貨箱欄板焊接機器人站方案書

1、貨箱欄板焊接機器人工作站設(shè)備方案書聯(lián) 系 人： 單位地址： 電 話： 傳 真： 電 郵： 網(wǎng) 站： 方案日期：2013年4月2日貨箱欄板焊接機器人工作站技術(shù)方案1、 焊接對象：l 工件名稱：貨箱欄板l 工件材料：低碳鋼l 工件外形圖：2、 焊接工藝分析： l 焊縫形式：角焊縫、搭接焊縫等多種綜合焊縫；l 焊接方式：熔化極CO2混合氣體保護焊接工藝（MAG）；l 焊接形式：機器人自動焊接方式，人工吊裝上下料；l 焊前狀態(tài)：未點定；l 焊絲規(guī)格：1.6mm(實芯焊絲)，250Kg桶裝焊絲或20Kg盤裝焊絲；3、 設(shè)備總述：貨箱欄板焊接機器人工作站是一臺用于貨箱欄板焊接的柔性設(shè)備，該機器人工作站采用

2、移動式機器人加頭尾坐式單軸變位機配置方式，機器人系統(tǒng)采用6+3聯(lián)動方式（機器人本體6軸+ A工位變位翻轉(zhuǎn)1軸+B工位變位翻轉(zhuǎn)1軸+機器人移動行走）實現(xiàn)工件多種焊縫的焊接。其中機器人系統(tǒng)采用日本OTC公司工業(yè)機器人系統(tǒng) AII-V6，外部軸焊接變位機電機為機器人系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制外部軸馬達；焊接系統(tǒng)采用日本OTC公司機器人專用全數(shù)字逆變焊接電源 DM-350及水冷焊槍配置，焊絲采用桶裝焊絲；工作站配備德國BINZEL公司生產(chǎn)的機器人專用自動清槍站；工作站控制系統(tǒng)采用 PLC 控制方式。貨箱欄板焊接機器人工作站示意圖如下圖：3.1設(shè)備配置清單： 序號名稱數(shù)量備 注1弧焊機器人系統(tǒng)1日本OTC公司AII-

3、V6弧焊機器人本體1座式, 臂展1402mm,有效負載6kg；機器人控制器AX211微軟中文操作系統(tǒng)機器人示教器及電纜等1全圖彩色顯示器，電纜長度8米；焊接軟件1示教器上顯示、控制焊接參數(shù)機器人本體與控制柜間電纜1高強度柔性電纜，長度12米；外部軸及驅(qū)動控制1外部軸馬達、RV減速器、外部軸馬達驅(qū)動伺服包，馬達電纜2焊接機器人附加功能1日本OTC公司焊縫起始點尋位功能1實現(xiàn)工件表面上參考點的實際位置與編程位置之間的偏差糾正電弧跟蹤功能1進行焊縫實際位置與示教位置的偏差修正；焊接時進行實際焊縫3機器人焊接系統(tǒng)1日本OTC公司全數(shù)字式逆變MIG/MAG焊接電源1DM-350四輪送絲裝置1機器人接口及

4、控制連接附件1水冷氣保焊槍及電纜1循環(huán)冷卻水箱1用于焊槍冷卻（國產(chǎn)品牌）4一體式清槍、剪絲裝置BRS-CC1德國BINZEL 公司5機器人行走床身1機器人安裝行走架1外部軸驅(qū)動，到位精度高行走床身安裝底座1齒輪齒條傳動，直線滑軌導向6頭尾式單軸變位機1固定式主動頭架1外部軸驅(qū)動，與機器人本體隨動隨動式從動尾架1尾座可根據(jù)工件長度調(diào)整位置；變位機安裝床身底座1型材焊接而成翻轉(zhuǎn)架及工裝夾具1實現(xiàn)工件的快速裝夾及定位；7半開放式安全圍欄18控制柜及焊接電源放置架19PLC+觸摸屏電氣集成控制系統(tǒng)1PLC+觸摸屏系統(tǒng)程序控制器1三菱PLC+工業(yè)觸摸屏集中操作盤1獨立組合PLC控制控制電纜、電纜拖鏈線槽

5、等110隨機資料13.2設(shè)備主要參數(shù)設(shè)備可焊最大工件重量400kg設(shè)備可焊工件最大長度3500mm機器人行走速度25m/min機器人位移行程500mm變位機翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)速度84RPM最大焊接電流350A翻轉(zhuǎn)定位精度（R=500）0.1mm機器人行走精度0.1mm4、設(shè)備主要部件說明半開放式安全圍欄貨箱欄板焊接機器人站由焊接機器人系統(tǒng)、機器人焊接系統(tǒng)、機器人行走床身、頭尾座式單軸變位機、焊接夾具、半封閉式安全圍欄、控制柜及焊接電源放置架以及電氣控制系統(tǒng)組成。設(shè)備布局如下圖：機器人移動行走床身機器人控制放置架焊接工件及夾具變位機翻轉(zhuǎn)頭座變位機翻轉(zhuǎn)尾座機器人及焊槍夾持4.1焊接機器人系統(tǒng)見附錄1： 焊接

6、機器人系統(tǒng)介紹。4.2 機器人焊接系統(tǒng)見附錄2： 機器人焊接系統(tǒng)介紹。4.3 機器人外部軸系統(tǒng)機器人外部軸系統(tǒng)主要由交流伺服電機（機器人外部軸）、伺服包、電機電纜及外部軸控制軟件組成。該部套全部采購機器人供應(yīng)公司（日本OTC）產(chǎn)品，包括可協(xié)調(diào)控制的交流伺服電機、減速器、伺服驅(qū)動包、外部軸控制軟件、電機電纜其它附件。該機器人工作站共配備兩套外部軸系統(tǒng)，分別作為兩個焊接工位的驅(qū)動單元。機器人外部軸系統(tǒng)的主要作用：按系統(tǒng)控制器程序設(shè)定將工件旋轉(zhuǎn)和機器人本體移動與機器人本體6關(guān)節(jié)運動實現(xiàn)聯(lián)動，以滿足工件復雜焊縫的焊接。4.4 機器人行走床身機器人行走床身由機器人外部軸驅(qū)動，其中行走外部軸以機器人系統(tǒng)第

7、7軸的方式，擴展機器人的可達范圍，移動導軌的有效行程為2.5米。根據(jù)工件的焊接情況，建議焊絲形式采用桶裝焊絲形式，考慮送絲的可行性本方案將送絲桶與機器人一起移動。機器人移動導軌由移動導軌安裝底座、機器人行走安裝架組成；其中安裝底座由型材焊接加工而成，具有變形小，精度高等優(yōu)點；機器人行走安裝架主要實現(xiàn)機器人的安裝和行走，由高精密齒輪齒條副傳動，直線滑軌導向。機器人行走臺車桶裝焊絲焊接機器人機器人移動導軌示意圖4.5頭尾座式單軸式變位機頭尾式單軸變位機的驅(qū)動單元為機器人外部軸馬達（MTC1200），它作為機器人系統(tǒng)的第8軸與機器人實現(xiàn)聯(lián)動。主要由固定式主動頭架、移動式從動尾架、翻轉(zhuǎn)架及工裝夾具組成

8、。翻轉(zhuǎn)架及工裝夾具從動尾架焊接工件固定式主動頭架變位機固定式主動頭架實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)架及工件在焊接過程中的翻轉(zhuǎn)，動力源為交流伺服電機（機器人外部軸），經(jīng)一個高精密低背隙行星齒輪減速器和翻轉(zhuǎn)軸系傳動實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作，并與機器人實現(xiàn)協(xié)調(diào)聯(lián)動。移動式從動尾架由從動尾架及尾架移動機構(gòu)組成，其中從動尾架與固定頭架組成變位主體，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)變位動作，從動尾架為無動力端；主要由從動尾架焊裝、回轉(zhuǎn)軸系、及導電機構(gòu)組成。針對不同長度規(guī)格工件的焊接，需調(diào)整從動尾架的位置，該設(shè)備采用手動方式，到位后人工手動鎖死。焊接工裝夾具用于焊接時工件的精確定位和夾緊。工件定位夾緊方式采用外形定位，手動夾緊方式。焊接工裝夾具具有唯一性，針對不同

9、品種及規(guī)格工件的焊接，本設(shè)備需調(diào)整或跟換相應(yīng)焊接工裝夾具。對工件的要求：批量尺寸偏差1.5 mm。4.6 半封閉式安全圍欄大挖斗桿焊接機器人工作站的工作區(qū)域設(shè)置一個半開放式安全圍欄，在防護圍欄進口處設(shè)置安全光柵檢測，以免操作者在機器人工作時誤入焊接區(qū)域，造成安全事故。安全圍欄整體采用拼接式，各分接單元由型材焊接而成，具有美觀大方，牢固可靠等優(yōu)點。安全圍欄在設(shè)備操作位處為開放結(jié)構(gòu)，其余位置封閉，在半開放式安全圍欄的側(cè)方設(shè)置有檢修門，以便于設(shè)備調(diào)試及檢修人員進入設(shè)備內(nèi)部。4.7 控制柜及焊接電源放置架機器人控制箱、焊接電源、冷卻循環(huán)水箱、主控制柜以及控制附屬箱柜等都放置在機器人控制放置架上，放置架

10、安裝在半封閉式安全圍欄后部，由型材焊接而成4.8 控制系統(tǒng)本系統(tǒng)由控制柜、操作盒及連接電線組成。電氣控制系統(tǒng)特點：工作站由焊接機器人系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)及外圍設(shè)備等部分組成，為完成焊接任務(wù)需要協(xié)同控制。外圍設(shè)備采用PLC控制，并且與機器人控制系統(tǒng)進行通訊。PLC采用日本三菱系列，包括觸摸顯示屏在內(nèi)的操作平臺，可以顯示整個工作站的工作情況和進程，具有手動、自動、示教、測試等功能模式。針對不同的工件，可設(shè)置不同的焊接程序并編號，進行預(yù)約，在焊接時從觸摸屏上直接調(diào)用對應(yīng)的焊接程序進行焊接。采用調(diào)整(手動)和自動焊接兩種控制方式。PLC可編程控制器、調(diào)速、顯示、照明各部分采用各自的電源，相互之間完全隔離，控

11、制器可靠性明顯提高。5、設(shè)備操作流程：人工將裝配并定位點焊完成的工件裝夾到變位工位夾具上，按位于安全圍欄外部的操作臺上的雙啟動按鈕，機器人到位開始對工件按焊接工藝規(guī)定的焊接順序和焊接參數(shù)進行焊接，在機器人焊接過程中，機器人行走機構(gòu)和變位機配合機器人本體動作，使工件焊縫處于最佳焊接位置。 其它事項說明1.設(shè)備運行環(huán)境該產(chǎn)品應(yīng)室內(nèi)安裝，放在避免陽光直射、避雨、干燥通風、無粉塵的環(huán)境中，盡量避免嚴重影響設(shè)備使用的氣體蒸汽、化學沉積、霉菌及其它爆炸性、腐蝕性介質(zhì)，并應(yīng)遠離劇烈震動和顛簸的場合。電網(wǎng)電壓波動： ±10%（當電網(wǎng)頻率為額定值時）電網(wǎng)頻率波動： ±1% （當電網(wǎng)電壓為額定

12、值時）周圍空氣溫度范圍焊接時 0 40 2設(shè)備制造執(zhí)行標準符合GB/T8118-1995電弧焊機通用技術(shù)條件GB6988-86 電氣制圖GB4064-1983 電氣設(shè)備安全設(shè)計導則GB/T1184-1996 形狀與位置公差GB/T 1800.31998 極限與配合GB4884-85 絕緣導線的標記GB/T3384-92 機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)要求3 . 制作及設(shè)備安裝、調(diào)試3.1.設(shè)備基礎(chǔ)、配電柜由買方自制；3.2.設(shè)備基礎(chǔ)由賣方提供圖紙，買方按圖施工制作；3.3.設(shè)備安裝、調(diào)試由賣方負責，買方配合安裝。4. 技術(shù)服務(wù)4.1. 整機質(zhì)保期為終驗收后12個月；在質(zhì)保期期間，我方將免費提供相關(guān)技術(shù)服

13、務(wù)。4.2.設(shè)備最終驗收后，設(shè)備的保修期為1年，免費提供零件及服務(wù)，服務(wù)應(yīng)及時有效。在接到用戶故障信息后要求4工作小時內(nèi)響應(yīng)，3個工作日內(nèi)到達甲方現(xiàn)場。4.3. 我方將建立詳細用戶檔案，當設(shè)備質(zhì)量保證期過后，依然能提供廣泛而優(yōu)惠的技術(shù)支持、接受咨詢及設(shè)備備件的供應(yīng)。5.提供的隨機資料a.基礎(chǔ)圖1 套；b.設(shè)備總裝示意圖1 套；c.設(shè)備電氣資料（原理圖、接線圖、程序梯形圖）1 套；d.設(shè)備說明書1 套；e.設(shè)備維護保養(yǎng)手冊1套；f.備品備件及易損件清單1 份；g.出廠檢驗報告及合格證各1 份；h.保修單1 份。i.發(fā)貨清單1 份6.設(shè)備交貨期合同生效后100工作日具備預(yù)驗收條件。7、包裝、運輸7

14、.1. 包裝：簡易/木箱包裝；7.2運輸：（國內(nèi)交貨地）汽運。8.驗收及培訓8.1 預(yù)驗收預(yù)驗收地點：預(yù)驗收在賣方生產(chǎn)現(xiàn)場進行；用戶提供合格產(chǎn)品試件；簽定預(yù)驗收報告；預(yù)驗收標準：按照技術(shù)協(xié)議的要求及國家有關(guān)標準進行。8.2終驗收終驗收地點：買方生產(chǎn)車間；終驗收標準：按照技術(shù)協(xié)議的要求及國家有關(guān)標準進行；在規(guī)定時間內(nèi)若因買方原因無法正常進行終驗收項目，視為賣方設(shè)備已通過終驗收。8.3 培訓在預(yù)驗收和終驗收期間，由賣方負責對買方的工程技術(shù)人員及操作工進行設(shè)備操作、維護保養(yǎng)等方面的培訓。附錄1： 焊接機器人系統(tǒng)介紹（1）、機器人本體AII-V6型機器人為6軸關(guān)節(jié)式機器人，采用的新型交流伺服電機具有結(jié)

15、構(gòu)緊湊、高輸出、響應(yīng)快、高可靠性等特點，從而使機器人本體緊湊靈活，具有較大的運動空間、更好的穩(wěn)定性和較高的重復定位精度。AII-MV6L型機器人技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：名稱AII-V6構(gòu)造垂直多關(guān)節(jié)形軸數(shù)6最大可載能力6kg位置重復精度±0.08mm (Note 1)驅(qū)動系統(tǒng)AC伺服馬達驅(qū)動容量5200W位置數(shù)據(jù)反饋絕對值編碼器動作范圍1軸340°(±170°)100°(±50°) (Note 2)2軸255°(-155°+90°)3軸375°(-170°+190°)4軸3

16、60°(±180°)5軸280°(-50°+230°)6軸720°(±360°)最大速度1軸2.88弧度/s(150°/s)2軸2.88弧度/s(160°/s)3軸3.05弧度/s(170°/s)4軸6.11弧度/s(340°/s)5軸5.93弧度/s(340°/s)6軸9.08弧度/s(520°/s)荷載能力允許扭矩回轉(zhuǎn)11.8N·m彎曲9.8N·m扭轉(zhuǎn)5.9N·m允許慣性矩回轉(zhuǎn)0.30kg·m2彎曲0.

17、25kg·m2扭轉(zhuǎn)0.06kg·m2機器人動作范圍截面面積6.43m2×340°周圍溫度，周圍濕度0-45、2080%RH(無壓縮)本體質(zhì)量260kg第三軸可載能力12kg (Note3)安裝方法地面,側(cè)掛,吊裝原點復元不需要本體顏色臂:白色, 基座:藍色（2）、機器人控制系統(tǒng) AX-21機器人控制柜的控制是基于Intel公司的處理器開發(fā)的，采用Windows NT技術(shù)的智能運動控制系統(tǒng)。全數(shù)字伺服模塊給機器人的6個關(guān)節(jié)的交流伺服電機提供驅(qū)動電源，有能力提供多達54個伺服電機軸同步協(xié)調(diào)控制，完成直線插補和圓弧插補。采用友好和簡易的編程界面，圖標式按鍵，使

18、操作人員更加易學和舒適。分布式硬件結(jié)構(gòu)和精簡指令集軟件能保證嚴格的時序和任務(wù)的執(zhí)行。記憶容量達到160000步，外部I/O點可達32點。開放式結(jié)構(gòu)，可以與Ethernet、Device-net等網(wǎng)絡(luò)進行連接。另外，帶有過濾網(wǎng)的自循環(huán)通風系統(tǒng)可以保證在050范圍內(nèi)正常工作。技術(shù)規(guī)格：控制硬件多個INTEL CPU分布式硬件結(jié)構(gòu)存儲器緊湊式閃存卡最大存儲步數(shù)160,000步可存儲出程序數(shù)量9999個通訊接口RS232（PC標準串行接口），打印機接口I/O總線系統(tǒng)DEVICE-NET和CANBUS現(xiàn)場總線數(shù)字輸入16個，可擴展數(shù)字輸出16個，可擴展輸入電壓3相200V ±10% 5060H

19、z功率7KVA系統(tǒng)參數(shù)最多可控聯(lián)動軸54個最多可控聯(lián)動機器人數(shù)量2個機器人軸6個，數(shù)字式伺服控制可連接焊機數(shù)2臺安全等級IP23自動監(jiān)控各軸工作范圍，冷卻水，電弧等 重量80kg外形尺寸558*503*865（3）、示教編程器機器人系統(tǒng)配有大屏幕彩色LCD顯示的編程器，操作與編程簡單明了，具有在線焊接參數(shù)修改和故障自診斷顯示功能?？赊D(zhuǎn)換中/英文顯示方式，方便操作者。并且安裝有deadman開關(guān)，其一步保證安全。l 可以進行擺動模式，擺動波形的編輯l 可以進行焊接參數(shù)和焊接電流、電壓波形的實時顯示和參數(shù)修改。l 可以進行多窗口顯示。（例如，可以進行程序、參數(shù)、輸入、輸出的同時顯示）l 可以進行內(nèi)

20、部SOFT-PLC的梯形圖編程，不同其他機器人的語句表編程。使編程更加直觀，更加易于掌握。l 可以顯示電機速度變化波形，利于維護人員進行維修和服務(wù)l 技術(shù)規(guī)格：顯示彩色液晶大屏幕 重量1.5kG編程在線示教，離線編程（需另配軟件）插補點對點，直線，圓弧插補時間11ms坐標系軸坐標 直角坐標 焊槍坐標 工作坐標伺服控制循環(huán)時間1 ms通過點可編程特殊控制功能程序平移 焊接順序 外部軸轉(zhuǎn)動 系統(tǒng)同步控制 自動重復引弧等(4)、附加功能介紹：考慮到工件裝配公差可能出現(xiàn)的偏差，在焊接時需要進行焊縫跟蹤尋位來實時校正軌跡。安裝了這些裝置后，也提高焊接自動化水平，提高軌跡的精確度和焊縫的質(zhì)量，減少操作人員

21、的介入。在本機器人工作站方案中，配備了焊縫起始點尋位裝置和電弧焊縫跟蹤傳感器系統(tǒng)功能。4.1焊縫始端尋位裝置該工作站配備焊縫始端尋位裝置。焊縫始端尋位對于公差較大或裝配精度較差的工件是必不可少的。尋位裝置有一個線包，可產(chǎn)生幾十伏電壓。尋位就是通過焊絲接觸工件發(fā)生瞬間短路，即機器人系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)實際工件焊縫該點的空間三維坐標，通過這種方式，機器人系統(tǒng)檢測多個點后，根據(jù)這幾個點進行計算得出偏差值，用該偏差值修改原示教焊縫的位置數(shù)據(jù)，從而得出實際焊縫起始點的位置。在尋位過程中，可確定工件表面上參考點的實際位置與編程位置之間的偏差，相應(yīng)的切割程序即得以修正。此尋位功能可用于任何數(shù)目的單個點、切割程序段或整個

22、程序的校正。4.2電弧焊縫跟蹤傳感器系統(tǒng)該工作站配備焊縫電弧焊縫跟蹤傳感器系統(tǒng)。電弧傳感跟蹤焊縫實時校正焊接路徑，以適應(yīng)焊縫位置的變化。通過一個擴展的控制單元，可以測量到焊接電流在焊接過程中的變化，專用的軟件程序使得計算機可以在焊接角焊縫和V型焊縫的過程中處理因電弧擺動而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，指明焊縫的確切位置并相應(yīng)修正程序路徑。獨到的控制系統(tǒng)能夠控制焊絲從導電嘴伸出的長度在任何動態(tài)運行情況下永遠保持恒定長度，并與焊接開始時的測量值相同。這樣除了保證焊接過程中電弧穩(wěn)定外，最顯著的優(yōu)點是避免導電嘴的燒損。(采用此方法，既不必修改焊接參數(shù)，也不必改變焊接系統(tǒng)的配置，更不必修正存儲于焊接程序中的焊槍與工件的距離)。角焊縫擺焊示意4.3清槍剪絲機構(gòu)剪絲清嘴裝置對于機器人上長時間進行焊接的焊槍來說，是非常必要的。進行剪絲清嘴時，一般編制一個專門的程序。當焊槍到達剪絲位置后，自動控制送絲及剪絲動作。當焊槍到達清嘴位時，開關(guān)檢測焊槍