标准节焊接机器人工作站方案.docx

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标准节焊接机器人工作站方案

标准节焊接机器人工作站

技术方案书

需求单位（甲方）：

承制单位（乙方）：

成都佳士科技有限公司

日期：

2011-6-21

第一部分焊件的基础资料和焊接要求说明

1.被焊工件的基础资料

1.1被焊工件名称：

标准节焊接

1.2被焊工件尺寸范围：

1508mmX726mmX726mm（以用户图纸为准）

1.3被焊工件焊缝形式：

对接角焊缝

1.4被焊工件材质：

Q235、Q345

1.5工件简图如下所示：

2.焊接工艺及工艺要求

2.1工件装卸方式：

由于工件体积偏大，工件装卸采用吊装。

2.2焊接工艺：

焊接时采用单丝气体保护焊。

焊接时，人工先将组对好的工件装夹在焊接变位机上，然后启动机器人进行焊接。

焊接质量能够通过买方质量检验部门按照中国的国家标准或者买方的企业标准进行的检测。

2.3机器人配置FANUC电缆外置型机器人，焊接电源配置OTC数字电源进行焊接。

3.焊接工艺对焊件的精度要求：

3.1工件表面不得有影响焊接质量的油锈、水份；

3.2焊缝组对间隙小于0.5mm；

3.3工件装配后的重复位置精度不大于1.0mm

3.4不得有影响定位的流挂和毛刺等；

第二部分机器人工作站简介

4.机器人工作简述：

本工作站采用单机器人双工位的焊接方式。

由于工件焊缝为对接角焊缝，且工件焊缝不集中，且分布位置复杂，因此将焊接工件放在和机器人协调运动的变位机上，再对其进行焊接。

工作站主要包括弧焊机器人、焊接电源、焊接变位机（双轴与单轴焊接变位机）、焊接夹具、清枪站、系统集成控制柜等组成。

5.机器人工作站布局：

（图中尺寸仅为参考）

6.机器人工作站效果图：

7.机器人工作站动作流程：

将点固好的工件在双轴变位机上装夹好→启动机器人→弧焊机器人开始起弧焊接→焊接完毕→将焊接好的工件吊装到单轴变位机上点焊好→启动机器人焊接，以此类推，焊接完整个工件后，进行下一循环。

（焊接同时变位机与机器人相协调）

第三部分机器人工作站主要配置表：

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：

FANUCRobotM-10iA

FANUC

1套

主要配置：

标准配置机器人本体，有效负载10kg；B箱体；示教器、附10m电缆；机器人与控制柜间电缆长7m；机器人标准中文操作系统；

二、焊接设备

1

焊接电源

型号：

OTCCPVE-500

OTC

1套

主要配置：

焊接电源、机器人送丝机、￠1.2送丝轮组、通讯电缆、

三、周边设备

1

单轴焊接变位机

承载工件及焊接所需工装

（联动控制）

FANUC

成都佳士

1套

2

双轴焊接变位机

焊接所需工装

成都佳士

1套

3

焊接夹具

手动夹紧

成都佳士

1套

四、系统控制设备

1

控制系统

配置：

操作盒、配线盒，

成都佳士

1套

五、辅助装置

1

机器人焊枪

RM80W,22度

TBI

1套

2

防碰撞传感器

KS-1

TBI

1套

3

清枪站

清枪喷硅油（BRG2000）和剪丝装置（DA2000）

TBI

1套

4

冷却水箱

Becool2.2withsensor

TBI

1套

六、安全防护装置

安全围栏

配置：

防弧光板，具体尺寸另定

成都佳士

1套

第四部分机器人工作站主要配置简介

8.FANUCRobotM-10iA弧焊机器人

FANUC机器人M-10iA的组成

1）FANUCM-10iA机械部分

-安装方式：

地装

-关节方式：

6轴关节型

-最大负荷：

10公斤

-运输方式：

利用叉车或吊车

2）R-30iA控制器部分：

中英文显示

-基本配置：

B型箱体

-电源输入：

380V/3Φ＋E

-FlashROM模块容量：

32MB

-DRAM模块容量：

32MB

-CMOSRAM模块容量：

3MB

-USB存储功能

-CF卡存储功能

-机器人控制电缆7米（非柔性）

-示教盘电缆10米

-备件（保险丝，后备电池）

3）软件

-基本字库：

中英文

-焊接专用软件（ARCTool）

-M-10iA机器人控制软件

-数字伺服功能

-操作指令功能

-位置寄存器功能

-时间计数器功能

-外部程序选择功能

-TCP自动设定功能

-高灵敏度防碰撞检测功能

-CC-LinkInterface（选配）

-DeviceNetMasterinterface（选配）

-焊缝起始点寻找（选配）

-焊缝跟踪（选配）

-多层多道焊（选配）

4）手册

-焊接专用软件操作和设置手册（中文一册）

-M-10iA的机械维修手册（英文一册）

-R-30iA控制器维修手册（中文一册）

机器人型号

Robotmodel

M-10iA

轴数

Controlledaxes

6axes

最大运动半径

Max.reach

1420mm

有效运动范围

Stroke

1066mm

最大负载

Max.loadcapacityatwrist

10kg

运动范围

Motionrange

J1

5.93rad（360deg）

J2

4.36rad（250deg）

J3

7.76rad（445deg）

J4

6.63rad（380deg）

J5

6.63rad（380deg）

J6

12.57rad（720deg）

最大运动速度

Max.speed

J1

3.67rad/s（210deg/s）

J2

3.32rad/s（190deg/s）

J3

3.67rad/s（210deg/s）

J4

6.98rad/s（400deg/s）

J5

6.98rad/s（400deg/s）

J6

10.47rad/s（600deg/s）

重复精度

Repeatability

±0.08mm

机械本体重量

Mechanicalunitmass

130kg

运动范围

9.焊接电源OTCCPVE500

焊接系统选用日本OTC公司生产的OTCCPVE500

2.1采用OTC独特的波形控制方式，对Co2/MAG电弧现象进行最佳焊接电流波形控制；

9.1IGBT电子器件控制速度达到惊人的60KHZ；

2.3完美的起弧性能以及熔深控制功能，实现低飞溅焊接；

2.4丰富的焊接条件记忆储存功能，内含30条焊接规范记忆存储程序；

2.5人性化的按键锁保护功能和电弧特性模式设定功能；

2.6全数字控制软触键数字显示屏。

CPVE500焊接标准技术规格：

项目

规格/性能指标

型号

CPVE500

输入电压、频率

3相，380V±10%，50/60Hz

输出电流范围

30-500A

暂载率

100%

外形尺寸

298X630X556

10.单轴变位机

焊接变位机的主要作用是实现焊接过程中将工件进行翻转变位，以便获得最佳的焊接位置，可很好地满足焊接质量及外观要求。

变位机基座采用优质型材及钢板焊接而成，经过退火处理，质量精度可靠。

翻转采用伺服电机驱动，减速机采用高精度减速机，精度可靠，速度可调，可与机器人实现联动。

●总体构成：

主要由驱动头座、机座、夹具安装座、导电系统组成，各机构具体分述如下：

●驱动头座：

由进口伺服马达及高精密减速机组成。

●机座：

由高强度钢板或是型材组焊，并经去应力退火。

●夹具安装座：

由高强度钢组焊，焊后经精加工处理。

●技术参数：

●最大负载：

500Kg

●最大翻转速度：

15r/min

●翻转角度：

±200°

●重复定位精度：

500mm直径内±0.2mm

11.双轴变位机

焊接变位机的主要作用是实现焊接过程中将工件进行翻转变位，以便获得最佳的焊接位置，可很好地满足焊接质量及外观要求。

变位机基座采用优质型材及钢板焊接而成，经过退火处理，质量精度可靠。

翻转采用伺服电机驱动，减速机采用高精度减速机，精度可靠，速度可调，可与机器人实现联动。

●总体构成：

主要由翻转机构、回转机构、机座、导电系统组成，各机构具体分述如下：

●翻转机构（回转机构）：

由进口伺服马达及高精密减速机组成。

●机座：

由高强度钢板或是型材组焊，并经去应力退火。

●技术参数：

●最大负载：

500Kg

●最大翻转速度：

3r/min

●最大回转速度：

5r/min

●最大翻转角度：

100°

5.焊接夹具

焊接夹具通过定位块、定位销作定位用，采用手动快速夹紧。

定位及夹紧装置均要考虑机器人焊接的可达性，操作者装卸工件的方便性。

夹具采用整体式或组合式结构，拆装方便。

任何设备和夹具，其使于寿命和易损件的快换是客户比较关注的问题，所以，一直以来，我公司对这个问题的考虑是比较周全的，对于定位，我公司通常将定位块单独制作，且采用特殊材料，并经热处理，如时间长定位件磨损，更换非常容易。

6.机器人焊枪

枪体外套管是由一整块特质高钢性不锈钢通过CNC设备整体加工而成，非常强壮，同时和内层枪管之间留有足够空间，当配合Tbi高吸能防碰撞传感器工作时，即使发生碰撞也不用重新校枪，机器人TCP点基本不变，这样就节约了大量的机器人停机维护时间！

使用Tbi机器人焊枪,按照正确的操作规程，正常使用情况下,我们向客户提供一年的主枪体TCP质保!

传统焊枪的保护气只有一路，在保护气由喷嘴喷出时极易迅速散失，只能靠加大气体压力和流量来提高气保护效果。

而Tbi新一代机器人焊枪创新地采用两路保护气设计，外层通道的保护气成轴向气流，而内层通道的保护气成径向气流，在喷嘴内混合形成层流状保护。

由于加强了保护气的流动控制，使得焊接中气保护效果非常优秀，焊缝质量高，同时，保护气用量也大大降低。

通常焊枪焊接保护气用量需要15~20升/分钟，而Tbi焊枪的保护气用量仅需6~10升/分钟。

根据详细测算（请参考“TBI机器人焊枪节约气体成本的计算”），保守估计，使用Tbi机器人焊枪，一年仅保护气一项，一台机器人就能节约最少2万元的费用。

同时两通道保护气可以到达焊枪内的多个部位，使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，避免导电嘴过度烧损，从而延长了导电嘴的寿命。

另外Tbi创新推出的专利长寿命五星导电嘴，内孔不是圆形而是五边形。

其特点如下：

超长使用寿命：

采用高硬度复合铜材，内孔耐磨层硬度是普通导电嘴硬度的5-10倍，大大延长了导电嘴使用时间。

焊接过程高度稳定：

五边形内孔截面积比圆形更大，它的五个120度钝角可以容纳部分焊丝碎屑，不易堵丝，保证送丝通畅。

引弧高度稳定：

内孔为五边形，可以始终保证与焊丝两条线接触，同时电能也因焊丝和导电嘴有两个接触点而被有效分散，最大程度避免因引弧电能过高产生的焊丝在导电嘴中凝结。

因此，使用Tbi机器人焊枪，可以大大减少设备停机维护时间，降低用户长时间焊接生产的耗材用量、气体消耗等综合运行成本！

●TbiRM80W

技术参数

冷却方式

双路循环水冷

暂载率

100％（10分钟考核周期）

混合气时电流

370－500A

焊丝直径

1.0-1.2mm

气体消耗量

6升/分钟起

气体导管

两条，用于保护气和压缩空气通路

重量

约为0.70公斤

电压等级

L（IEC60974-7标准）

当用户使用脉冲电源时暂载率会有所下降。

特点：

●双路气管可以优化气体流通环境，提高了气体流通量。

●易耗件的超长使用寿命。

●更优秀的双路水冷效果。

●更高的焊接能力。

无需任何特殊工具,带有专用集尘罩，方便焊烟收集。

7.防碰撞传感器

技术参数

结构

全机械

轴向释放压力

550N

横行释放扭矩

18.2Nm

释放后复位

自动

复位能力

在距离法兰300毫米处测量，偏差范围

在±0.01毫米内

安全开关

通常呈关闭状态，最大可达24V/A

重量

1.96公斤

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。

特点：

●

高稳定性。

●TCP设置准确。

●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。

8.清枪站

Tbi清枪喷硅油装置（BRG2000）和剪丝装置（DA2000）

●Tbi清枪站的喷硅油装置采用了双喷嘴交叉喷射，使硅油能更好地到达焊枪喷嘴的内表面，确保焊渣与喷嘴不会发生死粘连。

●Tbi清枪和喷硅油装置设计在同一位置，机器人只要一个动作就可以完成喷硅油和清枪的过程。

●在控制上，Tbi清枪喷硅油装置仅需要一个启动信号，它就可以按照规定好的动作顺序启动。

●Tbi剪丝装置采用焊枪自触发结构设计，不需要再使用电磁阀对它进行控制，简化了电气布置。

●Tbi剪丝装置可以单独安装，也可以安装在Tbi清枪喷硅油装置上形成一体化设备，这样不仅节约了安装空间，也使气路的布置和控制变得非常简单。

9.冷却水箱

技术参数

冷却能力

2200W

冷却液温度

最高60℃

水流量

最小0.25L/min,最大8L/min

最大压力

4bar

空气流量

900m³/h

功率

300W

水箱容量

5L

热交换面积

1.9m²（在35bar时测得）

泵

离心泵

特性

黄铜回转体和主体件/不锈钢转轴/内部对流和电流保

护

尺寸

230x270x530mm（长x宽x高）

重量

大约13kg（空）

对于TbibeCool2.2（Sensor）带流量传感器

开关可调范围

0.5-3.3L/min

最大负载

250V/0.3A

10.电气控制系统：

10.1系统集成说明：

10.1.1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，程序间配置传感器检测动作信号，并程序动作顺序互锁，保证安全及可靠性。

10.1.2在系统中设置有一系列检测装置和系统反馈装置。

有情况发生时，系统将发出警报并且操作面板上指示灯亮。

同时自动停焊﹑停机。

10.1.3电器元件中：

重要元件（如继电器、开关按钮等）采用西门子、ABB、施耐德等知名品牌。

其余采用进口或国产名厂品牌。

10.1.4设备设有紧急停止开关，在紧急的情况下能立即停止设备的任何工作。

10.1.5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

第五部分技术文件

●设备相关图纸：

设备地基施工图、设备安装图、设备机械总图、电气控制原理图及接线图、设备发货清单各1套

●安装、维修用部件图纸1套

●外购件出厂合格证、使用说明书、保修卡1套

●产品合格证、设备易损件清单等各1套

●设备维修保养说明书1套

第六部分甲、乙双方责任

12.甲乙双方责任：

甲方责任

●甲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。

●甲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，如：

钢丝绳、软吊带、起重设备等。

●甲方负责将电源〖三相四线制，380±10%V〗、压缩空气送至机器人焊接工作站。

●甲方负责在合同生效后二十天内将待焊工件寄到乙方公司所在地。

乙方责任

●乙方负责设计制造上述设备组成中的所有设备。

●乙方负责提供完整的设备使用资料、技术资料

●乙方负责对甲方的一至两名操作人员进行技术培训，包括操作及基本的维护培训；

13.设备验收

a）初步验收（预验收）

在乙方设备制作完成后，通知甲方派技术人员到乙方工厂进行预验收，预验收合格后签署预验收报告。

b）最终验收

在甲方工厂进行。

设备安装完毕后进行试运行，无卡死及明显抖动现象出现，机器人、变位机、焊机、专用夹具能协调动作，在工件符合上述要求的情况下，能自动完成焊接作业。

，双方签署最终验收报告。

14.服务与承诺

我公司向客户郑重承诺：

我公司建有长期的备品备件库，便于用户对设备的维护以及设备所需耗材等供给。

我公司在用户设备所在区域长期驻有专业人员，从而可以以最快的速度相应用户的需求。

我公司还会针对用户对设备的使用情况，定期由专业人员到现场对设备的使用情况进行回访，解决用户在使用过程中碰到的问题。

15.售后服务

a）设备的质量保证期：

设备的质量保证期为12个月。

b）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，乙方将免费负责维修；如果由于甲方人为因素或外部客观因素导致设备无法正常生产，乙方将有偿负责维修，只酌情收取服务费和材料费。

c）质量保证期外：

不论由于设备本身故障、甲方人为因素还是外部客观因素导致设备无法正常生产，乙方均将有偿负责维修，只酌情收取服务费和材料费。

d）响应时间：

乙方在收到甲方的书面通知后2小时内做出响应。

对于普通故障，乙方将以电话、传真或E-MAIL形式指导甲方尽快恢复生产。

对于用户不能自行解决的故障，乙方将在24小时内，保证售后服务技术人员赶到甲方现场；同时，如果属于一般故障，乙方将保证在到达甲方现场后48小时内恢复设备正常生产。

第七部分其它

1油漆颜色：

按用户指定颜色执行。