1、方案名稱：焊接機器人工作站用戶名稱： 上海FANUC方案編號：JF0906120030 昆山華恒焊接股份有限公司二九年十二月七日1 系統(tǒng)任務本機器人焊接系統(tǒng)使用3軸龍門架+ 2軸L型機器人變位機組合方式，適用于結構件焊接；總軸數為11軸。2 工件數據工件材質：焊接方式： 單絲脈沖MAG 加電弧跟蹤3 系統(tǒng)組成名稱單位數量制造商機器人系統(tǒng)1)焊接機器人M20iA包括控制系統(tǒng)套1日本FANUC2)弧焊軟件包含焊縫尋找、電弧跟蹤和多層多道焊接等功能套1日本FANUC3)系統(tǒng)聯線總成套1日本FANUC周邊設備4)機器人龍門架HLV03-123套1FANUC/華恒5)L型機器人變位機HDS50套1FAN

2、UC/華恒6)焊接工裝套1華恒焊接系統(tǒng)7)PHOENIX522 RC PULS ForceArc焊接電源含水箱，機器人送絲機，機器人總線接口套1德國EWM8)KS-1 防碰撞及機器人槍夾把1德國TBi9)RM80W機器人單絲水冷焊槍套1德國TBi10)BRG2000清槍站，含剪絲及噴硅油機構個1德國TBi安全裝置11)外部控制盒套1華恒服務12)預驗收及培訓次1華恒13)安裝、調試及現場培訓次1華恒其他14)運輸及保險次1華恒4 工作流程描述3軸龍門架同L型兩軸變位機進行聯合軌跡插補，可以輕松完成大型復雜焊縫的焊接，使焊接過程中的熔池始終處于最佳的力學位置，配合PHOENIX522ForceA

3、rc焊接系統(tǒng)，焊縫成型和焊接質量可以得到100的保障。l 組對、裝配、點焊自動化焊接不同與手工焊接，對工件下料、組對等焊接前道工序及焊接準備工作有一定的要求。應使用數控設備下料，以保證零件的精度。同時，為了保證工件組對的精度，減少裝配誤差，應以組對工裝保證（焊縫間隙2mm時應先手工打底）。組對完成后，操作人員手工點固焊。l 吊裝、定位、夾緊 操作工人將工件放置到頭尾架變位機的工裝上，機械定位，夾緊，退到安全區(qū)域，啟動機器人。l 焊接焊接前，機器人采用焊縫起始點尋找功能尋找部分用工裝難以保證組對精度的焊縫，焊接機器人使用電弧擺動跟蹤對由于下料和焊接變形引起的焊縫偏差進行實時糾偏。為減少焊接變型，

4、所焊焊縫可根據工藝要求按一定順序施焊。得益于3軸龍門架與兩軸L型變位機無與倫比的工作范圍和柔性，可有效保證大多數焊縫均能在船形位置施焊，大幅提高焊接效率和焊接質量。焊接質量能夠通過買方質量檢驗部門按照中國的國家標準或者買方的企業(yè)標準進行的檢測。l 卸裝焊接完成后，機器人自動轉換至安全姿態(tài)，這時操作人員進入工作區(qū)域對工件實施補充焊接，并松開夾緊卸裝工件。隨后機器人工作站進入新的工作周期，操作人員重新吊裝新的待焊工件到變位機上，啟動機器人進行焊接，如此，周而復始。5 設備描述5.1 機器人系統(tǒng)5.1.1 FANUC機器人 M20iAM20iA型機器人為6軸增強型工業(yè)機器人即關節(jié)型手臂機器人，采用的

5、新型交流伺服電機具有結構緊湊、高輸出、響應快、高可靠性等特點。機器人的手臂具有細長而緊湊的設計，由于各個軸的動態(tài)性能高，保證了優(yōu)良的焊接精度、速度和可重復性。高強度的手臂與最先端的伺服控制技術有效提高了各軸的動作速度及加減速的性能。運動的作業(yè)時間縮短15%以上，實現了行業(yè)內最高的生產能力。電機傳動軸上安裝有制動器，通過閉合電路原理動作，在失電的情況下自動抱閘，避免危險性的運動。功能備注焊接重啟功能再生暫時停止再啟動功能防碰撞功能 遙控坐標系選擇功能直交、工具、便利、各軸、工件等各坐標系狀態(tài)顯示功能程序編輯功能位置、命令的更改、插入、刪除、程序復制及刪除，合并程序變換功能平行、回轉移動、鏡向變換

6、等程序呼出功能最佳加速減速控制減震控制軌跡恒定性控制高精度軌跡控制轉角高速作業(yè)精確控制自診斷功能故障分類和數據顯示示教-再生切換功能斷電恢復功能停電中斷，再上電后可接序停止位置開始工作程序存儲容量 100套外部記憶 SUB插口、局域網或以太網外部輸出輸入 I/O 40點/CC-LINK(總線模塊) 結 構垂直多關節(jié)形（6自由度）單軸最大動作范圍軸1（回旋）340o軸2（上臂）260o軸3（下臂）458o軸4（手腕回旋）400o軸5（手腕擺動）360o軸6（手腕回轉）900o單軸最大運動速度軸1195o/s軸2175o/s軸3180o/s軸4360o/s軸5360o/s軸6550o/s外側最大工

7、作半徑1811mm內側最小工作半徑404mm重復定位精度±0.08mm負載質量軸6最大荷載20kg重量250 kg周圍溫度045 o振動值0.5G以下安裝方式直立機器人 P點動作范圍圖： 5.1.2 R-30iA B箱體機器人控制柜：R-30iA B箱體機器人控制柜的控制是基于FAUNC公司采用工控機技術的智能運動控制系統(tǒng)。全數字伺服模塊給機器人的6個關節(jié)的交流伺服電機提供驅動電源，有能力擴展控制24個外部伺服電機軸同步協調控制，完成直線插補和圓弧插補。具有自動控制、檢測、保護、報警等功能，系統(tǒng)的啟動、停止以及暫停、急停等運轉方式均通過操作盤進行。系統(tǒng)運行狀態(tài)及系統(tǒng)報警可在主操作盤上

8、顯示，也同時由系統(tǒng)運轉狀態(tài)高置顯示燈顯示。機器人控制柜、示教盒、操作盤上設有急停按鈕，在系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時，可通過按下急停按鈕來實現系統(tǒng)急停并同時發(fā)出報警信號。 ARC Link通訊總線技術，無論在通訊穩(wěn)定性能，還是在數據傳輸能力上都大大領先于模擬信號接口和普通的通訊總線接口。5.1.3 示教盒：機器人系統(tǒng)配有大屏幕彩色LCD顯示的編程器，分辨率 640X480。采用圖標、圖畫顯示，操作與編程簡單明了。操作者通過示教方式編輯焊接程序，容易掌握，屏幕顯示的幫助向導功能協助操作者確認操作示教盒的步驟。 示教盒可以顯著提高在工作現場對 I/O信號的調試效率，可以在顯示屏上編輯梯形圖。示教盒上設置操作

9、按鈕和開關，可以在示教盒上設置伺服準備、示教、再現、遠程等模式。v 操作方便，具有在線參數修改和故障自診斷顯示功能。v 可進行示教點修改：示教點的追加、刪除或修正。v 可實現點動操作，具有啟動、暫停、急停、編輯鎖定功能。示教盒操作座標系選擇關節(jié)、直角/圓柱、工具及用戶座標系示教點修改追加，刪除或修正(可獨立修改機器人軸和外部軸) 點動操作可實現軌跡確認單步前進，后退，連續(xù)行進速度調整在機器人工作中和停止中均可微調定時器設定設定單位 0.01秒快捷功能直接打開功能、畫面預約功能接口 FC1/FC2用，RS-232C(通道) 應用弧焊、點焊、搬運、通用及其它安全措施基本安全標準 JIS(日本工業(yè)標

10、準) 安全速度設定可實現安全保護方式通過信號觸發(fā)進行慢速再現示教鎖定模式示教過程中不允許操作再現操作盒干涉監(jiān)視領域 S軸干涉監(jiān)視(扇形)，立體空間干涉監(jiān)視自診斷功能報警兩個系統(tǒng)(輕故障，重故障)，故障分類和數據顯示用戶報警顯示能顯示周邊設備報警信息機械鎖定對周邊設備進行運行測試(機器人不動作) 門互鎖 MCCB置于“OFF”位時，可開安全門維護功能累計運行時間顯示控制電源接通時間，伺服電源接通時間，再現時間，操作時間，工作時間報警顯示報警內容及以往報警記錄輸入/輸出診斷可模擬使能/使不能的輸出工具常數校準使用校對模架，自動校準終端效應器的參數編程功能編程方式菜單提示，人機對話方式程序語言機器人

11、語言：動作控制關節(jié)運動、直線及圓弧插補、工具姿態(tài)控制速度設定功能百分比設定(關節(jié)運動)，0.1mm/s設定(插補)，角速度設定(工具姿態(tài)控制) 程序控制命令跳轉命令，調用命令，定時命令，機器人停止，機器人工作中一些命令的執(zhí)行變量全程變量、局部變量5.1.4 弧焊軟件包（Arc Tech）（含焊縫尋找、電弧跟蹤及多層多道焊功能）5.1.4.1 接觸傳感（Touch Sensor）功能包 v 工件的位置和外形偏差，使本來示教的機器人焊接軌跡要被“修正”。 FAUNC的Touch Sensor功能包可以在焊接之前修正這類偏差，機器人在預定的距離內，以焊絲接觸工件、形成電流回路，來檢測尋找工件的正確焊

12、縫位置。v FAUNC的絕對位置編碼器，實時記憶焊槍在空間的位置（x/y/z）和角度（A/B/C）。當機器人按照設定的程序將帶電的焊絲接觸工件時，焊絲和工件之間形成回路，控制系統(tǒng)比較當前實際位置與示教時的位置參數。新的焊接軌跡，由當前數據結合示教軌跡，進行數據修正，修正焊接軌跡。v 接觸式傳感器尋位功能的使用，可以判斷工件上的部件或零件的實際位置與編程位置之間的偏差，相應的焊接軌跡即得以修正。v 焊接起始點位置的尋找確定，可以通過一至三個點的接觸傳感完成；當要糾正工件整體位置的偏差時，需要多少個點的接觸傳感，取決于工件的外形或焊縫的位置。v 此尋位功能可用于任何數目的單個點、焊接程序的某個段、

13、或整個焊接程序的修正，如下圖所示。5.1.4.2 電弧焊縫跟蹤(Seam Arc Tracking)功能包 v 工件的位置和外形偏差，使本來示教的機器人焊接軌跡要被“修正”，Seam Arc Tracking功能包可以在焊接過程中修正這類偏差，機器人的實際焊接軌跡將被修正，跟蹤實際焊縫；若結合Touch Sensor功能包使用，可以達到最佳的效果。v 如上圖所示，在焊接厚板或角焊縫時，焊槍擺動，焊絲在焊縫中間位置的桿伸長與在焊縫兩邊時是不一樣的，桿伸長的不同，導致實際的焊接電流與設定的電流不同，桿伸長越短，實際電流就越大，桿伸長越長，實際電流就越小。利用這個原理，相應的軟件實時處理檢測到的電流

14、變化、焊槍所處的位置，進而來修正機器人的實際軌跡，保證軌跡中心線始終在坡口中間，或是說在角焊縫的45°位置線上；同時保證焊槍在高度方向的一致（如下圖所示）。請注意，該功能只有在擺動和直流射流的情況下才能起到很好的作用，鋁合金工件由于焊絲電阻小，需要采用其他的跟蹤方法。5.1.4.3 多層多道焊(Multilayer welding)功能包v FAUNC多層多道焊功能程序可以大大簡化大焊角焊縫、堆焊等多層多道焊接程序的示教過程；v 如果使用普通的編程方法，需要對多每層多道的每一條焊縫進行示教編程，工作量很大；當使用FAUNC多層多道焊功能程序后，只要對第一層（打底層）進行示教編程，其它

15、道/層的焊接路徑程序，只要根據焊接工藝，在第一層程序路徑上疊加焊層高度、偏移量，以及變化焊槍角度，就可以自動產出。v FAUNC多層多道焊功能程序還可以與電弧跟蹤結合使用；當焊接第一層（打底）時，應用電弧跟蹤功能可以糾正實際焊縫位置與編程路徑的偏差；FAUNC的多層多道焊接功能可以記錄下焊接第一層時的偏差，自動補償到第2、3、4.道/層焊縫編程路徑中，簡單并容易地解決多層多道焊中焊縫位置偏差的問題。不同層/道焊縫的焊接參數可以單獨設定，焊槍的擺動寬度、頻率、波形，以及焊槍的姿態(tài)（角度），也都可以根據工藝需要進行不同的設定。5.1.5 外部控制盒專為操作人員使用，可在不使用示教盒的情況下控制系統(tǒng)

16、的啟動、停止、自動化運行和緊急情況下的停止。5.2 HLV03-123焊接機器人龍門架機器人外部軸,可自由編程，適用于機器人懸掛安裝。該龍門架包括安裝在立柱上的X方向導軌，在X方向導軌上行走的Y方向導軌，以及在Y方向導軌上滑動的Z方向導軌。伺服電機（日本FANUC）驅動行星輪減速機，通過獨有的齒輪齒條無間隙傳動技術，齒輪在轉動過程中始終與齒條嚙合，驅動溜板/橫梁在兩組直線導軌上滑行。由于龍門架運動采用的伺服電機和伺服驅動和機器人屬于同一系列，同時受基于工控機基礎上開發(fā)的R-30iA 機器人控制器控制，因此可以實現龍門架和機器人的聯動。機器人懸掛在Z方向導軌的末端，焊接電源布置于X方向導軌附加溜

17、板上，送絲機通過固定板安裝在Z方向導軌上。焊絲桶可放置于地上（需要二級送絲機構），也可安裝在X方向導軌附加溜板上，在龍門架兩端均設有樓梯和操作維護平臺，便于更換焊絲桶。X/Y/Z方向溜板的直線滑軌副均連接到中心潤滑系統(tǒng)，潤滑油直接泵入滑軌副，保證直線滑軌的精度和長壽命使用。高度集成的系統(tǒng)聯線總成包含機器人的動力電纜及信號電纜，外部軸的動力電纜及信號電纜，焊接電源的水、電、氣管線等等，穿入坦克鏈的部分均采用高柔性電纜。在龍門架一端設有系統(tǒng)聯線總成轉接，在龍門架安裝或運輸時只需要拔插若干航空插頭，而不需要重新對龍門架進行布線。六軸機器人和龍門架配合使用，使得該機器人工作系統(tǒng)有無與倫比的工作范圍和柔

18、性，即使大型復雜工件上可達性不好的空間焊縫，也可輕松勝任！X最大運動速度：60 m/min. Y最大運動速度：60 m/min.Z最大運動速度：20 m/min.有效行程X： 4000 mm有效行程Y： 2000 mm有效行程Z： 1500mm重復定位精度： ±0.1 mm5.3 HDS50兩軸L型機器人變位機 機器人外部軸，可自由編程，可與機器人系統(tǒng)聯合進行軌跡插補。HDS50變位器為負載5噸的單軸變位器和負載為20噸的單軸變位器組合而成，伺服電機（日本FANUC）驅動減速機，通過獨有的齒輪無間隙傳動技術，齒輪在轉動過程中始終與回轉支撐嚙合，驅動變位器轉盤旋轉。小回轉技術參數大回轉

19、技術參數最大旋轉速度20°/sec.最大旋轉速度12°/sec.最大負載5000 kg最大負載20000 kg最大輸出扭矩12500 Nm最大輸出扭矩40000 Nm最大偏心距250 mm最大偏心距200 mm旋轉范圍±185°旋轉范圍±185°重復定位精度±1.5 arc min重復定位精度±1.5 arc min5.4 焊接系統(tǒng)該系統(tǒng)包括v PHOENIX522 RC PULS ForceArc焊接電源、水箱及機器人接口v PHOENIX DRIVE 4 ROB 2WE送絲機v RM80W水冷機器人焊槍v 機器

20、人槍夾，含KS-1防碰撞v BRG2000清槍臺v 焊槍管線吊掛平衡機構系統(tǒng)配置圖5.4.1 全數字化焊接系統(tǒng) PHOENIX522 ForceArc德國EWM公司是一九五七年成立的，是歐洲最大生產逆變焊機的廠家之一，2006年全歐洲銷量第一。其生產的全數字、帶專家參數、一元化調節(jié)的逆變雙脈沖焊機，加上獨創(chuàng)的forceArc（超威弧）技術可以大幅度提高焊接速度和焊接品質。 PHOENIX522 RC PULS ForceArc PHOENIX RC1 PHOENIX DRIVE 4 ROB2 WE電源型號PHOENIX522 RC PULS ForceArc焊接電流范圍5A-520A焊接電壓1

21、4.2-40.0V負載（40）520A60%420A100%輸入電壓/頻率3×400V（-25to+20）50/60HZ開路電壓79V主保險絲3×35A最大功率29KVA環(huán)境溫度-10to+40電源尺寸654mm×374mm×576mm電源重量58kgcos0.99效率89保護等級IP23制造標準IEC60974-1，-10冷卻水箱COOL82 U44流量5L/min容積12L功率1600W重量25Kg絕緣等級F防護等級IP23送絲機PHOENIX DRIVE 4 ROB 2WE送絲速度0.5-24m/min送絲輪4輪37mm(1.0mm+1.2mm鋼絲

22、)送絲機尺寸407mm×201mm×229mm送絲機重量9.8kg制造標準GB15579-1995,IEC60974遙控器PHOENIX RC1尺寸285mm×315mm×115mm重量2.5kg制造標準IEC60974-5性能特點· 多功能逆變焊接電源 ,可用于超威弧焊接， MIG/MAG脈沖焊接和標準焊接· 可以通過 PHOENIX RC1遙控裝置編程和調節(jié)焊接參數，· 優(yōu)化的預置專家參數和一元化操作系統(tǒng)使你的工作得心應手 · 一目了然的操作面板，完備的預置專家參數，適合各種應用 · 完美的焊接效果，

23、一致性好，焊接效果100再現 · 配有自動化標準接口· 適用于各種合金鋼，鋁及鋁合金，鎳合金，銅及銅基合金及特殊金屬· 輕便，水冷，分體式（外置式送絲機），模塊化設計 · 全金屬外殼，堅固耐用· 預置專家參數的一元化操作系統(tǒng)，操作簡單，使用方便 · 可通過接口調節(jié)的參數： 256個 JOB（焊接任務）每個 Job下 16個焊接程序，每個程序中可調參數包括送絲速度 ,弧壓校正,電弧動特性· 兩步操作方式，四步操作方式，特殊兩步，特殊四步 · 可調焊接參數：送絲速度，焊絲回燒，滯后氣時間 · 焊接電壓，焊接電

24、流等焊接參數直接數字化顯示 5.4.2 RM80W水冷機器人焊槍為了能夠在400A以上的大電流長期穩(wěn)定工作，德國專業(yè)焊槍制造廠商TBI專門開發(fā)了高效MIG焊槍，采用雙路水冷，直接冷卻到噴嘴。冷卻方式雙路循環(huán)水冷暫載率500 100混合氣焊絲直徑0.8-1.6mm氣體消耗量6L/min起氣體導管保護氣及壓縮空氣通路重量約為0.70公斤電壓等級L(IEC 60974-7 標準)5.4.3 KS1焊槍防撞感應器技術參數 結構 全機械軸向釋放壓力 (Fz)550N橫行釋放扭矩 18.2Nm觸發(fā)后復位方式自動重復定位精度 在距離法蘭300毫米處測量，偏差范圍在+/-0.01毫米內安全開關常閉型，最大24

25、V/1A 送絲按鈕開關常開型，最大24V/1A, 焊槍依靠預載彈簧實現準確定位，在碰撞發(fā)生時，彈簧彎曲后啟動開關，機器人立即停止運行。由于碰撞脫離機構的屈從設計，碰撞發(fā)生后不需要對焊槍重新校驗。優(yōu)點 ü 高穩(wěn)定性。ü TCP設置準確。ü 具有全方向上的防撞安全性。ü 彈簧屈從性能優(yōu)越，確保了機器人的安全停止和重復定位。ü 可以用于所有的焊接切割領域。ü 通過選擇不同的焊槍把持方式，可以實現不同焊接位置上設備配備。ü 可調節(jié)開關的觸發(fā)力。ü 電氣開關不需要供電。5.4.4 RBG2000清槍、剪絲機構為了確保焊接質量，實現自動化生產，焊槍噴嘴內部的飛濺必須定期清理，因此清槍機構是機器人MIG焊接系統(tǒng)必須的配置。清槍程序可以插入任意焊接程序之后，清槍的間隔周期基于不同的焊接任務和工藝，根據經驗而預先設定。由于需要使用接觸傳感器尋找焊縫，一致的焊絲長度成