莫托曼MA1400焊接机器人技术方案

1、 目录一.焊接系统构成介绍2二. MOTOMAN-MA1400N机器人本体介绍3三.机器人控制柜及示教盒说明73.1机器人控制柜（DX100）：73.2机器人示教编程器（PP）：10四.焊机MOTOMAN-EL35011五.Tool Sight145.1.TOOL SIGHT 结构155.2.TOOL SIGHT 原理155.3.TOOL SIGHT 操作方法16六.清枪剪丝装置186.1概述186.2技术数据18七 弧焊机器人系统标准功能说明197.1MOTOMAN 弧焊机器人的主要特点197.2焊接机器人的标准功能介绍20八.弧焊工作站安装环境条件及动力资源要求24九.技术培训及售后服务2

2、59.1技术培训259.2质量保证期和质量保证范围259.3售后服务251 河南大道机器人自动化系统有限公司一.焊接系统构成介绍(1) 机器人本体 ( 2) 防碰撞传感器(3) 焊枪把持器(4) 焊枪(5) 焊枪电缆(6) 送丝机构(7) 送丝管(8) 焊接电源(9) 功率电缆()(10) 送丝机构控制电缆(11) 保护气软管(12) 保护气流量调节器(13) 送丝盘架(14) 保护气瓶(15) 冷却水冷水管(16) 冷却水回水管(17) 水流开关(18) 冷却水箱(19) 碰撞传感器电缆(20) 功率电缆()(21) 焊机供电一次电缆(22)机器人控制柜YASNAC XRC(23) 机器人示

3、教盒(PP)(24) 焊接指令电缆(I/F)(25) 机器人供电电缆(26) 机器人控制电缆(27) 夹具及工作台（须根据工件设计制造）二. MOTOMAN-MA1400N机器人本体介绍 该工作站选用的 MOTOMAN-MA1900N机器人是当今世界最先进的弧焊专用机器人，它的动作速度、精度及可靠性体现了机器人的先进水平。它与高性能的 DX100 控制柜及配备 6.5"LCD 彩色显示触摸屏的示教编程器的结合，提高了机器人的可操控性，使您的机器人作业系统更加完美。其先进技术如下所述： 本系统中选用我公司的属于当今世界最先进的弧焊专用机器人 MOTOMAN-MA1900N，如右图所示，

4、其主要特点如下：1)同级别机器人中运动性能最好与旧机型相比，MOTOMAN-MA 系列机器人具有更快的轴动作速度。 轻型机体和具备轨迹精度控制及振动抑制控制的DX100 控制柜的有机结合，减弱了机器人启动和停止瞬间的颤动，从而缩短了机器人的运行周期。 2)可焊工件的范围变大 MOTOMAN-MA 系列机器人将焊丝、焊枪电缆和冷却水管内藏于机器人手臂内，消除了焊枪电缆与工件和周边设备的干涉。没有了电缆的干涉，MA机器人可以实现以前被认为比较困难的工件内部的焊接、连续焊接和圆周焊接。3)送丝顺畅 送丝机构安装在最佳位置，焊丝送入焊枪电缆内时比较平直，腕部 B 轴仰起时焊枪电缆仅有轻微的弯曲。这些改

5、进大提高了焊接质量。4)工作范围大并且本体结构设计紧凑 送丝机的外形尺寸减小及安装位置的优化使送丝机与周边设备的干涉半径降低,仅为R325mm，而最大可达半径为 R1434mm。【EA1900N 机器人操作机功能参数说明】 结 构垂直多关节形（6 自由度）最大动作范围S 轴（回旋）±180°L 轴（下臂）+155°，-110° U 轴（上臂）+255°，-165°R 轴（手腕回旋） ±150°B 轴（手腕摆动） +180°，-45°T 轴（手腕回转） ±200°最大动作速度S

6、 轴2.96rad/s，170°/sL 轴2.96rad/s，170°/sU 轴3.05rad/s，175°/sR 轴5.93rad/s，340°/sB 轴5.93rad/s，340°/sT 轴9.08rad/s，520°/s允许力矩R 轴8.8N·mB 轴8.8N·mT 轴2.9N·m允许惯性力矩(GD2/4)R 轴0.27Kg·mB 轴0.27Kg·mT 轴0.03Kg·m重复定位精度±0.08mm负载质量3 Kg电源容量2.8 kVA本体质量280Kg安装环境

7、温度045°湿度2080%RH(不能结露)振动4.9m/s2以下其他* 避免易燃，腐蚀性气体、液体 * 勿溅水、油、粉尘等 * 勿近电气噪声源【EA1900N 机器人操作机工作范围示意图】三.机器人控制柜及示教盒说明 3.1机器人控制柜（DX100）： 机器人控制柜 DX100（如图所示），主要由主控、伺服驱动、内置 PLC 等部分组成。除了控制机器人动作外，还可以实现输入输出控制等。主控部分按照示教编程器提供的信息，生成工作程序，并对程序进行运算，算出各轴的运动指令，交给伺服驱动；伺服驱动部分将从主控来的指令进行处理，产生伺服驱动电流，驱动伺服电机；内置PLC 则主要进行输入输出控

8、制。控制柜在机器人进行作业的时候，通过输入输出接口，给焊机发出焊接指令，并监控焊机的工作情况。同时还对周边装置进行控制。其主要功能如下： ARM(高级机器人动作)控制 * 多轴复合系统控制； * 高精度轨迹控制；* 最佳加速减速控制； * 减震控制； * 轨迹恒定性控制； 这种高级控制有助于：提高工作质量、缩短空行程时间、减少系统中断、缩短示教时间、安全性提高。 转角高速作业精确控制 机器人的轨迹控制得到改进，速度变化控制在最低范围。此外，还运用了诸如快速接近以缩短空行程时间的最优化功能。 机器人自身碰撞检测功能 这种功能可以有效地对机器人与外部设备的碰撞进行检测，并立即停止机器人的运行，以保

9、护机器人及被碰设备免受损害。 为了区分机器人是发生了碰撞还是正常工作时有较大的动载荷，可以预先对碰撞强度判定标准进行设定。机器人随时对所受载荷进行检测，当载荷值超过设定标准后，就判断为发生了非正常碰撞而立刻停机。这个判定标准在碰撞水平文件中设定，共有 9 个文件可用。 在一个作业程序中，还可根据作业的性质，随时改换碰撞强度的判定标准。也就是说，在一个程序中，在不同的程序段，选用不同的标准，即在程序中使用“SHCKSET”命令修改设定标准。例如，进行装配作业时，因为机器人的操作力比较大，将判定值适当设置大一点，以免出现误判断。而在非接触作业中，可以将判定值设得小些，可以很灵敏地检测出意外的碰撞，

10、起到很好的保护作用。客户还可以根据具体情况决定碰撞检测功能是否有效。当检测到碰撞发生停机后，可以很方便的进行复位，在排除了碰撞原因后，使机器人可以继续运行。【DX100 控制柜技术规格】 DX100 控制柜构 造直立密封型尺 寸标准尺寸（在有外部轴追加时尺寸有所不同）冷却系统间接冷却概略重量标准重量周边温度0 +45(运转时) -10 +60(运输保管时)相对湿度最大90%，不允许结露电 源3相AC200/220V(+10%-15%)，50/60 Hz接 地接地阻抗：100 或以下，专用接地系统输入输出信号专用信号(硬件)：输入:17， 输出: 3 通用信号(标准)：输入:40， 输出:40

11、通用信号(选项)：输入:1024，输出:1024位置控制绝对值编码器驱动系统AC伺服用伺服系统加减速控制软件伺服控制存储容量60,000步，10,000条指令最多10,000步梯形图扩展槽PCI:主CPU2槽，伺服CPU1槽LAN（连接到上位机）1（10BASET/100BASETX）涂装颜色芒塞尔值5Y7/1(参考值)接 口RS-232C：1通道【NX100 控制柜的功能说明】示教盒操作坐标系选择关节、直角/圆柱、工具及用户坐标系示教点修改插入，删除或修改(可独立修改机器人轴和外部轴)点动操作可实现轨迹确认单步前进，后退，连续行进速度调整在机器人工作中和停止中均可微调定时器设定设定单位0.0

12、1秒快捷功能直接打开功能接口CF卡插槽（示教编程器上）RS-232C(控制基板上)应用弧焊、点焊、搬运、通用及其它安全措施基本安全标准JIS(日本工业标准)安全速度设定可实现安全保护方式通过信号触发进行慢速再现干涉监视领域S轴干涉监视(扇形)，立体空间干涉监视自诊断功能报警两个系统(轻故障，重故障)，故障分类和数据显示用户报警显示能显示周边设备报警信息机械锁定对周边设备进行运行测试(机器人不动作)门互锁MCCB置于“OFF”位时，可开安全门维护功能累计运行时间显示控制电源接通时间，伺服电源接通时间，再现时间，操作时间，工作时间报警显示报警内容及以往报警记录输入/输出诊断可模拟使能/使不能的输出

13、工具常数校准使用主机具进行工具尺寸的自动校验（自动生成）编程功能编程方式菜单引导方式程序语言机器人语言：INFORM动作控制关节运动、直线及圆弧插补、工具姿态控制速度设定功能百分比设定(关节运动)，0.1mm/s设定(插补)，角速度设定(工具姿态控制)程序控制命令跳转命令，调用命令，定时命令，机器人停止，机器人工作中一些命令的执行变量全程变量、局部变量变量类型字节型、整数型、双精度型、实数型、位置型输入/输出命令离散输入/输出控制、模拟输出控制、组方式输入/输出处理3.2机器人示教编程器（PP）： 示教编程器是操作者与机器人间的主要交流界面。操作者通过示教编程器对机器人进行各种操作、示教、编制

14、程序，并可直接移动机器人。机器人的各种信息、状态通过示教编程器显示给操作者。此外，还可通过示教编程器对机器人进行各种设置。其特点如下： * 材质：强化塑料外壳（含护手带）* 操作键：下拉菜单键、选择键、轴操作键、数字/应用键、急停按钮、安全开关等。* 便于监视触摸屏：清晰且易于阅读的显示屏LCD 6.5宽。* 中文显示及中文资料更有利于中国的操作者掌握机器人操作技巧。* 十字光标键提高了操作性：眼睛不必离开显示屏，即可进行菜单选择，不必改变手与手指的位置即可实现顺序操作。 * 可视菜单引导系统：菜单基于作业对象、采用图标显示、下拉菜单与视窗软件类似。* 焊接专用键的设计，方便了操作者编制作业程

15、序。* 机器人示教盒的操作界面能够任选中/英/日中的任意文字，且两种文字可方便切换。* 机器人系统说明备有中文技术资料，极大地方便了操作者学习和使用。【DX100 机器人示教盒技术规格】DX100 示教盒材 质强化塑料外壳（含护手带）尺 寸199(宽)×338(高) ×60(厚)重 量1.32kg操作键下拉菜单键、选择键、轴操作键、数字/应用键、急停按钮、安全开关显示屏中/英文显示6.5英寸彩色屏幕触摸屏640×480像素采用背照光，使液晶画面更容易看清按钮配备模式转换、伺服准备、启动、暂停、急停四.焊机MOTOMAN-EL350 MOTOWELD-EL350 是

16、数字式逆变控制的多功能自动焊接电源，可以实现CO2气体保护焊、MIG 焊及 MAG 焊，适合于普通碳钢、不锈钢及铝材的焊接。 该焊接电源专门为弧焊机器人而设计，有 MOTOMAN 机器人的专用通讯控制接口。 引弧成功率高、防粘丝功能强，使焊接生产率大提高。 焊接电源内可以追加始端检出电路板，以协助完成焊接始端检出。 【主要特点】 * 可以实现用于脉冲焊接的最佳波形 应用焊机内附的数据库，可以针对各种厚度的普碳钢或不锈钢工件来设定焊接电流和电压的波形。 * 起弧和熄弧的焊接质量得到提高 送丝机构借助编码器可以用作无飞溅起弧。弧坑自动填充功能可以使 EL350焊接出无焊趾裂纹的平滑焊缝。 * 焊接

17、时的飞溅极少 通过控制焊接电流和电压的波形，并且在熔滴过渡时，通过 DSP 的高速处理，可以迅速检测熔滴短路的瞬间，从而对电弧的能量输出进行控制，使熔滴能够自然地过渡到熔池中，实现极少飞溅的短路焊接。 * 可以使用稳定的脉冲实现高质量的焊接。 * 无论是低电流焊接，或高电流焊接都可以取得高质量的焊缝。规格参数焊接电源名称MOTOWELD -EL350焊接电源型号YWE-EL350-2EC额定输入电压、相数V380V±10%，三相额定周波数Hz50 / 60 通用额定输入KVA15.6KW13.6额定输出电流A30 350 （与焊丝直径相关）额定输出电压V12 36（与焊丝直径相关）负

18、载持续率%60（以10min为周期）送丝机构标准配备印刷型伺服电机送丝（两轮）、也可采用伺服焊枪使用的小惯量电机，和四轮驱动伺服电机。输出设定(模拟量输入)V014V（面板设定电压、电流/送丝速度）焊接方法CO2焊接，MAG / MIG焊接，短路焊接，脉冲焊接适用母材普碳钢，不锈钢，铝材(可选择“焊接法”)焊接电压设定方法可通过面板按钮切换“一元”/“ 个别” 方式用户文件文件数：3个，可切换“面板/机器人”控制接触引弧功能D2参数的2、3、4设置为有效电流/电压波形控制通过变更用户文件中的P参数可以实现“异常”输出在“机器人侧”时断弧发生时输出（面板显示内容）引弧控制针对每种焊接方法切换，通

19、过调整参数实现接触引弧功能可以通过参数更改实现保护气调整时间秒20秒（通过面板可设定，最大60000秒）保护气提前送气时间 秒0.06秒（通过面板可设定，最大65秒）保护气滞后停气时间秒0.5秒（通过面板可设定，最大65秒）粘丝监视时间秒0.2秒（通过面板可调整范围：0.2 0.6秒）送丝渐停速度m/min3秒: CO2短路焊接（可调范围：1.5 6秒）2秒: MAG/MIG短路焊接、脉冲焊接（可调范围：1 4秒）电弧监视用的输出可通过机器人输出电流、电压，其它的模拟量需通过输出端子台机器人接口板参考“机器人接口板信号说明”始端检出电压(选项) V波峰值220±20%（仅全波整流波形

20、）外形尺寸（宽×长×高）mm371（宽）×690（长）×645（高）（包括螺钉及吊环）质量Kg67焊接电源标准配备组成名称型号说 明焊接电源主机YWE-EL350-2EC380V，三相送丝机构YWE-WF310MELC2 轮送丝机构（标准）送丝机构供电电缆5m送丝机构编码器电缆5m“+”侧焊接电缆60mm2×5m焊接电源送丝机构“”侧焊接电缆60mm2×5m焊接电源工装夹具保护气软管内孔6×8m送丝装置上的电磁阀保护气瓶焊枪枪颈TK-308-RR-N日本 TOKIN焊枪电缆日本 TOKIN（长度随机器人型号定）与机器人相关的

21、焊接电源配备清单名称型号说 明焊枪把持器防碰撞传感器MOTOMAN用包括带接头的电缆防碰撞传感器电缆10m机器人控制柜 NX100送丝机构安装基板 不同型号的机器人有区别焊接指令电缆4m焊接电源机器人控制柜 NX100送丝管N35-3, 3m 长送丝盘架送丝机构气体流量调节器送丝盘架管线支架五.Tool Sight Tool Sight 是Motoman 弧焊机器人专用的一种光学检测系统，该系统可在生产过程中随时检测焊枪工具尖端点，纠正由于焊枪碰撞等原因而导致的机器人轨迹偏差。相对于手工纠偏，有快速准确，操作简单的优点。5.1.TOOL SIGHT 结构5.2.TOOL SIGHT 原理 焊枪

22、发生碰撞后会使机器人程序点发生偏移，原因是工具尖端点发生了改变。TOOL SIGHT 提供了两个宏命令STSIGHT 和TLSIGHT ，可以自动检测工具尖端点的偏移量，校正工具文件。当工具文件校正后，通过执行 PMT 功能，就能自动把整个程序中该工具变形前的位置数据转变为工具变形后的位置数据。 其中，STSIGHT宏命令的作用是初始化TOOL SIGHT，TOOL SIGHT 工具内有两束光，称为光轴 X和光轴 Y，两轴相交处称为原点，STSTGHT 宏程序中，通过搜索功能，记录下焊枪体及焊丝与光轴 X、光轴 Y 和原点相接触时的位置数据，存储在位置变量中。 TLSIGHT 宏命令的作用是检

23、测工具尖端点的偏移量，校正工具文件。在TLSIGHT 宏程序中，也是通过搜索功能，得到焊枪体及焊丝与光轴 X、光轴 Y 和原点相接触时的位置数据，与 STSIGHT 宏程序中保存在位置变量中的数据进行比较，计算出工具尖端点的偏移量，从而对工具文件进行相应的修改。 5.3.TOOL SIGHT 操作方法 在原程序中加入 TOOL SIGHT 功能的方法是：在程序执行前，先初始化 TOOL SIGHT；然后在程序末尾判断工具尖端点是否改变，如果工具尖端点发生改变，则检测偏移量，修改工具文件，执行 PMT命令。具体流程如下：六.清枪剪丝装置6.1概述 清洗工作站 BRS-CC是 MIG/MAG-自动

24、焊接系统中必需的装置，用于清洁焊枪喷嘴内部飞溅并且向喷嘴内部喷防飞溅液，以便延长焊枪的使用寿命和维修的间隔时间。 清洗工作站 BRS-CC 包括三个相互独立的工作单元：1.清洁单元BRS-LC； 2.喷雾单元VI ；3.剪丝单元DAV。6.2技术数据 一般数据重量：约16kg 工作环境温度：+5+50 压缩空气进气口 进气口接头：G1/4“进气管内径：至少6mm 额定压力： 6 bar 工作压力： 68 bar 接线端子 4个两位五通单电控电磁阀 控制电压：24V DC 功率：4.5W 1 个感应接近开关(PNP） 工作电压：10-30V DC 允许最小驻波系数：Vss<10% 持续电流

25、：最大200mA 电流消耗：约4mA（24V） 电压降：约1.2V（200mA）七 弧焊机器人系统标准功能说明 安川电机 MOTOMAN 弧焊机器人具有非常实用的焊接功能，使操作者可以根据焊接工艺的要求灵活使用。 7.1MOTOMAN 弧焊机器人的主要特点 1)弧焊机器人通过专用的弧焊基板 XEW 与所配套的焊接电源进行通讯，有 2 路模拟量通道实现电流及电压参数的实时传输，这样，就可以方便地实现焊接过程中的焊接电流和电压的更改； 2)弧焊机器人有专门的焊机特性文件设定焊接电流/电压值与焊接电流/焊接电压指令值之间的对应关系，操作者可以直观地设定使用的焊接电流（A）/电压（V）值。 3)弧焊机

26、器人可以提供 48 个引弧条件文件、12个熄弧条件文件可以对每条焊缝分别设定不同引弧和熄弧条件。 4)MOTOMAN 弧焊机器人具有“弧焊管理功能”，可以对导电嘴的更换及清枪等机器人的焊接辅助工作进行管理。 5)MOTOMAN 弧焊机器人的示教盒具有焊接专用操作键（如右图示），在输入焊接指令、送丝、退丝等操作时非常方便。6)在再现模式下，可以在焊接进行的同时实现焊接电流/焊接电压的调节，这样，可以大大缩短焊接规范的调整时间。 7.2焊接机器人的标准功能介绍 1)再引弧功能 在工件引弧点处有铁锈、油污、氧化皮等杂物时，可能会导致引弧失败。通常，如果引弧失败，机器人会发出“引弧失败”的信息，并报警

27、停机。当机器人应用于生产线时，如果引弧失败，便有可能导致整个生产线的停机。为此，可利用再引弧功能来有效地防止这种情况的发生。 再引弧实现的步骤如下图所示。与再引弧功能相关的最大引弧次数、退丝时间、平移量以及焊接速度、电流、电压等参数均可在焊接辅助条件文件中设定。 2)再启动功能 因为工件缺陷或其它偶然因素，有可能出现焊接中途断弧的现象，并导致机器人报警停机。如果利用再启动功能可有效地防止这种情况的发生。 利用再启动功能后，按照在焊接辅助条件文件中指定的方式继续动作。断弧后的再启动方法有以下三种，如下图所示。在焊接辅助条件文件中，能设定再启动时的电流、电压、速度，以及在断气或断丝时的再启动方法等

28、。 3)自动解除粘丝功能 对于大多数的自动焊机来说，都具有防粘丝功能。即：在熄弧时，焊机会输出一个瞬间相对高电压以进行粘丝解除。尽管如此，在焊接生产中仍会出现粘丝的现象，这就需要利用机器人的自动解除粘丝功能。自动解除粘丝功能也是利用一个瞬间相对高电压以使焊丝粘连部位爆断。至于自动解除粘丝的次数、电流、电压、时间等参数均可在焊接辅助条件文件中设定。自动解除粘丝功能的实现步骤如下图所示：4)焊接条件文件 焊接条件文件的利用简化了程序的编写，便于焊接规范参数的修改。其包含引弧条件文件（最多能输入 48 个）、熄弧条件文件（最多能输入 12 个）、焊接辅助条件文件（可输入 1 个）共三种（如下图示）。5)焊接规范参数渐变功能 为了适应铝材、薄板以及其它特殊材料的焊接，MOTOMAN 机器人还具有焊接规范参数渐变功能，即在某一区段内将电流/电压由某一数值渐变至另一数值。示意说明如下图所示。6)摆焊功能 摆焊功能的利用提高了焊接生产效率，改善了焊缝表面质量。摆焊条件可在摆焊条件文件中设定，例如：形态、频率、摆幅以及角度等。摆焊条件文件最多可输入 16 个。摆焊的动作形态有单振摆、三角摆、L 摆，并且其尖角可被设定为有/无平滑过渡。右图为摆焊的动作形态示意图。摆焊动作的一个周期可以分为四个或三个区间，如