后，自动控制送丝及剪丝动作。当焊枪到达清嘴位时，开关检测焊枪是否到位，锁定焊枪后，由气缸推动旋转刀片对喷嘴内部粘附的飞溅进行清理。该装置放在机器人的一侧。机器人可以最舒适的姿态进行剪丝和清嘴。优点：清枪站的喷硅油装置采用了喷嘴喷射， 使硅油能更好地到达焊枪喷嘴的内表面， 确保焊渣与喷嘴不会发生死粘连。清枪喷硅油装置设计在同一位置， 机器人只要一个动作就可以完成喷硅油和清枪的过.程。在控制上清枪喷硅油装置仅需要一个启动信号，它就可以按照规定好的动作顺序启动。剪丝装置采用焊枪自触发结构设计，不需要再使用电磁阀对它进行控制，简化了电气控制。清枪前清枪后.附录 2：焊接系统介绍全数字化逆变 CO2/MAG焊接电源 DM-350是日本 OTC公司生产的机器人专用焊接电源，该焊接电源的体积小，并采用一体化设计，焊接参数精确稳定。具有如下技术特点：具有先进的控制方式，飞溅小，焊缝成型美观，焊接质量好。通过焊接电流电压的数字化反馈，可以对弧长进行精确的控制，即使焊丝伸出长度发生变化，也可以保证弧长不变。焊机还具有收弧回烧功能，减小焊丝端头小球，保证 100%引弧成功率。内部存储标准焊接规范参数，操作人员调用焊接参数，选择更方便。数字显示焊接电压、焊接电流等参数。机器人控制系统通过焊机内置的 CAN-BUS接口与其相连，在示教盒上可完成各种焊接参数的输入，实时显示焊接参数，并且在焊接过程可实现不停弧变化参数。采用 CM-7401四轮送丝机，保证送丝的稳定性，可靠性。附属设备包括焊枪把持器（带防碰撞传感器）、管线支撑架、相关电缆及管线技术参数：型号DM350额定输入电压三相 380V 10% 50 Hz额定输出电流30500A负载持续率100%机器人接口内置 CAN-BUS接口.