机器人焊接工作站技术方案(广西刀板方案)

机器人焊接工作站技术方案成都焊研威达科技股份有限公司2010年7月

机器人接作站技方设概：1.1接对象1)如图所示工件尺寸最大范围为:长×高×宽：2900MM×540MM×110MM焊接范围：按工件图工艺要求焊接刀板与刀齿之间焊缝。2）工件材质为：碳钢

材料厚度：小于50mm3)焊缝特征：角焊缝焊接组要求(用户自己完成工组对)：各板与齿的位置误差不超10MM。焊接质要求：焊缝不允许存在咬边、气孔、砂眼、裂纹等缺陷。生产节估算：以焊高12毫米缝为参：焊缝种焊缝长（MM焊接速（MM/MIN焊接时（MIN

12毫米焊高1000×6450（两道三次焊完）13.4MIN焊接辅助时间：变位机空行程及机器人行走时间：5MIN由于本系统为双工位工件在焊接的同时就可完成工件装夹因此工件装夹辅助

时间为：0焊完工件总耗时：18.4MIN按单班8小时计算：8X60÷18.4=26个2.设备基本能：该套设备能够完成工件上各条焊缝的焊接。3.作流程：1）人工通过天车将已组对好的工件吊入变位机工装上定位夹紧。2）机器人从安全区域移动到工作区域，准备对工件经行焊接。3）机器人对工件经行焊接，当机器人对工位的工件焊接完成后，通过机器人行走装置移动到工位B（在焊接的同时，工位由人工已完成装件对工位B上的工件经行焊接。双工位交替经行，直到焊接结束。

机器人动焊接系统备配置序号

名称

型号

内容

数量

备注机器人本体、控制器、示教盒、操作软件、防碰撞1套日本FANUC软件）机器人系1M-10IA统

机器人外部行走装置起始点寻找电弧自动跟踪

1套日本FANUC1套日本FANUC1套日本FANUCsigma500

电源、机器人接口、面板控制盒、中继线及通讯线

1套

苏州米加尼克2

焊接系统

送丝机

1套

威达3

机器人安全系统

TBiRM80WKS1-S

水冷焊枪1套防碰传感器1套

德国TBI德国TBI45678

清枪装置水冷系统单轴精密变位系统控制系统防护围栏

BRG2000LX-20

清枪、喷硅油循环冷却水箱负责整个焊接工作站有序高效运行安全保护

1套1套2套1套1套

德国TBI正特威达威达威达

焊接机器人作站全景

系介机器人统机器人统：选用日本发那科号M-10IA，配R-30IA高性能机器人控制器。末端有效负载最大伸长范围1420mm。机器人体：发那M-10IA器人是一种增强型工业机器人即关节型手臂机器人它的特点是所有轴都有一个极大的旋转范围给焊接机器人带来极大的灵巧性能和工作范围机器人的手臂具有细长而紧凑的设计，由于各个轴的动态性能高，保证了优良的焊接精度、速度和可重复性。具备最大的工作半径和最小的干涉半径，工作范围变大，在系统设计上提供了较大的灵活性。高强度的手臂与最先端的伺服控制技术有效提高了各轴的动作速度及加减速的性能动的作业时间缩短5%以上，实现了行业内最高的生产能力。电机传动轴上安装有制动器通过闭合电路原理动作在失电的情况下自动抱闸，避免危险性的运动。六轴伺服防碰撞，避免误操作时各关节的损坏。中空式，最大限度避免干涉，适合狭窄空间的焊接。

机器人体参数：

机器人P动作范图：3.1.2.机人控制柜：机器人控制柜具有自动控制、检测、保护、报警等功能，系统的启动、停止以及暂停、急停等运转方式均通过操作盘进行。系统运行状态及系统报警可在主操作盘上显示，也同时由系统运转状态高置显示灯显示机器人控制柜教盒、操作盘上设有急停按钮，在系统发生紧急情况时，可通过按下急停按钮来实现系统急停并同时发出报警信号。ARCLink通讯总线技术，无论在通讯稳定性能，还是在数据传输能力上都大大领先于模拟信号接口和普通的通讯总线接口。

机器人控制柜至多能够控制36个轴，本机实现本体六轴＋个外部轴联动控制（单工位）或本体六轴＋个外部轴联动控制（双工位提供公司局域网联接数据接口，具体具备以下主要功能：功能电弧重启功能接触传感功能(用户选配)电弧跟踪功能(用户选配)摆动焊接功能(用户选配)再生暂时停止再启动功能（断电恢复功能）防碰撞功能脚长管理功能遥控坐标系选择功能状态显示功能程序编辑功能程序变换功能程序呼出功能程序存储功能最佳加速／减速控制减震控制轨迹恒定性控制高精度轨迹控制转角高速作业精确控制自诊断功能示教—再生切换功能程序存储容量外部记忆

备注当工件表面的锈和熔渣等绝缘物的影响电弧没有发生时，可反复进行预先设定次数的起弧动作再上电后，可以接序停止位置开始工作，无需进行坐标再确认。6轴防碰撞软件直交、工具、便利、各轴、工件等各坐标系机器人、移动装置的位置坐标，外部信号状态等位置、命令的更改、插入、删除、程序复制及删除，合并平行、回转移动、镜向变换等故障分类和数据显示100套SUB插口、局域网或以太网

外部输出输入示教盒

I/O40点/CC-LINK(总线模块)示教盒具有6.5″带触摸功能的彩色LCD示屏中文键面分辨率。采用图标、图画显示，操作方法简单，操作者通过示教方式编辑焊接程序，菜单提示，人机对话方式容易掌握，屏幕显示的帮助向导功能协助操作者确认操作示教盒的步骤。示教盒可以显著提高在工作现场对I/O信号的调试效率，可以在显示屏上编辑梯形图。通过选用电弧检测功能，可以在焊接过程中监视焊接电压和电流。示教盒上设置操作按钮和开关，可以在示教盒上设置伺服准备、示教、再现、远程等模式，操作方便；具有在线参数修改和故障自诊断显示功能。示教盒上设置F卡插槽，方便用户备份程序和系统数据；可进行示教点修改：示教点的追加、删除或修正可独立修改机器人轴和外部轴)；可实现点动操作，具有启动、暂停、急停、编辑锁定功能。■功能:教盒操作全

示安

座标系选择示教点修改各轴点动操作轨迹确认参数调整定时器设定快捷功能接口应用基本安全标准安全速度设定

关节、直角/圆柱、工具及用户座标系追加除或修正可独立修改机器人轴和外部轴)可实现单步前进，后退，连续行进在机器人工作中和停止中均可微调设定单位0.01秒直接打开功能、画面预约功能FC1/FC2用，RS-232C(通道)弧焊、点焊、搬运、通用及其它JIS(日本工业标准)可实现

措施

安全保护方式示教锁定模式

通过信号触发进行慢速再现示教过程中不允许操作再现操作盒干涉监视领域

视

S轴干涉监视(扇形)，立体空间干涉监自诊断功能用户报警显示

报警两个系统(轻故障，重故障故障分类和数据显示能显示周边设备报警信息机械锁定门互锁

作)

对周边设备进行运行测试(器人不动MCCB置于“OFF”位时，可开安全门维

累计运行时间显示

控制电源接通时间服电源接通时间，再现时间，操作时间，工作时间护功

报警显示输入/输出诊断

报警内容及以往报警记录可模拟使能/使不能的输出能

工具常数校准

参数

使用校对模架，自动校准终端效应器的程功能

编

编程方式程序语言动作控制速度设定功能程序控制命令变量变量类型输入/输出命令

菜单提示，人机对话方式机器人语言：关节运动、直线及圆弧插补、工具姿态控制百分比设定关节运动)设定(插补)，角速度设定(工具姿态控制)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全程变量、局部变量字节型、整数型、双精度型、实数型、位置型ARCLink通讯总线技术Sensing焊缝自动找功能该功能是简便有效的机器人焊缝找寻功能。工作原理：机器人通过焊机的电压反馈，用焊丝端部碰触工件上的两或多个）基准点来判断工件的偏差情况，并对起弧焊接的位置坐标进行补偿调整，实现焊缝起始点的自动寻找。共包括焊接起始点传感和终点传感，多点传感，焊接长度传感，圆弧传感以及传感重试功能并能在坡口内部进行传感功能检测坡口幅宽变化自动调整焊枪摆动幅度及熔敷量。

坡口自适应软件在坡口大小不一致的情况下可利用接触传感检测坡口宽度同时修正焊接轨迹跟据检测结果自动调整焊接参数如摆幅和焊接电流以改变熔敷率或填充效果，确保焊缝余高一致。弧焊自动跟功能：TAST(ThroughArcSeamTracking)电弧焊缝自动跟踪功能，是机器人公司开发的简便有效的机器人焊缝跟踪功能用该功能可以自动补偿由于零件翘曲或装配不精确造成的焊缝位置偏离以在纵向和横向的机器人运动轨迹上，进行位置补偿。工作原理主要是通过摆动焊接过程中，检测焊接电流的反馈信号，与设定值进行比较，调整焊接轨迹，使焊接位置始终保持在焊缝中心位置。可以用于多种焊缝接头形式和材料。具有简单可靠，经济实用（不需要增加其他设备，如激光头外线传感器等可达性无附加设备积小焊接自动寻缝功能等配合使用。最为重要的是它能记忆第一道焊缝跟踪的信息，在多层焊时达到事半功倍的效果。机焊接系选用苏州米加尼克公司生产高性能数字化焊接电源。型号为500双冲型。该电源与威达机器人专用送丝机和TBIRM80W冷机器人焊枪组成的焊接系统。数字式双脉IGBT逆变控MIG/MAG动焊接电源特点如下：➢机多用，可进行CO2/MAG、MIG焊。➢系列焊机，采用逆变和软开关控制技术，通讯方式，

DSP控制技术。能满足高质量的焊接要求。➢对碳钢、不锈钢、铝板等金属进行高质量焊接；➢于采用数字式控制，电弧稳定性超群，实现几乎没有飞溅的高质量焊接；➢备焊接专家系统，只须按焊接材料、焊丝直径等参数选择相应的程序号，即可自行确定焊接电流／电压、送丝速度等，操作十分方便。技术参数TBi80W水冷焊枪：创新地采用两路保护气设计，外层通道的保护气形成轴向的保护气流，而内层通道的保护气形成径向的保护气流由于加强了保护气的流动控制使得层流状保护气在焊接区温柔包裹，气体不易散失焊接过程中的保护气用量大大降低，同时两通道保护气可以到达焊枪内的多个部位焊枪的冷却效果得到加强并且由于径向气流的存在，使得导电嘴也得到充分的冷却，避免导电嘴的过度烧损，从而使导电嘴的寿命延长了3—5倍。双路循环水冷。

TBi80W技术参数冷却方式暂载率混合气时电流焊丝直径气体消耗量气体导管重量电压等级

双路循环水冷100（分钟考核周期）370500A0.8-1.6mm6升分起两条，用于保护气和压缩空气通路约为0.70斤L(IEC60974-7准)

特点：双路气管可以优化气体流通环境，提更优秀的双路水冷效果。易耗件的超长使用寿命。当用户使用脉冲电源时暂载率会有所下降

更强的焊接能力。清枪装清枪装置选用枪清理装置型号：BRG2000焊枪清理单元是每一MIG-MAG焊接机器

2007page人不可缺少的部分机器人只要一个动作就可以使两个旋转的刀片清除掉焊枪内部的附着的粘着物，并喷射硅油，确保焊渣与喷嘴不会发生死粘连清理的频率取决于不同的条件，如：工艺过程、气体类型、材料类型、和它的表面等；程序员在机器人控制器中的工作程序中确定清理程序的频率。效果图如下：清枪前

清枪后特点：减少中断时间,延长焊枪部件的使用寿命

不需要手工操作。

循环水箱为了保证水冷焊枪的水冷效果，冷却系统采用台上海正特循环水冷箱LX-20。水箱采用封闭式不锈钢材料制作，耐蚀性强。水箱采用无轴封设计的磁力泵，避免了普通电动水泵因长时间使用产生水垢，导致水泵堵转而烧坏的故障。单水箱单水泵输出，为水冷焊枪提供水冷却。本机具有水温水位显示，及时掌握水源的温度和缺水报警、水满报警。技术参数：额定水流序号

名称

冷却水容量L

输入电压V

额定扬程m

空机重量量L/MIN1

LX-20

20220

121440．防碰撞感器TBI焊枪依靠预载弹簧实现准确定位在碰撞发生时，弹簧弯曲后启动开关，机器人立即停止运行由于碰撞脱离机构的屈从设计碰撞发生后不需要对焊枪重新校验。主要技术参数：结构轴向释放压力横行释放扭矩释放后复位

完全机械式，弹簧支撑550N18.2Nm自动

复位能力重量

在距离法兰300毫米处测量，偏差范围在+/-0.1毫米内1.96公斤优点：◆高稳定性。◆具有全方向上的防撞安全性。◆弹簧屈从性能优越，确保了机器人的安全停止。◆可以被用于所有的焊接切割领域。◆通过选择不同的焊枪把持方式，可以实现不同焊接位置上设备配备。◆可调节开关的触发力。◆电气开关不需要供电。单轴精变位机焊接变位机是焊接夹具的载体能使工件达到最佳的焊接位置本套焊接系统配置的变位机由变位机头座、变位机尾座、专用工装夹具等部分组成套变位机具有以下特点：变位系统为双工位，极大提高焊接机器人使用效率。变位机为交流伺服驱动，它能够完美的配合机器人在任意转动角度的完成焊接动作，从而保证了焊接质量。变位机各结构件均采用优质钢材焊接而成，并进行退火等工艺处理，保证结构件的强度。

变位机采用专用夹具，一套夹具可夹紧两个工件。它具有夹紧快速，定位准确，操作方便等特点。变位系统性能参数：a)结构形式：单轴变位机b)变位机变位角度范围：±180度c)变位机最大负载：4吨。d)重复定位精度：500MM直径内±0.1MM焊接夹简介本套焊接夹具主要由L支撑板、侧向定位装置、侧向压紧装置、预变形装置、上端旋转压紧装置等部分构成。定位主要以刀板下底面、端面及其刀板无刀齿面。夹紧主要由侧面及上面构成。压紧装置均采用手动方式，快速方便且维护容易。上端压紧装置压紧头部为滚球，设置它的目的在于当侧压紧装置使工件向预变形装置推动并变形时，防止工件上翘。同时可使侧推装置更加省力置旋转的目的在于取工件时将压紧装置旋转开方便取件。中央程系统程序控制系统主要用于控制机器人、变位机等其他相关部分有序运动。工作站程序控制系统采用编程程序控制系统程系统主控部分采用PLC可编程控制器作为主控单元。具有“手动”选择功能，在“手动”模式下可以人工参与，在“自动”模式下各区域自动完成相应工作。并且设有：电源及指示按钮；急停按钮，当发生意外时可紧急停止。控制系统的其它电气元件如继电