焊机底座机器人焊接工作站

1、方案编号：SHWS_ 20110818001上海xx成套开关制造有限公司弧焊电源底架机器人焊接工作站方案设计单位：上海xx自动化焊接技术有限公司日 期：2011年8月18日前 言1、 本公司属于发那科中国公司授权系统商，本公司在国内参于所有机器人系统集成业务活动，只限于日本发那设科机器人品牌，而且是唯一的；2、 此方案的编写与设计是根据提供信息方提供的产品三维数模，但信息资料未体现产品产量数值，本自动焊接系统工位布局可根据实际焊接产量稍作调整；3、 用户对我公司集成方案是否赞同有待于验证，所以此方案为前期讨论方案，在前期讨论方案中，我们也必要对用户项目实际执行的可行性进行验证；4、 为进一步表

2、达本方案自动焊接系统实际焊接流程，我们提供了仿真动画视频，不仅会让用户非常直观的认识本方案，而且我们对机器人焊接可达性也进行了验证。一、 产品描述：（无详情产品图纸，不明确允许公差数值，但不影响方案）1.1 产品BX1-500与NB（KR）500二个规格的弧焊机底架焊接（此方案BX1-200以BX1-500为例）；1.2产品一：NB（KR）-500 底架 长：662mm 宽418mm 材质厚度：3mm 整体高：约100mm 材质：Q235 NB（KR）-500 底架1.3产品一：BX1-500 底架 长：444mm 宽325mm 材质厚度：1.5mm 整体高：约120mm 材质：Q235 BX

3、1-500/200 底架二、 工艺描述：2.1 采用机器人熔化极MAG方式；2.2 填充盘丝直径：1.0 / 1.2 ；2.3 工件精度要求：整体工件一致性1mm； 2.4 焊缝组对间隙要求：角焊缝间隙0 .5 mm 对接焊缝间隙0 .3 mm；2.5 工件表面要求：工件表面无明显铁锈、毛刺、水汽、油污等不利焊接的缺陷。三、 方案设计依据3.1 客户目的：改善焊接产品一致性，减少对人工焊接的依赖性，提高生产效率，最终提升企业生产形象；3.2 根据客户需求及产品结构特点，结合现有生产状况起草本方案；3.3 整个自动焊接单元布局考虑到人工装下件物流劳动力的强度；3.4 整个自动焊接单元布局及动作控

4、制考虑到用户的客户参观现场的自动化程度；3.5 整个布局考虑到机器人焊接的可达性及焊接工艺的可行性；3.6 整个布局考虑到焊接烟尘及弧光对于人体及环境危害性的防护；3.7 整个布局考虑到用户工厂车间地面的利用率；3.8 整个自动焊接系统控制单元考虑到稳定性、持久性、用户产品自动焊接的拓展性；四、 系统布局（本图属于方案图，仅供参考，以实际实物为准）4.1 侧视图4.2 前视图4.3 侧视图4.4 3D布局图示解说109218765434.4.1 系统名称：双工位工件移动式焊接机器人工作站4.4.2 系统布局构成编号注解： 1、安全工作房 2、挡弧有机玻璃 3、机器人控制柜 4、焊接电源 5、固

5、定式工位焊接工作台 6、工位档弧隔板 7、机器人操作控制台 8、操作工 9、气动翻转变位机 10、机器人4.5系统的组成序号描 述数量01日本发那科FANUC焊接机器人M-10iA全套日本原装进口FANUC焊接机器人M-10iA本体1台机器人控制器，控制柜FANUC.R-30iA1台发那科弧焊软件包1套FANUC.R-30iA彩色屏幕示教器（含线缆）1套FANUC焊接机器人M-10iA综合线缆1套02欧洲芬兰Kemppi -MAG熔化极机器人专用焊接系统全套欧洲芬兰原装进口KempArc Syn 300 Power source 电源1台KempArc DT 400 Wire feeder 送

6、丝机1台ROBOT 95-5-WH 中继线1套Earth cable 70mm2, 5m 地线1套通讯接口卡（机器人通讯软硬件）1套03德国TBI专用机器人空冷焊枪、夹持器、法兰转接头（德国原装进口）1套04固定式焊接工作台、气动翻转变位机（xx）各1套05二个规格的气动加手动焊接定位夹具（xx）各1套06公共大底座+机器人底座（xx）1套07电控操作控制台（xx）1套08工作站PLC控制系统+触摸屏（选配型）1套09安全工作房（选配型）1套10德国TBI清枪剪丝器（选配型）1套五、 工艺操作流程及焊接生产节拍5.1 工艺流程：人工将工件装卡在固定式A工位夹具上。按下启动按钮，机器人开始对A工

7、位工件进行焊接；在机器人焊接的同时， 人工在气动翻转变位机B工位装上工件，并按启动按钮预约等待机器人。待机器人将A工位工件焊接完毕，回转至B工位，机器人对B工位进行焊接。如此循环以上过程。（具体焊接动作，详见xx公司为客户仿真焊接视频）5.2焊接生产节拍（计算基础：以用户提供三维数模分段焊缝均长10mm；以NB-500与BX1-500二个产品为一套）。项目所需时间(秒)NB-500焊缝总长度/焊缝条数200 mm/20条焊缝BX1-500焊缝总长度220 mm/22条焊缝机器人焊接时间（取10mm/秒的焊接速度）420/10= 42 S起弧收弧时间（每道焊缝按1秒计算）42*1=42 S机器人

8、辅助移动时间（每两点间移动按1.5秒计算）42*1.5=63 S机器人从A工位切换至B工位时间3S清枪剪丝时间10S单机器人焊接一套件工作节拍42+42+63+3+10=约为160S年产量（按每年12个月，每月26天，每天7.5小时，设备开动率90%计算）单机器人年产量：12*26*7.5*3600*0.9/160=47385件注一天按二班工作制计算，年产量为：47385*2=94770件六、 系统主要集成设备描述6.1 机器人技术参数：机器人弧焊系统选用的FANUC M-10iA机器人是当今世界最先进的机器人，包括机器人本体，控制柜（R-30iA），示教盒（TP）及电缆。其空程移动速度可以达

9、到2m/s。它采用了当今世界最先进的一系列最先进本体及控制技术，具备先进的协调动作能力，通过选装它可以控制40个动作轴。其操作界面为菜单式，同时具有中英或中日软件操作系统，配备机器人中文操作手册。机器人本体： FANUC M-10iA机器人本体，动作范围见下图机器人本体技术参数：项 目规 格M-10iA动作类型多关节型机器人控制轴6轴放置方式地装、天吊动作范围J1轴旋转340° (5.93rad)J2轴旋转250° (4.36rad)J3轴旋转445° (7.76rad)J4轴手臂旋转380° (6.63rad)J5轴手腕旋转380° (6.6

10、3rad)J6轴手腕旋转720° (12.57rad)最大动作速度J1轴旋转210°/sec 3.67rad/sec)J2轴旋转190°/sec (3.32rad/sec)J3轴旋转210°/sec (3.67rad/sec)J4轴手臂旋转400°/sec (6.98rad/sec)J5轴手腕旋转400°/sec (6.98rad/sec)J6轴手腕旋转600°/sec (10.5rad/sec)最大活动半径1420mm手部最大负载10kg驱动方式AC伺服马达驱动重复精度±0.08mm重量130kg防尘、防水标准I

11、P54安装环境周围温度:0450周围湿度:通常 75%RH以下 短期95%RH以下 (一个月内)振动值: 0.5G以下机器人控制器（R-30iA）高级机器人动作控制：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；碰撞监控；这种高级控制有助于：提高焊接质量、缩短空程时间、减少系统断弧、缩短示教时间、安全性提高。转角高速作业精确控制：对于焊接作业，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。控制柜有关参数： 1）技术参数：电源输入: AC 380V/3XFlash ROM 模块： 32MBDRAM 模块： 3

12、2MBCMOS RAM 模块： 2MB最大可控轴数： 40轴数据备份： USB接口或CF卡机器人连接电缆 (标准) 7m示教盒：a）点动机器人b）编写机器人程序c）试运行程序d）生产运行e）查阅机器人的状态（I/O设置，位置，焊接电流）示教盒电缆 10m显示文字： 中文或者英文备件 (保险丝) 2）FANUC软件 基本字库: 英文ARC Tool弧焊软件a)、记录反馈数据（焊接电压、电流、送丝等）b)、用户自定义的摆弧控制c)、焊接参数分段设置（包括焊接电压、电流、焊速等）d)、记录操作数据（程序名、编号、时间、日期、机器人运行轨迹、I/O状态等）e)、记录报警信息f)、再引弧功能 FANUC

13、 M-10iA机器人控制软件a)、数字伺服功能软件 a)、数字伺服功能软件b)、位置寄存器功能c)、外部程序选择功能b)、位置寄存器功能 d)、高灵敏度碰撞检测功能c)、外部程序选择功能d)、高灵敏度碰撞检测功能g)、再起动功能h)、防粘丝功能i)、自动故障恢复功能j)、焊枪快速恢复功能k)、起始点检测功能（选配）l)、电弧追踪功能（选配）m)、多层多道焊（选配）6.2 芬兰肯比Kemppi焊接系统（源自欧洲数字化焊接技术）全数字化电源操作面板机器人送丝机KempArc Syn 焊接系统由KempArc Syn 焊接电源， DT400 机器人送丝机，Devicenet 总线接口卡，送丝机中途线

14、等组成，送丝机焊枪接口为欧式接口，可以快速安装德国TBI机器人焊枪或者Binzel 机器人焊枪。b) 通讯接口界面 得益于KempArc Syn 为数字化焊机，采用Devicenet 总线接口卡，和机器人的先进数字化控制系统实现无缝对接，所有控制信号和反馈信号转变为两组进、出数字信号，接线简单，通讯速度快，编程操作简化。c) 焊机特点快速通信能力显著地增加了机器人焊机的焊接产率。性能可靠的送丝机构减少了故障次数。轻便小巧的送丝装置可随机械臂轻松摆动。记忆通道和焊接程序方便编写机器人操作程序。网络用户连接装置使得用户可通过机器人控制单元直接控制焊接设备。KempArc DT 400是独立小巧的填

15、充焊丝的送丝机，可轻松伴随焊接机器人的机械臂一起移动。在大型机器人工作站中，可以利用数个DT 400中续送丝机进行长距离送丝。焊接程序和90个记忆通道使得机器人程序员的工作变得更轻松。程序员可以直接从控制面板选择板材的厚度，然后机器即可自动设定正确的焊接参数。WiseThin是经过特别优化的焊接专家程序，也可用于Kemparc智能系统。它是由肯倍公司开发的专门用于焊接自动化的特殊程序。有些机器人焊机的附加功能现已成为KempArc产品的标准配置。例如用于焊缝跟踪与焊缝搜索的电流数据无需额外的配件即可获取。根据不同的应用，可以设定为50或200V电压。· 四轮驱动，送丝平稳·

16、 59组一元化焊接专家程序，并可根据客户要求定制增添新的专家程序。· 电弧推力控制，满足全位置焊接。· 输入电压过高过低，输出过压、过热报警，自动保护停机；· 可存储90 个焊接程序，随时可调用或修改曾用的焊接规范，在焊接过程中，随时切换不同的焊接程序，过渡迅速稳定，适合变截面工件，全位置，需要不同工艺的焊道· 网络波动补偿功能范围大：-15% +20%· 回路补偿因二次线加长增加的回路电阻及电感功能；· 回烧长度设定功能；· 削球功能：焊丝端头无结球，便于下次引弧。· 软/热启动， 引弧脉冲，填弧坑。保障引弧成功

17、率，收弧填满弧坑。· 检气按钮，送气20 秒，以排清气路中的空气，防止焊接缺陷；· 点动送丝：方便更换焊丝（该速度可随时调整）；· 温控风扇· 数字显示：焊接电流、焊接电压、弧长、送丝速度、送丝马达电流、板厚、存储通道号以及大量内部设置参数； d) 与同类焊机相比具有的突出优势· 肯倍KEMPPI 是国际上首家推出逆变焊机的厂家，首家推出数字化焊机的厂家，首家通过ISO 9001 质量体系认证的厂家，无论技术先进性，还是产品可靠性，都在焊接领域享有盛誉；· KempArc 数字化焊机可软件升级，升级内容包括，增加特殊材料焊接程序、特殊

18、短路弧焊工艺等，大大减少了重复投资；· 由于焊机功能大部分由数字化软件控制，减少了42% 的电子元器件数量，控制线路板结构大大简化，使焊机故障率极低；· 有回路压降补偿功能，还原一元化焊接程序的最佳运行状态；· 送丝机马达为编码测速反馈，精确控制送丝速度，并且反馈马达电流，辅助确定合适的焊丝盘刹车力、送丝轮压力等；· 具有MIG 电弧钎焊功能，有一元化专家程序，用于镀锌板、不锈钢的薄板焊接；· KempArc 焊机还可以同时连接第二台送丝机，手工MIG/MAG焊接使用，可以用于机器人焊前点焊，焊后修补等，两台送丝机不能同时使用。· 焊

19、机具有非一元化调节功能，电流电压可以分开调节，以适应某些特殊焊接要求。 6.3工件定位夹具xx公司夹具设计实现了组合式、模块化、系统化和标准化。整体采用低碳钢制造，关键定位销采用40Cr并经过硬化热处理，针对工件的要求对相应的夹具零件采用不同的材料和硬度。用户可选择夹紧机构采用气缸和手动夹钳实现动作，并按照不同的夹紧参数模块化和系列化。夹具的关键尺寸装配后经过三座标测量，确保定位精度。夹具刚性良好，使用方便，动作迅速，夹持牢固，定位准确，易于维护。夹具的底座与焊接转台采用分体式结构，具有快速更换的定位连接部分。如用户需更换产品，可以拆卸再安装相应的夹具。每个气缸都有到位检测信号，工件都有传感器

20、检测。所有气缸采用进口优质品牌产品6.3气动翻转变位机由机座、气缸、齿轮齿条传动机构、轴承、缓冲器、连接框体组成,中心回转高度约650mm，正负翻转180度，承重300kg。6.4操作显示1、操作采用触摸屏，机器人示教器和操作按钮相结合方式。2、通过机器人示教器可以进行示教编程，对机器人内置PLC的输入、输出信号、动行状况进行监视。3、系统报警：系统内的报警可以通过信息的方式显示在机器人示教器上，方便进行故障诊断。4、操作控制面板上设有紧急停止按钮、手动按钮、自动按钮、启动按钮、变位机手动旋转按钮等对于普通操作工人操作而设置的操作按钮，方便操作。5、操作台设置故障、运行、安全防护等指示灯。6.

21、5系统说明1、控制系统灵敏可靠，故障少，操作和维护方便。2、事故间隔时间不低于6万小时。3、具有通知定期检修和出错履历记忆功能。4、具有自停电保护、停电记忆、自动防粘丝功能。5、具有焊接参数在线自动修整功能。6、机器人控制器采用图形化菜单显示，采色示教盒，多种语言（含中文）切换显示，提供实施监视和在线帮助功能。具有位置软、硬限位，门开关，过流，欠压，内部过热，控制异常，急停等故障的自诊断显示和报警功能。7、运动控制：包括机器人本体的运动控制、周边作业装置控制。8、焊接参数控制：焊接电源的电流、电压控制；多方式起弧、收弧控制；焊接参数工作号自动调取，及专家数据库应用等一系统弧焊功能。9、控制装置的主要功能。示教盒编程示教；点位运动控制、轨迹运动控制；四种坐标系，同时具有相对坐标系、坐标平移、旋转功能；具有编辑、导入、修正、复制、剪切、粘贴、删除