焊接机器人工作站 方案.docx
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焊接机器人工作站方案
一、
工件基础资料及工件工艺要求
1.1对被焊工件的要求
✧工件误差：
精度误差、位置误差、焊缝间隙误差。
✧工件焊缝周围10mm内不能有影响焊接质量的油、水分和氧化皮。
✧工件上不能有影响定位的流挂和毛刺等缺陷。
✧工件的尺寸偏差不能超过1mm。
✧不同工件在夹具定位后焊缝位置度重复定位偏差不超过1mm。
✧坡口的焊缝间隙小于1mm,大于1mm需人工打底。
二、工作环境
2.1电源：
3相AC380V，50Hz±1Hz，电源的波动小于10%。
2.2工作温度：
5℃～45℃。
2.3工作湿度：
90%以下。
三、机器人工作站简介
3.1焊接工艺
✧焊接方式;人工定焊组对、人工示教，机器人满焊。
✧焊接方法：
MIG/MAG
✧保护气体：
80%Ar+20%CO2。
✧焊丝直径：
1.0/1.2mm。
✧焊丝形式：
盘/桶装。
✧焊接的可达率：
机器人焊枪可达范围，不可达区域由人工补焊。
✧工件装卸方式：
人工装配。
✧物流方式：
人工、行吊。
3.2工作站简述
✧本案设备采用单工位三班制，每班工作时间8小时，并且设备满足24小时三班连续作业工作能力。
✧本工作站主要包括弧焊机器人1套、焊接电源1套、L型双轴变位机1套、机器人底座1套、系统集成控制柜1套等组成。
3.3机器人工作站布局:
（图中形状，尺寸仅供参考）
工作站总体布局
3.4机器人工作站效果图
3.5机器人工作站动作流程
将工件吊装放置在头尾架变位机上，通过变位机上的工装快速定位，压紧→启动机器人→弧焊机器人按示教寻位焊接路径→起弧焊接→依次焊接各条焊缝→工件焊接完毕→人工吊装卸下工件，进行下一循环，以此类推。
四、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：
KR6
德国KUKA
1套
寻位、电弧跟踪、软/硬件。
主要配置：
标准配置机器人本体，臂展1611mm。
有效负载6kg；KRC2控制柜、示教器电缆长度10m；机器人本体电缆长度7m，机器人标准中文操作系统；
二、焊接设备
1
焊接电源
型号：
KempArcSYN500
芬兰肯倍
1套
主要配置：
焊接电源、专用送丝机、送丝轮组、通讯电缆、送丝轮直径1.2mm
2
机器人水冷焊枪
81W
TBI
1套
3
防碰撞传感器
KS-1
TBI
1套
带连接法兰、支架
4
冷却水循环系统
LXII-20
正特
1套
三、周边设备
1
L型双轴变位机
伺服电机、精密减速机；精密回转支承；
1套
2
机器人底座
1套
四、系统控制设备
1
控制系统
配置：
操作盒（1套）、配线/气盒，电器控制柜
1套
2
安全系统
五、辅助装置
1
清枪剪丝机构
HQL-1
1套
六、随机备品备件、资料
1
备品备件
TBI
1套
2
随机工具
3
配套资料
设备整机说明书，KUKA的出厂随机资料
德国KUKA
1套
五、
关键设备的主要参数及配置
5.1L型双轴变位机
✧为了便于焊缝达到最佳的焊接位置，本工作站配备了用库卡外部轴伺服电机加库卡精密减速机驱动的变位机。
变位机机架用优质板材组焊，工件装夹台面及变位机架配合面经过精加工。
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，焊后均进行去应力处理，去除焊接内应力和有效防止加工的变形，从而增加了变为机的使用寿命和使用过程中的稳定性。
5.2技术参数：
✧翻转速度：
0～3r/min
✧重复定位精度：
≤2arcmin
其机构形式如下图：
L型双轴变位机
六、
电气控制系统
6.1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。
6.2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。
6.3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。
6.4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。
6.5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。
6.6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。
6.7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。
6.8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。
6.9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。
6.10设备设有安全接地系统。
6.11附件
✧机器人
✧焊接电源
✧清枪站
✧焊枪
✧防碰撞传感器
七、双方职责及协作服务
7.2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1.1-1.3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。
7.2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。
八、工程验收及验收标准
8.1工程验收
8.2设备预验收阶段：
8.3验收地：
8.4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1.1至1.3款所述要求，
✧预验收合格后，签署预验收合格报告。
8.5设备终验收阶段
8.6验收地：
8.7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。
九、质量保证及售后服务
9.1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。
9.2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：
供方在收到需方的电话或书面通知后2小时内做出响应。
对于普通故障，供方将以电话、传真或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。
9.3培训
✧供方提供系统使用培训，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。
一十、技术资料的交付
10.1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；
附件一KUKA机器人
1.1KUKAKR6弧焊机器人：
※机器人主要构成:
机器人本体、控制柜、示教器、控制电缆等。
1.2机器人系统：
机器人系统KR6
⏹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。
⏹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。
KR16性能参数
负载（指第6轴最前端P点负载）
6公斤
手臂/第1轴转盘负载
10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
1611mm
重复精度
+/-0.05mm
控制器
KRC2
自重
235公斤
作业空间范围
8.4立方米
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°/-130°
156°/s
轴4
+/-350°
343°/s
轴5
+/-130°
362°/s
轴6
+/-350°
659/°/s
●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。
1.LCD彩显，VGA模式，640X480,256色。
2.6D摇杆，外加键盘运动控制。
示教过程简单，犹如游戏操作。
3.三位使能开关、易于安全操作。
4.四种工作模式，可根据实际需要任意选择。
5.通过Canbus与PC通讯，实时性更强。
6.330x260x35mm
7.输入：
400V+10%/-15%,49-61Hz
8.工作环境温度：
-10°-45°
9.防护等级：
IP54
10.制造标准：
DINEN292,DINEN418,DINEN614-1,DINEN775,DINEN954,DINEN50081-2,DINEN50082-2,DINEN60204-1
11.自重：
185公斤
12.负载功率：
7,3--13,5千瓦（视外部轴数量及功率）
1.3弧焊软件包（ArcTech）
1.3.1基本弧焊软件：
1）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。
2）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。
3）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。
4）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。
5）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
6）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。
7）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。
8）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）。
1.3.2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。
1.4库卡多层多道焊（MultilayerTech）功能包：
在焊接厚板或角焊缝时，需要焊接多层多道焊缝；此功能包就针对此类需求专门开发的功能包。
功能包极大地简化编程的任务量，并且操作极其简便；并且能够协同库卡其他功能包，使得厚板焊接变得轻松自如。
附件2：
焊接系统介绍：
原装进口KempArcSYN500为机器人专用电源，可根据客户的特定需要提供定制不同的功能。
完全适应机器人高效焊接生产，并且满足极高焊接精度和焊接可靠性要求。
Wise焊接专家程序自动化产品提供额外的、与实际焊接相匹配的选择和解决方案，可确保满足您现在和将来的焊接要求。
KempArcSYN500焊接系统由KempArcSYN500焊接电源，DT400机器人送丝机，Devicenet总线接口卡，送丝机中途线等组成，送丝机焊枪接口为欧式接口，可以快速安装德国TBI机器人焊枪或者Binzel机器人焊枪。
2.1.1、焊机特点
⏹快速通信能力显著地增加了机器人焊机的焊接产率。
⏹性能可靠的送丝机构减少了故障次数。
⏹轻便小巧的送丝装置可随机械臂轻松摆动。
⏹记忆通道和焊接程序方便编写机器人操作程序。
2.1.2、与同类焊机相比具有的突出优势
⏹数字化焊机可软件升级，升级内容包括，增加特殊材料焊接程序、特殊短路弧焊工艺等，大大减少了重复投资；
⏹由于焊机功能大部分由数字化软件控制，减少了42%的电子元器件数量，控制线路板结构大大简化，使焊机故障率极低；
⏹有回路压降补偿功能，还原一元化焊接程序的最佳运行状态；
⏹送丝机马达为编码测速反馈，精确控制送丝速度，并且反馈马达电流，辅助确定合适的焊丝盘刹车力、送丝轮压力等；
⏹焊机具有非一元化调节功能，电流电压可以分开调节，以适应某些特殊焊接要求
2.1.3、KempArcSYN500技术参数
⏹电源电压：
400V（-15~+20%）
⏹保险丝（慢熔）：
35A
⏹负载容量（40˚C）：
负载持续率600%时，500A
负载持续率100%时，430A
⏹外形尺寸（mm）：
590x230x500
⏹重量（kg）：
37
2.2、送丝机DT400
DT400送丝装置，安装于机器人臂上，或作为机械化焊接系统的集成送丝解决方案。
结构紧凑，重量轻，配备了4x4的送丝机构。
⏹小于5kg
⏹适配各种导丝管
⏹全金属送丝轮
DT400技术参数
工作电压：
50VDC
额定功率：
100W
负载容量（40˚C）：
80%ED，600A
100%ED，500A
工作原理：
4轮送丝
送丝速度：
0~25m/min
填充焊丝：
ΦFe,Ss0.6~1.6mm
Φ药焊丝0.8~1.6mm
ΦAl1.0~1.6mm
焊枪接口：
Euro
操作温度范围：
-20~+40℃
存放温度范围：
-40~+60℃
保护等级：
IP23S
外形尺寸L×W×H269×175×169mm
重量：
4.5kg
附件3：
清枪剪丝机构：
本案配备自动清枪喷油装置是由本公司自主研发、制造的高效自动化产品，该清枪剪丝由机器人联动控制，按程序设定定时清理焊枪喷嘴内焊接飞溅，并向喷嘴内部喷射硅油，避免焊接时飞溅的牢固粘附。
整体保证机器人系统长时间连续无监视运转。
该自动清枪剪丝装置由清枪站、剪丝机构和喷硅油单元三部分组成。
其结构如下图：
图8-2：
自动清枪剪丝器示意图
※清枪站
清枪站采用三点固定方式，将焊枪喷嘴固定于与铰刀同心位置，铰刀转动的同时上升，将喷嘴上粘附的焊渣飞溅清理干净。
精确高效的清枪站用于机器人焊接。
※剪丝机构
剪丝机构能够保证焊丝的剪切质量，并能提供最佳的焊接起弧效果和焊枪TCP测量的精确程度。
※喷硅油单元
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，由此能有效的减少焊枪喷嘴的清理次数和延长其使用寿命。
附件4：
TBiRM81W焊枪（带夹丝功能）
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。
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。
冷却方式
双路循环水冷
暂载率
升级会员 