翻车机箱体双机器人焊接系统技术协议.docx
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翻车机箱体双机器人焊接系统技术协议
箱型梁机器人焊接系统
技术协议
需方：
兰州宏祥电力技术开发有限责任公司
供方：
厦门思尔特机器人系统有限公司
就兰州宏祥电力技术开发有限责任公司（以下简称需方）订购成都思尔特机器人科技有限公司（以下简称供方）壹套箱型梁机器人焊接系统，经友好协商，将有关本产品的性能、技术要求达成以下共识，以资共同遵守。
1.总则
1.1本协议适用于兰州宏祥电力技术开发有限责任公司翻车机箱体双机器人焊接系统的设计、制造、安装、调试及验收等方面的技术要求。
1.2本技术协议提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，供方应保证提供满足本技术条件和国际国内工业标准的优质产品，并提供相应服务。
对国家有关安全、环保等强制性标准，必须满足其要求。
1.3本技术协议为订货合同的附件，与合同正文具有同等法律效力，未尽事宜双方协商解决。
1.4在合同签订后，需方有权提出因规范、标准、规程发生变化而产生的一些补充要求，具体项目由双方共同商定。
1.5供方所供部件必须为生产厂的优质产品，并提供有关质量证明。
2设计依据
2.1工程概况
箱型梁机器人焊接系统是宏祥电力技术开发有限责任公司焊接中心重要设备之一，主要用于翻车机的三大梁、空重车体、迁车台主车体的焊接，另外与30吨旋转支撑平台（直径4米，用户提供）配合焊接C型端盘、牵车臂、收球网筒体等其他零件。
注：
30吨旋转支撑平台与箱型梁机器人焊接系统分别独立操作，无控制关联。
2.2焊接工件状况：
编号
工件
名称
外形/照片
最大重量
外形尺寸范围
（mm）
备注
1
箱
体
≤30T
长度：
6000～16000
宽度：
500～2200
高度：
500～1800
注：
以用户提供的实际图纸为准。
2.3工艺条件
1.工艺流程：
人工组对点焊、机器人焊接内侧焊缝，埋弧焊焊接外侧直焊缝。
2.工艺要求：
焊接工件应无油、无锈且满足工件图纸尺寸公差要求；组对间隙超过2mm时先用手工打底补焊，焊缝起始端20毫米内无拼焊点，焊点焊角高度小于3mm。
3.焊接工艺：
采用MAG单层单道、多层多道焊，保护气为富氩混合气体（80%Ar+20%CO2），焊丝为φ1.2～1.6mm实芯焊丝（盘装和桶装）；外侧直缝采用埋弧焊。
注：
由于工件焊缝位置偏差过大导致机器人无法到达，采用人工补焊。
2.4现场环境信息
使用温度:
-5℃至+45℃；
相对湿度最大95%；
压缩空气源:
0.4～0.6Mpa；
电源电压:
三相交流电源，电压380±15%伏、频率50Hz±1%HZ；
房屋、地坪：
房梁高度≥8米；
地坪承载5吨/米2；
行车：
20T；
工作制：
每日三班制，每班8小时
2.5规范标准
JB/T8833-2001《焊接变位机》
GB/T1356-1988《渐开线圆柱齿轮.基本尺廓》
GB/T1184-1996《形状与位置公差》
GB/T10089-1988《圆柱蜗轮、蜗杆精度》
GB4064-1983《电气设备安全设计导则》
GB6988-86《电气制图》
GB/T1800.3-1998《极限与配合》
GB/T10095-1988《渐开线圆柱齿轮.精度》
3系统构成概述
3.1系统布局图
系统预估尺寸长×宽×高（mm）：
24000×9000×6200（仅供参考，已实际设计尺寸为准）；
三维视图
主视图
俯视图
3.2.系统概述
3.2.1机器人6个轴均带有智能防碰撞功能，不仅仅撞枪时能起到防护作用，任意物体非正常接触到机器人或焊枪电缆等缠绕到机器人，机器人皆能启动此功能，极大的保证了操作者的人身安全，并且对焊枪等能起到极好的保护作用；
3.2.2焊接机器人系统可满足每日三班制（每班8小时）的正常工作；
3.2.3使用福尼斯TPS5000数字脉冲焊机，采用脉冲过渡方式焊接，使焊接过程中热输入量大大减少，减小了焊后工件变形，焊缝质量好、成型美观、不泄露；
3.2.4设备设有保护气流量检测装置，保证焊接的可靠性；
3.2.5变位机具有足够的强度，保证设备移动位置后，机构不变形；
3.2.6系统所有电缆（除送丝电缆外）均不外露,走电缆线槽，布线美观；
3.2.7系统所有导轨具有防尘和防飞溅保护等功能并带有集中润滑装置；
3.2.8机器人本体各轴、外部轴、变位机各轴均配有刹车装置和安全监测装置；
3.2.9工位的外围安装急停按钮，在发生危险时，操作人员在工件附近任何位置能够迅速停止设备工作；
3.2.10拖链规格满足线缆布置所需要的足够空间，实现不同类型的管路线缆分开，正常使用条件下不发生磨损和脱散；
3.2.11系统外观颜色按需方提供的色卡进行涂装；若需方无明确颜色要求，则按供方标准颜色涂装（供方标准色见下表）
部件
颜色名称
劳尔色卡编号
专机、机器人系统底座
石墨灰色
ral7024
立柱、横梁、主/从动箱、机器人抬高座、机器人变位机箱体、各类防尘盖板等
天蓝色
ral5015
ABB机器人本体、工装底架
橙色
ral2010
ABB机器人控制柜、自制电控柜
浅灰色
ral7035
3.2.12系统中结构件包括倒挂式机器人龙门、埋弧焊龙门，变位机结构件、外部轴支撑梁、爬梯、扶手、栏杆等采用两遍腻子+底漆+面漆涂装工艺，漆膜总厚度≥150μm；
3.2.13系统设置自动清枪剪丝机构，包括剪丝机构和喷防飞溅油装置。
清枪、剪丝喷油系统清理焊渣彻底，满足无人干预要求，不影响焊缝跟踪和保护气体流动，不损坏焊枪；
3.2.14系统采用焊丝或喷嘴作为传感器的测量工具，保证测量精度，可达性及柔性不受限制；
3.2.15系统带有集中润滑系统，用于外部轴传动的齿轮、齿条、丝杠、导轨等处；
3.2.16单回转型变位机控制具备自动与手动切换功能，可以手动变位控制姿态用于人工补焊；
3.3系统主要机构说明
3.3.1机器人系统
IRB2600ID-12/1.85工业机器人
●手腕持重：
12kg
●最大臂展半径：
1.85m
●轴数：
6轴
●重复定位精度：
±0.07mm
●防护等级：
IP67
●轴运动：
轴动作范围最大速度
1 回转+180︒至-180︒175︒/s
2 立臂+155︒至-95︒175︒/s
3 横臂+75︒至-180︒175︒/s
4 腕 +400︒至-400︒360︒/s
5 腕摆+120︒至-120︒360︒/s
6腕传+400︒至-400︒360︒/s
●电源：
3相四线380V（+15%，-10%），50Hz
●耗电量：
4KVA/7.8KVA（带外轴）
●机器人尺寸：
底座：
676X511mm，高度1582mm
●机器人重量：
284kg
●环境温度：
5︒C～45︒C
●最大湿度：
95%
●最大噪音：
73dB（A）
3.3.2机器人龙门架行走机构：
●龙门式；
●机器人Y轴和Z轴采用ABB外部轴伺服电机驱动行走，可自由编程,可于机器人协调联动实现焊接；
●龙门双驱动行走机构采用日本松下伺服电机，可自由编程，行走速度及加速度可调，保证行走时，机构平稳，不晃动；
●轨道动力传动形式：
齿轮齿条传动；
●行走机构减速机使用日本品牌，保证行走精度；
●有效行程满足工件焊接需求，轨道使用固定式防尘罩，故障率低，不易损坏；
●机器人龙门架行走机构上轨道有免维护功能，该轨道各需润滑点属于集中润滑方式。
技术参数
X轴行走行程
24000mm
X轴最大行走速度
0.15m/s
Y轴行走行程
4000mm
Y轴行走最大输出扭矩
142.8Nm
Y轴最大行走速度
0.2m/s
Z轴行走行程
2500mm
Z轴行走最大输出扭矩
958.8Nm
Z轴最大行走速度
0.15m/s
重复定位精度
±0.15mm
注：
以上参数在实际情况中可能会由于负载不同而变化。
3.3.3单回转型焊接变位机：
●变位机由日本松下伺服电机驱动旋转，可自由编程；
●伺服电机驱动日本进口精密减速机，精密齿轮驱动精密回转支撑，通过特有的无间隙机构，带动变位机夹具盘及夹具旋转；
●采用可移动式尾座，适应不同长度的工件；
●采用液压支撑机构，在工件停止状态下，保证工件不下坠；
●变位机装上最大工件后，翻转至最大偏心距处，最大的偏心矩足够冗余，不会发生锁死后仍自行翻转、翻转有异响、颤动等现象，可在任意位置停止。
技术参数
最大负载
单边20000Kg
旋转范围
±360︒
回转最大旋转速度
0-3.2r/min
回转最大输出扭矩
19500Nm
回转最大偏心距
300mm
尾座可移动距离
10m
3.3.4埋弧焊龙门架行走机构：
●龙门式；
●埋弧焊机头Y轴和Z轴采用日本松下伺服电机驱动，行走速度及加速度可调，保证行走时，机构平稳，不晃动；
●龙门双驱动行走机构采用日本松下伺服电机驱动，行走速度及加速度可调，保证行走时，机构平稳，不晃动；
●轨道动力传动形式：
齿轮齿条传动；
●行走机构减速机使用日本品牌，保证行走精度；
●有效行程满足工件焊接需求，轨道使用固定式防尘罩，故障率低，不易损坏；
●埋弧焊龙门架行走机构轨道与机器人龙门架行走机构同轨；
●带有焊接跟踪系统，实时跟踪焊缝形状，根据焊道状况及时修正焊炬所处的位置，控制精度高，响应速度快，有利于形成标准焊道。
●采用焊剂自动回收装置。
技术参数
X轴行走行程
24000mm
X轴最大行走速度
0.15m/s
Y轴行走行程
4000mm
Y轴行走最大输出扭矩
142.8Nm
Y轴最大行走速度
0.2m/s
Z轴行走行程
2500mm
Z轴行走最大输出扭矩
958.8Nm
Z轴最大行走速度
0.15m/s
重复定位精度
±0.15mm
注：
以上参数在实际情况中可能会由于负载不同而变化。
3.3.5机器人焊接电源：
TPS全数字化脉冲焊接电源
（1）焊机的特点
●采用了逆变技术。
逆变频率高达100KHz，是世界上最成功的逆电源2002全球销售达3万台
●
故障自检功能，故障率低。
由于焊机功能改用软件控制，减少了40%电子元件的数量，降低了焊机的出故障点。
同时，焊机具有故障自检功能，有利于自动化生产的连续性
●节能高效。
效率达89%，功率达到因数99%，比普通焊机节能40%以上，比同类逆变焊机节能10%以上
●面板采用智能化设计，大屏幕双数显。
采用轻触按钮和数显焊接参数，设计既方便了焊工的操作又不影响焊工的视觉感受减少了误操作
●
一元化的调节。
内存80组焊接专家规范。
真正的傻瓜焊机，操作时只须将所用的焊丝直径、材料、母材厚度、焊接方法。
输入焊机即可获得内存的最佳焊接规范
●可存储100个焊接程序。
随时可调用或修改，保证了焊接时的重复精度和焊接质量
●熔滴过渡状态指示。
当出现不佳的熔滴过渡形式时指示灯亮此时焊工可及时调整焊接参数直至指示灯灭
●最卓越的焊接质量。
焊机心脏是DSP全数字化微处理控制器,电弧稳定，焊接质量卓越。
●精确的起弧，和焊接收弧削球功能。
焊机精确控制引弧,焊机并有焊丝回烧功能，焊后焊丝不结球保正重新引弧方便,尤其适合自动焊
●真正实现无飞溅的脉冲焊接。
一个脉冲过渡一个熔滴，数字式精确控制焊接过程，并保持电弧电压的恒定，焊接过程几乎无飞溅，减少了焊后的处理。
焊缝具有良好的焊缝成形，气孔少，飞溅少。
●可焊接几乎所有的焊接材料,以满足客户新产品新工艺的要求。
铝、钢、不锈钢、铜、钛、镍等，实芯焊丝，药芯焊丝
（2）技术参数
电源电压（±15%）
3x400V
总保险丝（值）
50A
初级功率（100%）
15.1KVA
功率因素
0.99
效率
89%
焊接电流范围
3-500A
焊接电流
10min/25℃75%暂载率
500A
10min/25℃100%暂载率
450A
10min/40℃50%暂载率
500A
10min/40℃60%暂载率
450A
10min/40℃100%暂载率
360A
开路电压
70V
工作电压
14.2-40.0V
保护等级
IP23
绝缘等级
F
尺寸（长x宽x高）
625/290/475mm
重量
35.6Kg
3.3.6夹具设计方案：
焊接夹具为手动夹具，在保证强度的前提下设计为快速装卸的方式，且减少对焊接位置的遮挡。
焊接夹具的设计力求模块化和标准化，确保各单元相对位置的稳定性。
考虑到工作站的扩展能力，夹具与机器人的变位机法兰之间，安装底座与底板之间采用螺栓紧固，定位销定位。
使之在夹具调换过程中保证整个系统的准确定位。
供方针对需方典型工件设计制造壹套工装夹具，并提供给需方设计图纸，需方其他工件的工装夹具由需方自行设计制造。
3.4系统主要功能说明
3.4.1机器人SmarTac智能寻位功能：
利用喷嘴或焊丝碰触工件，可确定真实焊缝位置，寻位精度±0.25mm；
3.4.2清枪剪丝喷硅油功能：
清枪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，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；
3.4.3临时停点自动恢复功能：
焊接中发生电弧异常和暂时停止的时候，去除错误因素或者暂时停止原因后，在再起动时调用命令，自动从任意的位置向电弧切断位置恢复，同时还可以通过设定对于电弧切断位置的偏置量（以电弧切断位置为基准的焊接线方向的平移量），可以指定焊缝的重叠和焊接剩余部分；
3.4.4机器人6轴智能防碰撞功能：
6轴智能防碰撞技术将碰撞力减小到30%，且可快速恢复；
3.4.5收弧回烧功能：
焊接结束时（电弧OFF命令执行时），出现焊丝粘在工件上（下称粘丝）的情况下，自动熔断焊丝（再给上电弧）解除粘丝状态，使之达到可以继续运转状态的功能，并可以设置接触次数；
3.4.6同步协调控制功能：
ABB机器人、机器人Y、Z行走系统协调联动，可与机器人在360度范围内任意定位、协调，确保在每条焊缝处焊枪与工件均形成最佳焊接姿势；
3.4.7刮檫起弧功能：
当工件表面存在生锈、油污等缺陷时，ABB机器人可设定用焊丝在工件表面反复刮檫，直至起弧成功；
3.4.8多层多道焊跟踪功能：
此功能为机器人的标准配置；
3.4.9专家数据库功能：
数据库功能是事先设定·登录焊接条件，通过数据库命令呼出设定的焊接条件的功能。
此外，在数据库中可以设定每层的焊接条件，通过设定必要层数的焊接条件可以进行多层焊接；
3.4.10离线编程功能：
ABB的RobotStudio离线编程及模拟软件能调整真实的机器人程序，生产启动后，若需要新增或修改工件，可通过RobotStudio创建或更改相关程序，最大限度缩短生产中断时间；
3.4.11圆弧修正功能：
系统配备高精度的直线、圆弧、点对点差补、直线+摆动、圆弧+摆动差补、曲线差补等功能；
3.4.12示教编程功能：
可通过ABB的6.7寸全彩触摸屏式示教器，手动示教编程；
3.4.13故障自诊断功能：
ABB的IRC5机器人控制柜中含有诊断文件，诊断文件包含系统设置信息和一些用户的存储信息，当机器人出现故障时，系统会把相应的故障代码显示在触摸屏上并尝试自动修复；
3.4.14坡口宽度适应功能：
ABB的AWC电弧跟踪专门针对坡口的变化及检测，实时对摆动焊接中的电流电压信号采样，并分析得出的水平及垂直方向的路径纠正数据，控制柜根据此数据修改路径，保证达到稳定的焊接要求；
3.4.15弧坑填充功能：
FroniusTPS电源能在收弧时精确控制电流的衰减已填满弧坑；
3.4.16焊枪摆动功能：
ABB机器人能在示教器里设定焊枪的平摆和钟摆功能；
3.4.17外部启动/停止功能：
ABB控制柜带有I/O板，能外接启动和停止等扩充功能；
4工艺方案
4.1工艺流程
1）工件事先进行拼装点焊的预处理，然后采用手动方式把工件固定于变位机上。
操作人员按下启动按钮后，系统根据预先设定的程序运行。
机器人夹持焊枪到达焊缝位置（内部筋板），在SmarTAC自能寻位系统配合下先确定焊缝起始点，机器人计算出轨迹偏移后开始焊接，焊接过程采用摆动焊接，AWC电弧跟踪系统会跟踪电弧变化自动修正轨迹，消除工件本身误差造成的影响，确保最佳焊接质量。
内部筋板焊接完成后，机器人龙门架退出，埋弧焊龙门架进入，焊接外部直焊缝，保证焊缝质量及美观。
2）①将点固好的工件吊装至变位机装夹完成（一面盖板未封），液压支撑托起；
②机器人龙门架机构进入工件范围内，焊接内部焊缝；
③机器人焊接完成后退出，埋弧焊龙门架机构进入工件范围内，焊接底面外部直焊缝；
④埋弧焊龙门架机构退出，人工将最后一面盖板点固于工件上；
⑤液压支撑下降，变位机变位180度，液压支撑托起，埋弧焊龙门架机构进入工件范围内，焊接最后一面外部直焊缝；
⑥埋弧焊龙门架机构退出，变位机翻转回初始位置，卸下焊好工件，装夹新工件；
⑦依次循环。
4.2电气控制方案
1）机器人Y、Z移动系统采用ABB外部轴电机驱动，可与机器人联动，最大限度扩展了机器人的工作范围。
2）工件变位机使用伺服电机驱动，焊接前将焊缝转动至最佳焊接位置。
3）操作人员使用带按钮、状态指示灯的操作盒进行作业。
4）所有电气元件采用国际品牌，确保系统稳定可靠工作：
低压电器-施耐德，传感器-OMRON。
5供货范围
5.1设备供货范围是提供壹套功能完整的箱型梁机器人焊接系统成套设备，也就是交钥匙工程，其具体清单如下，但不限于此。
需方只提供该设备要求的电源、气源、水源。
在执行合同过程中如发现有任何漏项和缺项，在供货清单中未列入但确实是供方供货范围应该有的，并且是满足合同设备的性能技术指标要求所必需的，均应由供方负责将所漏缺的设备补上，费用视为已包含在合同总价中。
5.2供方保证所提供的设备为全新的、先进的、成熟的、完整的和安全可靠的，且设备的技术经济性能符合实际要求。
5.3供方应提供详细的供货清单，清单中依次说明型号、数量、产地/生产厂家等内容。
对于属于整套设备运行和施工所必需的部件，即使本协议未列出和或数目不足，供方仍须补足。
5.4供方应提供所有安装和调试所需专用工具等。
5.5供方应提供必需的随机备品备件，应满足合同设备的安装、调试。
5.6设备的安装、调试、技术培训等费用包括在合同总价中。
5.7设备清单：
下表所列的内容为供方负责提供或制造的设备内容：
序号
名称
规格
数量
品牌
备注
1
机器人系统
1.1
机器人本体
IRB2600ID12/1.85
2
ABB
1.2
控制柜
IRC5
2
ABB
1.3
示教器
带10米电缆
2
ABB
1,4
总线通讯接口
DEVICENET
2
ABB
1.6
输入、输出信号板
数字量16进/16出
2
ABB
1.7
旋转型主开关
2
ABB
1.8
机器人控制电缆（15米）
2
ABB
1.9
机器人控制软件
2
ABB
2.0
工作空间区域定义软件
2
ABB
2.1
弧焊软件包
2
ABB
2.2
AWC电弧跟踪套件
2
ABB
2.3
SmarTAC智能寻位套件
2
ABB
2
机器人焊接电源系统
2.1
焊接电源
TPS5000
2
奥地利福尼斯
2.2
送丝机
VR1500
2
奥地利福尼斯
2.3
中间电缆
12米
2
奥地利福尼斯
2.4
水冷焊枪
700mm加长型
2
德国TBI
2.5
自动清枪剪丝器
BRG2000-D+DA-3
2
德国TBI
2.6
冷却水箱
CW04PTSA
2
台湾POINT
2.7
保护气流量检测装置
2
SMC
2.8
水流检测开关
FL2000
2
意大利
3
40吨单回转变位机
3.1
头架结构件
1
SIERT
3.2
尾架结构件
1
SIERT
3.3
行走部分结构件
1
SIERT
3.4
回转支承
QWC
2
马鞍山
3.5
翻转减速机
CWS
2
江苏泰隆
3.6
翻转伺服电机
2
日本松下
3.7
尾座行走电机
1
3.8
尾座行走减速器
1
3.9
直线导轨
HGW45
2
台湾上银
3.10
齿轮齿条
1套
日本KHK+精密齿条
3.11
工装夹具
1
SIERT
3.12
液压支撑结构件
4
SIERT
3.13
液压站
1
台湾AIRTAC
4
机器人龙门架系统
X轴：
24米，Y轴：
4米，Z轴：
2.5米
4.1
机器人龙门架机构部分
1
SIERT
4.2
升降直线导轨
HGW30
4
台湾上银
4.3
升降齿轮齿条
2
日本KHK+精密齿条
4.4
横移直线导轨
HGW35
4
台湾上银
4.5
横移齿轮齿条
2
日本KHK+精密齿条
4.6
升降电机
MU300
2
ABB
4.7
升降减速机
2
日本新宝
4.8
横移电机
MU300
2
ABB
4.9
横移减速机
2
日本新宝
4.10
龙门行走伺服电机
2
日本松下
4.11
龙门行走减速机
2
日本新宝
4.12
机器人轨道结构部分
1
SIERT
4.13
机器人辅助轨道
1
SIERT
4.14
龙门行走直线导轨
HGW45
2
台湾上银
4.15
龙门行走齿轮齿条
1
日本KHK+精密齿条
5
埋弧焊电源系统
5.1
埋弧焊接电源
ZD5-1250包含悬挂式机构
2
焊研威达
5.2
焊剂回收装置
LT-150A
2
无锡联通
5.3
焊接光电跟踪系统
2
SIERT
6
埋弧焊龙门架系统
X轴：
24米，Y轴：
4米，Z轴：
2.5米
6.1
埋弧焊龙门架结构件
1
SIERT
6.2
龙门行走电机
2
日本松下
6.3
龙门行走减速机
2
日本新宝
6.4
机头横移伺服电机
2
日本松下
6.5
机头横移减速机
2
日本新宝
6.6
横移直线导轨
HGW35
2
台湾上银
6.7
横移齿轮齿条
1
日本KHK+精密齿条
6.8
机头升降伺服电机
2
日本松下
6.9
机头升降减速机
2
日本新宝
升级会员 