150314s09双工位机器人火焰切割工作站概要.docx
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150314s09双工位机器人火焰切割工作站概要
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企业解决方案
名称：
《双工位机器人切割工作站》
编制人：
邮箱：
电话：
编制时间：
2014.11
编制单位：
辽宁交专
《双工位机器人切割工作站》解决方案
该切割机器人工作站采用双工位结构形式，结构紧凑，上下料方便。
主要由机器人系统、滑台、工作平台及工装组成。
工位1工装夹具及平台：
工作平台用于放置工件。
工作平台工装用于装夹工件，工件稳固、牢靠，便于上下料。
工位2工装夹具及平台：
工作平台用于放置工件。
工作平台工装用于装夹工件，工件稳固、牢靠，便于上下料。
系统方案介绍………………………………………………………………………………01
工艺分析……………………………………………………………………………………04
系统设备配置………………………………………………………………………………05
主要设备技术参数及特点说明……………………………………………………………06
安全要求……………………………………………………………………………………12
基础制作…………………………………………………………………………………12
质量保证及售后服务………………………………………………………………………13
占地面积……………………………………………………………………………………14
系统方案介绍
◎方案设计依据及准则：
主提供的工程图纸和相关焊接要求。
产品的工艺分析和工艺流程的合理性为基础，力求高柔性、高性价比、高可靠性。
◎切割对象及要求：
◆切割对象：
坡口切割，切割工件如图：
工件1工件2
工件1尺寸:
圆筒弯头最大半径：
2286mm1828;圆筒最大直径：
762mm.1250
工件2尺寸：
直径：
400-19121219mm;长：
500-18001900mm.
◆切割要求：
成形美观，工件尺寸符合图纸要求。
◆生产纲领：
工作时间：
一年250天，两班制，每班8小时，设备利用率85％，切割速度200-1000mm/min。
◆使用条件：
A）使用地点区域自然环境：
海拨高度：
1000m以下
环境温度：
室外极端最低温度-15℃、极端最高温度42℃，昼夜最大温差25℃；室内温度5～40℃。
相对湿度：
年平均59%，最大90%、最小38%。
B）能源环境：
电力：
中国制式，供电电压380V±10%，50Hz。
◎方案慨述：
◆跟据零件特点及切割工艺要求，策划了一套机器人火焰切割工作站，双工位工位，工位1安装切割工件1，工位2安装切割工件2.
该机器人站采用双工位布局方式。
单种工件切割安装及拆御都在一个工装上进行。
切割方式：
氧丙烷/乙炔焰切割，采用上海捷锐公司割炬装置。
切割机器人系统平面布局图如图所示。
◆系统结构说明：
该切割机器人工作站采用双工位结构形式，结构紧凑，上下料方便。
主要由机器人系统、滑台、工作平台及工装组成。
◆工作平台及工装
工位1工装夹具及平台：
工作平台用于放置工件。
工作平台工装用于装夹工件，工件稳固、牢靠，便于上下料。
夹紧工件效果图：
工装夹具主要由工作平台、夹具、支撑块、V型块等组成。
夹具图：
主要操作为中间支撑、两端夹紧固定，保证切割过程工件的稳定。
工位2工装夹具及平台：
工作平台用于放置工件。
工作平台工装用于装夹工件，工件稳固、牢靠，便于上下料。
夹紧工件及工装效果图：
工装夹具主要由工作平台、夹具、定位机构、顶紧机构、V型块等组成。
夹具图：
定位机构的V型块与工件紧密接触，保证了工件的同心定位，同时压紧装置与工件相接处，人工手动使顶紧装置的V型块与工件接触，这样在保证了工件定位的同时，也使工件固定不动得到了保证。
工艺分析：
◎工艺流程：
切割安装及拆御都在一个工装上进行。
工位1切割，工位2安装工件。
由人工吊装将工件放到相应工位、安装并将其固定—切割—工件切割完毕—机器人回位---拆御工件和再次安装工件---重复
上料或下料由吊车完成。
工位1切割方式：
依据工件的特点，将工件的切割面分割成多段圆弧进行切割。
具体操作如下：
切割轨迹为面1、面2的波浪式曲线。
由于切割工件比较大，切割面为不规则的成波浪式的曲线平面，因此针对该工件的特点，利用发那科机器人将切割曲线分割成多段圆弧进行切割，每段圆弧在X轴方向上进行两次寻点，确定在X轴
方向上的平移或旋转的位置偏差，系统进行相应的偏差补偿，保证了切割的精度。
本功能实现的前提是多段圆弧的曲率基本上无变化，可以实现X轴的平移或旋转的位置补偿。
切割前先寻点，进行偏差补偿。
生产节拍
（1）切割方式：
氧丙烷/乙炔焰切割
（2）切割速度：
200-1000mm/min
（3）切割形式：
破口切割
以30mm厚为例，进行破口切割，切割速度为240mm/min,切割出来的效果为切割面平滑，无挂渣。
具体如下：
以最大工件为例：
工位1：
外圆弧长度：
≤4800mm;内圆弧长度:
≤2400mm.
工位2：
单侧水平圆弧周长：
3830mm;竖直方向圆弧周长：
3830mm.
生产节拍计算如下：
生产节拍
设：
焊接速度为240mm/min
项目
工位
圆弧或圆周
长度
（mm）
切割次数
切割时间
（min）
机器人
跳转时间
机器人跳转次数
合计
工位一
外圆弧
4800
1
20
5秒/1条缝
1
30分钟
内圆弧
2400
1
10
工位二
单侧水平圆弧
3830
1
16
5秒/1条缝
2
48分钟
另一侧水平圆弧
3830
1
16
竖直方向圆弧
3830
1
16
总计
78分钟
系统设备配置
机器人切割系统由机器人系统、程控系统、工作平台及工装、移动滑台及其他辅助设备组成。
机器人切割系统设备配置
序号
名称
型号
内容
数量
备注
1
机器人系统
M-710Ic/20l
机器人本体（含控制柜R-30IA、示教盒、操作软件、防碰撞软件等）
1套
发那可
2
激光寻点功能
1套
威达
3
火焰切割装置系统
含自动点火装置、火焰切割气路系统及火焰割炬装置
1套
捷锐
4
防碰撞传感器
机械防碰撞
1支
宾采尔
5
机器人移动装置
1套
威达
6
工作站程控系统
1套
威达
7
工装夹具
2套
威达
8
安装底座
1套
威达
9
简易围栏
1套
威达
主要设备技术参数及特点说明
◎机器人系统
◆机器人系统
发那科M-710ic/20L型机器人
轴数6轴；所有轴机械自动
额定负载20kg；本体重量540kg
臂伸3110mm
重复定位精度±0.15mm
运动范围（degrees）：
J1360J2225J3432J4400J5280J6900
运动速度（degrees/sec.）：
J1175J2175J3180J4350J5360J6600
放置方法:
自立,倒立,墙挂,倾斜
环境温度:
0～45°C
湿度:
75%～95%短期（1个月）；75%为正常情况；95%为非正常情况
震动量0.5G以下
机器人存储容量为3M
机器人寿命：
以每天8小时，每月25个工作日计算，可以使用8年。
◆动作区域
M-710iC/20L机器人功能配置
功能
备注
电弧重启功能
再生暂时停止再启动功能
防碰撞功能
6轴防碰撞软件
脚长管理功能
遥控坐标系选择功能
直交、工具、便利、各轴、工件等各坐标系
状态显示功能
机器人、移动装置的位置坐标，外部信号状态等
程序编辑功能
位置、命令的更改、插入、删除、程序复制及删除，合并
程序变换功能
平行、回转移动、镜向变换等
程序呼出功能
示教—再生切换功能
断电恢复功能
停电中断，再上电后可接序停止位置开始工作
程序存储容量
100套
外部记忆
SUB插口
外部输出输入
I/O40点
◆激光寻点功能
配置寻点装置，保证起始点焊接位置基本无变化。
依据工件的特点，使用非接触式
激光寻点，其基本原理是采用激光发生器和探测器组成，进行非接触位置、位移测量的精密传感。
由传感器探头发射出的激光，通过特殊的透镜被汇聚成一个直径极小的光束，此光束被测量表面漫反射到一个分辨率极高的探测器上，通过探测器所感应到光束位置的不同，可精确测量被测物体位置的偏差，此偏差经过控制系统补偿，可以使焊枪对中或对准焊缝的焊接位置。
主要具有以下优点：
以预先设定的距离快速准确定位。
通过在焊接前用激光寻找焊缝X,Y,Z方向上两点，可以确定焊缝的焊接中心点，快速确定焊接位置。
激光寻点系统,通过沿X,Y，Z等不同的方向进行无触感搜索，不受工件表面清洁度影响
◆防碰撞传感器
德国宾采尔防碰撞传感器与割枪相连接，割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割枪重新校验。
◆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。
◎切割系统及控制说明：
◆割炬装置
割炬装置是由割炬体，夹持器，手动调节阀，回火防止器，管接头等组成。
◆气路系统
本机采用三路供气（即切割氧,预热氧,燃烧气）。
三路气体由汇流排分别把乙炔气及氧气集中，分别接入纵向三路供气总管,通过总管吊架接到主机的管路,由各自的压力表显示气压值,再经电磁阀,进入主机,由分气排分配到割炬,通过割嘴实现气割钢板之目的。
管路系统气体具体要求如下：
内容
工作压力
气体纯度
切割氧
7.84×105pa
99.5%
预热氧
6.84×105pa
燃烧气
0.49×105pa
98%
◆控制装置
对于切割系统，控制系统进行程序控制。
具有自动点火功能。
设置操作按钮站，集中控制两个工位的切割系统。
切割速度：
200-1000mm/min
点火装置：
与割枪同时装在机器人末端，由系统控制机器人自动点火。
配用割嘴：
割嘴为GO2型等压式割嘴。
◎机器人移动装置
机器人移动装置主要由滑台、机器人支架、程控系统及其它部件组成。
机器人在机器人支架上安装，机器人及机器人支架在滑台上运行，运行精确、稳定。
机器人支架的驱动为伺服驱动器、伺服电机和减速器，以保证运行的准确到位。
◎程控系统
◆概述
工作站程序控制系统采用编程程序控制系统，编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”、“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切割操作。
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。
控制系统的其它电气元件如继电器、开关和按钮等器件，均采用中外合资生产或国内知名产品。
在示较器上，可直观对切割状况和参数进行监控并可随时提取焊接记录。
保护功能:
割枪机械防碰传感器、伺服防碰、控制箱内温度散热等领域检查。
异常诊断停止功能:
控制系统元器件、机器人等设备出现异常时，进行自动诊断，提供故障信息，保障系统安全；切割异常、用户操作异常等情况下能诊断并采取停机保护措施。
梯形图具动态显示功能。
◆系统框图
◆系统流程图：
电网供电后，启动电源按钮，控制系统得电，机器人控制程序自动执行自诊断程序，判断系统是否正常，如果系统未正常，首先检查并排除故障；如果系统正常启动，确认
系统各部件工作正常。
机器人示教完成后，可通过模拟切割过程，执行模拟切割程序，通过反示教参数，直到满意为止，如果切割准备工作完成，将切割模式开关转换到自动位置，切割程序启动后，机器人得到启动指令，开始从原点移动到焊接起始位置，启动切割程序后，机器人并以预置的切割速度执行焊接切割过程，工位1切割完成后，机器人回原，工位2准备好后，进行切割，此时工位1工件装夹；循环往复。
安全要求
◆用户使用的气体，零配件必须符合国家的有关标准。
◆气源应设置在室外，与明火距离不小于15米，并且燃气与氧气安置距离亦不小于15米，气源应保持良好的通风条件，且应在避风阴凉处。
◆工作前必须检查各气路，如有漏气，必须修复后才能开机工作，确保万无一失。
◆调压器调节不正常，显示压力不正确不得开机工作。
◆调节压力、调换气瓶，操作者手上不得带有油类物资。
基础制作
所有设备安装地基图（含电气）均由供方提供图纸，需方按图施工制作。
质量保证及售后服务
设备质保期为壹年。
在质保期内，属正常使用故障，乙方在48小时内及时到达甲方进行修理。
如果人为损坏，违规操作，外物撞坏等，乙方可以帮助修理，但要收一定的成本费。
占地面积
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