CCK气体绝缘柜焊接站2023-8-5

公司方案编号：HLZN-140311002版本号:ACCK气体绝缘柜焊接站技术方案用户名称：四川开关电气股份方案提供：成都环龙智能系统设备编制：代云波审核：批准：日期：2023年8月15日目录一、工件基础资料及工件工艺要求：31.1被焊工件的基础资料：31.2焊接工艺及工艺要求：51.3对被焊工件的要求：5二、工作环境：6三、机器人工作站简介：63.1焊接工艺：63.2工作站简述：63.3机器人工作站布局以底座贴板为例:(图中尺寸仅供参考)73.4机器人工作站效果图：73.5机器人工作站动作流程：8四、工作站配置清单：8五、关键设备的主要参数及配置：9六、电气控制系统：11七、双方职责及协作服务：12八、工程验收及验收标准：13九、质量保证及售后服务14十、技术资料的交付15十一、其它约定15工件基础资料及工件工艺要求：被焊工件的基础资料：被焊工件名称：CKS-40.5、CKH-12气体绝缘柜气箱；被焊工件尺寸范围：1700×970×800mm(最大尺寸)；被焊工件焊缝形式：对接角接焊缝；被焊工件重量：≤300KG；工件材质：不锈钢，板厚≤3mm；CKS-40.5气箱示意图：CKH-12气箱示意图：焊接工艺及工艺要求：焊接位置：隔板三面焊及外部全周焊接工件装卸方式：完成组对的工件较重，需采用吊装或手动叉车转运到工作站变位器定位。机器人焊接工艺：MIG机器人配置欧系或日系高档机器人，焊接电源配置适合不锈钢材料焊接工艺的电源。焊接工作站以CKS-40.5气箱为基础，工装夹具兼顾CKH-12产品气箱。焊接工艺对焊件的精度要求：对被焊工件的要求：工件表面不得有影响焊接质量的油锈、水份；不得有影响定位的流挂和毛刺等；焊缝组对间隙小于0.5mm，点焊点位置基本固定；同一焊缝组对一致性误差小于0.5mm。工作环境：电源：3相AC380V，50Hz±1Hz，电源的波动小于10%。工作温度：5℃—45℃。工作湿度：90%以下。工件工艺分析3.1气箱工艺分析（以CKS－40.5为例）序号工件工艺内容主要工艺设备焊缝参数节拍估算1最大单个工件(L*W*Hmm)1700×970×800对工件上客户要求处进行焊接,采取机械手自动化焊接.理论焊接速度0.8m/min①惰性气体保护焊接系统；②焊接机器人③机器人移动臂及变位工装夹具焊缝数量：内部3条，外面共18条内部每条长度：`L1=L2=894mmL3=694mm外部每条长度:L4=700mm共8条L5=850mm共2条L6=154mm共2条L7=1550mm共2条L8=737mm共2条L9=900mm共2条由此可知焊接时间装夹时间：T1=5min（依工件而定）示教时间：示教速度：0.1m/S焊缝总长：16.5m焊缝道数1道T2=16.5/6=2.75min机器人空程时间：T3=10s清枪剪丝总时间：T4=16500/1000+6=22.5s焊接时间：T5=16.5/0.8=20.63min总时间：∑T=T1+T2+T3+T4+T5=28.92min2补焊、检验工位焊接方式;人工点焊、机器人满焊。焊接方法：MIG。保护气体：98%Ar+2%CO2。焊丝直径：1.0mm。焊丝形式：盘装\桶装。工件装卸方式：人工装配。物流方式：吊装。3.2机器人工作站布局以CKS-40.5气箱为例:(图中尺寸仅供参考)气箱焊接工序平面布置图（5000×6000mm）3.3机器人工作站效果图：工装夹具总成驱动底座总成焊枪总成KR16L6-2焊接机器人除尘房机器人底座变位机从动头总成工装夹具总成驱动底座总成焊枪总成KR16L6-2焊接机器人除尘房机器人底座变位机从动头总成变位机动力头总成自动卷帘门机器人控制柜电气控制柜除尘器焊接电源冷却水箱清枪剪丝机自动卷帘门机器人控制柜电气控制柜除尘器焊接电源冷却水箱清枪剪丝机气箱焊接三维效果图机器人工作站动作流程：将工件放置在变位机上并压紧→启动机器人→弧焊机器人开始寻位→起弧焊接→焊接完毕→卸下工件，以此类推，焊接完整个工件后，进行下一循环。在焊接工件外焊缝时，每到焊接面进行焊接时，气缸销自动缩回，让开焊缝位置.工作站配置清单：气箱机器人自动焊接系统配置清单明细表序号名称型号及配置生产厂家数量备注一、弧焊机器人1弧焊机器人本体及控制器型号：KUKARobotKR16L6-2德国KUKA1套含弧焊软件包、寻点功能及焊缝跟踪功能主要配置：标准配置机器人本体，有效负载16kg；KRC2控制柜、示教器电缆长度7m；机器人本体电缆长度7m二、焊接设备1焊接电源型号：FroniusTPS－4000福尼斯1套（选配乐驰）选配：乐驰S3主要配置：焊接电源、专用送丝机、通讯电缆2机器人水冷焊枪RM60W德国TBI1套3防碰撞传感器KS-1德国TBI1套选配4水冷箱Cool1.0Kemppi1套三、周边设备1焊接变位机外部轴（协调）、电机/精密减速机KUKAMGU0460-125成都环龙1套尾座电动可调2工装夹具柔性组合工装成都环龙1套3除尘房（含自动卷帘门）成都环龙1套4除尘器凯天环保凯天环保1套5机器人底座成都环龙1套6激光跟踪加拿大赛融1套选配四、系统控制设备1控制系统配置：操作盒、配线盒成都环龙1套五、辅助装置1清枪剪丝站成都环龙1套建议选配六、随机备品备件、资料1备品备件成都环龙1套2随机工具成都环龙1套3配套资料设备整机说明书，KUKA的出厂随机资料成都环龙1套关键设备的主要参数及配置：双轴单驱变位机：焊接变位机为双轴变位机（翻转单驱），可以实现工件的翻转运动和旋转运动。主要由变位机座、精密直线导轨、滑块、精密齿轮齿条、伺服驱动电机、精密减速机、翻转架和控制系统等组成。其中所有焊接结构件由钢板和型材组焊而成，所有焊缝按等强度焊缝要求进行焊接，焊后均进行退火处理，去除焊接内应力和有效防止加工的变形；双立柱H型双轴变位机可有效最大承重1T，可承受工件在吊装时的轻微碰撞和冲击。工件通过多次翻转，可实现各条焊道处于理想焊接位置，使机器人焊枪可达性最好，焊道处于平角焊或船型焊，保证焊缝成形质量。本变位机主要由立柱、中间架、翻转驱动系统、导电机构、控制系统、工装胎架组成。控制系统与机器人控制柜集成一体，通过机器人示教器操作。技术参数：有效承载能力:1T翻转速度:0~4r/min翻转定位精度：±0.115deg以内尾座移动速度：3000mm/min尾座行程：500~2000mm其机构形式如下图：柔性焊接工装：三维柔性焊接工装特点：经济性：每次产品变化而投入的专用工装的费用\时间几乎可以不再花钱。装置操作简便,使用安全。用户可根据需要快速拼接出不同要求的工装。柔性化：承载能力高，刚性稳定，适合设计范围内的工件装夹，其中，左右气缸销用一根丝杠连接，能同时分开和闭合，达到了工件左右对心作用，也适合不同宽度的工件进行装夹，上下丝杠采用独立两根，在上工件前可先调节下丝杠气缸销的具体准确位置（两边设有红色标尺），根据不同高度的工件对上丝杠气缸销进行下移固定工件，装夹工件时，只有上气缸销缩回，左右气缸销调节出工件装夹空间，且气缸销上有限位边缘，用于顶紧工件时限位。若采用机器人寻位，可省去该顶紧限位机构。三维柔性工装与传统工装对比电气控制系统：在示较器上，可直观对焊接状况和参数进行监控并可随时提取焊接记录。对每种工件都可方便地设定焊接工艺及参数（焊接程序）,焊接程序可进行储存并被随时调用；工作时按操作者选用的焊接程序完成工件的自动焊接。在焊接中，可人为干预焊接，在焊接中途因故停止后，智能处理继续焊接方式。对开始工作的时间、待机时间及停机时间进行记录，同时可以记录下用户的操作记录，以及警记录。异常诊断停止功能:控制系统元器件、机器人、焊接电源等设备出现异常时，进行自动诊断，提供故障信息，保障系统安全；焊接异常、用户操作异常等情况下能诊断并采取停机保护措施。同时还具有:焊枪机械防碰传感器、伺服防碰、干涉领域检查。系统设有操作权限，权限分为一般操作者、高级操作者、维修人员等，不同的权限只能操作相应按钮或修改相应的数据，从而增加系统的安全性。具有“手动”、“自动”选择功能，在“手动”模式下可以人工参与，在“自动”模式下机器人自动完成焊接操作。并且设有：电源开/关及指示按钮；急停按钮，当发生意外时可紧急停止。全系统采用数字化处理，可通过通讯的方式和外界设备相连，所有数据均能远程存储和查看。由于系统采用网络连接，因此本系统具有很大扩展性，为今后增加工位提高方便性。本系统具有自动保存和断电记忆功能，系统参数一旦修改，本系统将立即进行自动保存，即使突然断电，系统里的所有参数也不会被丢失。控制柜内线路具耐油性，有线号套管，接地标志等，方便维修。控制柜设置有排风散热装置。控制柜与各工序设备、焊接电源和传输线之间采用标准的线槽盒进行连接，规范整洁。设备多处设有紧急停止开关，在紧急的情况下能立即停止设备的任何工作。设备设有红（设备报警或故障）、黄（设备暂停）、绿（设备正在运行）三种故障报警指示，并安装在设备明显位置。操作者能准确知道当前系统运行状况。设备设有安全接地系统。附件（见附件）双方职责及协作服务：需方职责合同签定后3天内需方负责提供相关焊接工件的图纸（含三维图、二维图），需方应确保图纸的完整性和准确性，为保证设计进程，需方图纸如有变更，应及时通知供方并作积极的配合，因需方图纸变更而影响的设计进程，应由需方负责。需方在预验收日期的20天前将符合被焊工件技术要求的工件到供方现场作为设备调试之用，因需方未能按时提供合格工件给供方，造成的工期延误由需方负责。需方负责设备在最终用户工厂的拆箱卸货，同时负责系统设备在工厂中的基本就位。需方负责无偿提供在系统设备安装调试过程所需的通用工具，譬如：钢丝绳、软吊带、起重设备等。需方负责将电源〖三相五线制，380（-10%～10%）V，60KVA〗、焊接混合气体、焊丝等送至设备处。需方负责焊丝、气体、电力、压缩空气及相关协作人员及操作人员按时到位。供方职责供方负责上述设备的设计、制造、安装、调试工作。供方保证本设备在100工作日内完成设备的设计、制造并达到发货前的预验收状态。供方负责工作站运至需方并负责安装到位。供方负责调试设备达到技术协议规定的各项功能。负责系统的培训。培训时间三天。双方均遵循保密责任，不得将双方图纸等技术资料及方案构想向第三方泄漏，并对因泄密造成的损失负责。工程验收及验收标准：工程验收设备预验收阶段：验收地：验收标准：设备的所有设备及辅具齐备、完整全新，符合技术协议的有关条款；设备的配置符合本方案的设备配置表；所有设备运转正常。用户提供不少于五套组对精度符合上述被焊工件技术要求款所述要求；预验收合格后，签署预验收合格报告。设备终验收阶段验收地：验收标准：焊接设备完整全新，符合技术协议的有关条款；所有设备安装到位，并进行空运转试运行一个工作日，且无故障。小批量试焊5套(同一品种同一型号)需方检验合格的产品，用于初步调节技术参数和工艺参数。在上述条件满足的前提下，经需方确认后，再批量投产5套(同一品种同一型号)需方检验合格产品，设备连续运行无故障。满足以上条件后签署终验收合格报告。说明：供方负责一种规格的程序编制，其他型号和品种由客户负责，供方负责3-5天的免费培训和指导。质量保证及售后服务质量保证期限和范围：质量保证期为自设备在需方工厂安装调试合格之日起12个月。质量保证范围为本合同项下货物。但是，因需方人为因素或不可抗力因素引起的设备软硬件之任何损伤、毁坏均不在质量保证范围之内。售后服务质量保证期内：如果由于设备本身故障造成设备无法正常生产，供方将免费负责维修；（消耗品、维护部品及保险管、指示灯等易耗品不在此限。）如果由于需方人为因素或不可抗力因素导致设备无法正常生产，供方将有偿负责维修，收取成本费。质量保证期外：不论由于设备本身故障、需方人为因素还是不可抗力因素而导致设备无法正常生产的情况，供方均将提供维修服务，收取成本费。质保期结束后，仍继续终身服务，提供全面的技术支持及所需备品配件。如果发生以下情况，不在保修范围之内—没有进行使用说明书中记载的保养、维修及定期检查而发生故障。由于天灾等或其它不可抗力而受的损坏。由于本系统以外的异常而引发的故障。响应时间：供方在收到需方的或书面通知后2小时内做出响应。对于普通故障，供方将以、或E-MAIL形式指导需方尽快恢复生产。对于用户不能自行解决的故障，供方将在48小时内，保证售后服务技术人员赶到需方现场，如果属于一般故障，供方将保证在到达需方现场后24小时内恢复设备正常生产。培训供方提供4人3-5天的系统使用培训，受训人员应有一定电脑基础和焊接工艺基础。人员要求：机器人操作者中专以上文化，主管技术人员大专以上熟悉英文、计算机。自设备到达需方所在地起，供方提供合计天的安装、调试、培训、陪伴生产工作，以求达到用户能够正确、合理使用机器人设备的目的，因需方场地、水电气、工件数量和精度等因素（不仅限于）影响设备无法顺利安装调试和使用，所造成设备安装调试延期和供方的损失由需方完全负责，同时需方在本条规定的安装调试、培训时间内签订终验收报告。技术资料的交付供方向需方提供的技术资料包括（只限于）：整个工作站的外型图/基础图和水电气安装接口说明（在设备到需方使用现场前或需方书面要求的时间交付）；整个工作站和各主要设备的使用说明书。说明书满足使用、维护、保养、操作、安装、调整的需要、装订整齐规范。其内容包括用途和特点、主要技术参数、结构概述、系统概述、安装试车、故障与排除方法、维护保养、安全操作规程和易损件清单及相应图纸（如总装配图、焊接夹具装配图、电气原理图、电器接线图等；其它约定供方确保所提供的设备是全新的合格品；供方确保设备来源合法可靠,不涉及知识产权纠纷或其它合法性争议;双方未尽事宜，通过友好协商解决。协商不成由需方所在法院进行仲裁;本协议一式四份，双方各执二份。本技术协议为商务合同的附件，并与商务合同文件有相同的法律效力并同时生效。未尽事谊双方友好协商解决。附件1：机器人工作站主要配置介绍：机器人本体机器人示教器机器人控制箱KUKA弧焊机器人机器人本体机器人示教器机器人控制箱※机器人主要构成:机器人本体、控制柜、示教器、控制电缆等。1.1、机器人系统：1.1.1、机器人系统KR16L6-2：机器人本体采用铝合金铸造结构，通过计算机辅助设计和有限元结构分析获得总体优异的坚固刚性结构，从而获得最佳的固定负载能力。所有轴都采用免维护交流伺服电机驱动，使用无间隙的传动组件和绝对编码器。所有的机器人轴全部配有刹车装置和温度监测安全装置。优化的驱动能力，高精度位置监测系统，大功率伺服系统，保证了机器人具有高度的动态特性和良好的精度。第二轴采用前置设计，在同样保证机器人灵活性的同时，最大地增加了机器人的有效工作范围，亦可以采用倒挂安装方式。用户还可以在机器人大臂上安装一定数量的自己的工艺装备。采用刚性和密封式的驱动单元，密封式管线和传动组件，保证了极高的实用性和可靠性。即使在恶劣的环境下也能保证机器人正常工作，使用寿命可达15年，平均事故间隔时间长达7万小时。KR16L6-2性能参数负载(指第6轴最前端P点负载）16公斤手臂/第1轴转盘负载12/20公斤总负载37公斤运动轴数6法兰盘（第6轴上）DINISO9409-1-A50安装位置地面/墙壁/天花板工作半径1911mm重复精度+/-0.05mm控制器KRC2自重240公斤作业空间范围每个轴的运动参数运动范围运动速度轴1+/-185°156°/s轴2+35°/-155°156°/s轴3+154°/-130156°/s轴4+/-350°335°/s轴5+/-130°335°/s轴6+/-350°647/°/s机器人控制系统KRC2：KRC2控制柜采用熟悉的个人电脑WINDOWS操作界面，中英文多种语言菜单；标准的工业计算机，硬盘、光驱、软驱、打印接口、I/O信号、多种总线接口，远程诊断。标准的工业控制计算机处理器基于WindowsXP操作系统平台，中文操作界面(可选择多种语言)，编程控制界面2友好易懂CPU：2.0GHZ内存：512MBRAM硬盘：30G标准CD-ROM和软驱串口：COM1、COM2、COM3，9针或15针主板：标准工业控制计算机主板，含PCI、ISA插槽，方便扩展以太网接口可接入高速Internet，实现远程联网监控和远程诊断系统智能自诊断，提示相关信息支持多种标准工业控制总线，包括：INTERBUS、PROFIBUS、DEVICENET、CANBUS、CONTROLNET、ETHERNET、REMOTEI/O等数字输入输出：16模拟输出：2存储程序：﹥5000单套同步控制轴的数量：Max.12（含机器人本体和外部轴）伺服总线类型：Interbus-S（本体）HEDA（外部轴）插补循环时间：12ms伺服控制循环时间：1ms可直接外接显示器、鼠标和键盘，方便程序的读写内置大容量电池和UPS电池缓冲存储装置，具备断电保护功能自动存储相关操作和系统日志多种应用软件功能包，编程容易、快捷示教盒KCP具有示教、编程、存储、检测、安全保护、绝对位置检测记忆、软PLC功能。LCD彩显，VGA模式，640X480,256色。6D摇杆，外加键盘运动控制。示教过程简单，犹如游戏操作。三位使能开关、易于安全操作。四种工作模式，可根据实际需要任意选择。通过Canbus与PC通讯，实时性更强。330x260x35mm输入：400V+10%/-15%,49-61Hz工作环境温度：-10°-45°防护等级：IP54制造标准：DINEN292,DINEN418,DINEN614-1,DINEN775,DINEN954,DINEN50081-2,DINEN50082-2,DINEN60204-1自重：185公斤负载功率：7,3--13,5千瓦（视外部轴数量及功率）控制系统具有显示、示教、示教编程、联机编程、存储、监测报警等功能，配置20G闪盘，内存大于256M，标准RS232；控制系统具有防止编程出现迟滞、死机现象，并具有断电程序保护和自动存储功能；为避免现场工况的干扰，示教器电缆采用光缆通讯，接头具有防止拉扯的现象；控制键盘具有防水、防尘的功能；弧焊软件包（ArcTech）基本弧焊软件：弧焊功能包的应用，可以在示教器上显示并控制焊接参数，快速设定焊枪的常用动作。模块化的焊接程序逻辑关系，引导您快捷编程，简单易懂；库卡焊接专家的丰富经验，同时得益于库卡控制器的软PLC功能，使得逻辑关系周密之致，再复杂的焊缝或再多的周边设备，编程人员都可以得心应手的处理。库卡编程模板中的基本命令，例如动作命令——直线、圆弧、点对点差补、直线插补、圆弧插补、直线+摆动、圆弧+摆动差补等，和常用逻辑命令——wait、waitfor等，均采用快捷方式调用，并以填空的方式出现，编程人员只要将相关参数填进即可，简单易学。库卡工具坐标系的应用，可将导电嘴前端的焊丝尖点（将焊丝伸出长度调到正常焊接杆伸长长度），定义为坐标原点，这样就能方便地调节焊枪空间位置（x/y/z）以及所需要的焊接角度（A/B/C）。因此示教轨迹非常方便，库卡示教器上的6D摇杆，可使示教过程更快。库卡控制器利用I/O或总线与焊接电源和清枪剪丝等装置进行信号及数据交换，可采用模拟量或数字量。对于全数字化焊机，能给出和接受多个焊接参数量，那么，在库卡控制器上就可以显示和控制常用焊接参数。起弧时的焊接参数控制收弧时的焊接参数控制库卡的绝对位置记忆功能、程序逻辑功能，结合焊机等外围设备的信号反馈，能很好地处理焊接过程中遇见的问题。例如，由于电源或送丝机故障，系统中断了焊接过程；在排除了故障后，可选择“继续上次焊接”功能，那么机器人会自动回到上次停止的位置继续焊接。弧焊软件包中可轻松调用焊机的专家系统数据和机器人运动数据，形成样板焊缝。可根据具体情况对专家数据库的具体参数进行修改。弧焊功能包中有常用的焊枪摆动形式，操作人员可直接调用想用的形式，然后将相关参数填充；或者操作人员可自定义机器人的摆动方式（如上图所示）。接触传感（TouchSensor）功能包：工件的位置和外形偏差，使本来示教的机器人焊接轨迹要被“修正”。库卡的TouchSensor功能包可以在焊接之前修正这类偏差，机器人在预定的距离内，以焊丝接触工件、形成电流回路，来检测寻找工件的正确焊缝位置，原理如上图所示。库卡的绝对位置编码器，实时记忆焊枪在空间的位置（x/y/z）和角度（A/B/C）。当机器人按照设定的程序将带电的焊丝接触工件时，焊丝和工件之间形成回路，控制系统比较当前实际位置与示教时的位置参数。新的焊接轨迹，由当前数据结合示教轨迹，进行数据修正，修正焊接轨迹。接触式传感器寻位功能的使用，可以判断工件上的部件或零件的实际位置与编程位置之间的偏差，相应的焊接轨迹即得以修正。焊接起始点位置的寻找确定，可以通过一至三个点的接触传感完成；当要纠正工件整体位置的偏差时，需要多少个点的接触传感，取决于工件的外形或焊缝的位置。此寻位功能可用于任何数目的单个点、焊接程序的某个段、或整个焊接程序的修正，如下图所示。测量精度≤±0.5mm电弧焊缝跟踪(SeamArcTracking)功能包：工件的位置和外形偏差，使本来示教的机器人焊接轨迹要被“修正”，SeamArcTracking功能包可以在焊接过程中修正这类偏差，机器人的实际焊接轨迹将被修正，跟踪实际焊缝；若结合TouchSensor功能包使用，可以达到最佳的效果。如上图所示，在焊接厚板或角焊缝时，焊枪摆动，焊丝在焊缝中间位置的杆伸长与在焊缝两边时是不一样的，杆伸长的不同，导致实际的焊接电流与设定的电流不同，杆伸长越短，实际电流就越大，杆伸长越长，实际电流就越小。利用这个原理，相应的软件实时处理检测到的电流变化、焊枪所处的位置，进而来修正机器人的实际轨迹，保证轨迹中心线始终在坡口中间，或是说在角焊缝的45°位置线上；同时保证焊枪在高度方向上的一致（如下图所示）。该功能启动时，相关数据的反馈和处理频率是每12微秒一次，跟踪精度为0.1mm。2，焊接系统福尼斯FroniusTPS－4000FroniusTPS4000焊接电源的组成二焊接电源部分Fronius1FroniusTPS4000数字化焊机TPS400012VR15004R/F++Wirefeeder机用送丝机13I-kitDeviceNetenconomy14ConnectionhosepackW/70mm25M15SoftwareFSSynchropulse双脉脉冲软件1FroniusTPS4000焊接电源功能列表全数字（DSP）多功能，配置MIG/MAG功能自动的滞后送气2步/4步操作数显的电压/电流表，数值可存储（HOLD）焊接过程状态显示错误代码显示温控风扇专家系统：过加载不同软件实现各种不同的功能,在不改变焊机硬件的基础上通过软件提升焊机的性能。焊接电源通过DeviceNet总线与机器人通讯，焊机与机器人的交互均通过Device