顺开机械手弧焊工作站技术方案沈阳新松机器人自动化股份有限公司2009年7月第一章方案概述1.方案设计依据甲方所提出的要求以及图片；2.项目条件和要求✧焊接工件名称：箱体总成最大 1000mm*1000mm*1800mm（W*L*H）（长度、宽度和高度均有变化）。
✧材料：不锈钢；厚度：δ＝3 mm；✧焊接方法：机器人MAG焊接方式；✧设备规划：配置1套机器人及MAG焊接系统、1套机器人滑台、1台单轴变位机，1套机器人焊接夹具，激光检测和跟踪系统等。
具体见设备布局参考图。
第二章焊接工艺分析1.箱体工序划分：工序1、人工点固工件（组焊夹具甲方设计制造，甲方自备焊接设备，箱体共4个部件）；示图：工序2、人工将工件装在变位机夹具上，机器人焊接。
焊接完成后人工卸件。
示图：机器人焊接如图所示的焊缝2.焊接工艺（MAG）：1)焊丝直径选用Φ0.8-Φ1.0mm；2)机器人MIG焊接的平均焊接速度取：6-8 mm/秒；3)每条焊缝的机器人焊接辅助时间，即机器人平均移动时间取：3秒（包括机器人变换姿态、加减速、空程运动时间，及焊接起弧、收弧时间）；第三章系统总体方案1.方案总体介绍本方案采用KUKA KR16L/6机器人和弗尼斯的TPS4000焊接系统，通过sevorobot 的DIGI-I激光传感器检测焊缝的位置进行焊接，并增加激光跟踪系统随时对焊接进行修正。
机器人夹具放在单轴变位机上，机器人安装在外部轴滑台上，保证焊接的姿态。
经过仿真：目前需用的机器人基本上可以满足最长1800的焊接。
关于夹具能适应多品种的问题：目前认为一套夹具可以通用，由于工件宽度及高度变动范围太大，为了适应有些型号的工件焊接，需要手工更换夹具上的部分底座。
2.设备布局参考图平面布局图设备按1套机器人夹具制造，在电控系统上按照2套夹具的输入输出数量预留接口。
第四章系统设备配置表第五章设备配置说明1.机器人系统KR16L/6本系统所选用的KR16L/6机器人是德国KUKA的机器人，包括机器人本体，机器人控制柜（KRC2），示教盒（KCP）三部分及供电电缆。
1）机器人本体参数：KR16L/L机器人本体照片KR6C性能参数负载6公斤运动轴数 6重复精度小于±0.1mm控制器KRC2自重240公斤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°335°/s轴5 +/-130°355°/s轴6 +/-350°647°/s最大工作半径1911mm空间最大旋转角度±185ºKR16L/6机器人本体外形尺寸及运动范围2）机器人控制器KRC2控制柜外观示意图KRC2 性能参数处理器库卡(工业)计算机操作系统微软WINDOWS XP编程及控制库卡VKCP设计生产标准DIN EN 292, DIN EN 418, DIN EN 614-1, DIN EN 775,DIN EN 954, DIN EN 50081-2, DIN EN 50082-2, DIN EN60204-1保护等级IP54工作环境温度0°～50°（无需外加空调系统）控制轴数8-11个自重178公斤输入电源3x400V-10%∽3x415V+10% , 49-61赫兹负载功率4KVA(最大8KVA)保护熔断器32A， 3只（慢熔型）与外围设备通讯接口 Ether Net, CAN BUS (Interbus, profibus 作为可选项) 至机器人电缆总成7米(可加长到 15米, 或 25、35、50米) 噪音等级(根据DIN 45635-1) 67dB3）KUKA编程控制器KCPKCP性能参数尺寸（长x高x厚）：330x260x35mm保护等级：IP54显示屏：640x480，256色LCD彩显，VGA模式，6D空间鼠标，使示教动作容易操作4种工作模式切换旋钮，方便操作与安全3位人体学始能开关三位使能开关中/英/德多种语言菜单切换容易10米控制电缆开始/停止/紧急停止按钮通过Canbus 与PC通讯库卡工业机器人优点描述：（1）标准六轴工业机器人本体：⏹合理的机械结构和紧凑化设计⏹6个自由度AC伺服马达⏹绝对位置编码器⏹所有轴都带有抱闸⏹特定的负载和运动惯量的设计，使得速度和运动特性达到最优化⏹臂部的附加负载对额定负载没有运动限制⏹本体和控制器之间7m长电缆, 并可根据需要进行扩展⏹特点描述：●旋转范围大，工作效率更高●模块化的机械结构设计，任何部分都可迅速更换●高精度电子零点标定●可调机械手臂，更大的活动空间和柔韧性●高速运动曲线中动态模型的优化，加速性能高于普通机器人25%，更利于提高系统寿命、优化工作节拍（2） KUKA机器人控制器KRC2●标准的工业控制计算机PENTIUMⅡ处理器●基于Windows平台的操作系统，可在线选择多种语言（包括中文）●支持多种标准工业控制总线，包括：Interbus、Profibus、Devicenet、Canbus、Controlnet、EtherNet、 Remote I/O等●标准的ISA、PCI插槽，方便扩展。
可直接Intrnet，实现远程监控和诊断。
●采用高级语言编程●标准的控制软件功能包，可适应于各种应用●6D运动控制鼠标，方便运动轨迹的示教●断电自动重启，不需重新进入程序●系统设示波器功能，可方便进行错误诊断和系统优化●软件可自动更新和升级◆KUKA标准的工业控制PC◆基本配置：CPU：2.0 GHZ内存：256MB RAM硬盘：20G串口：COM1、COM2 、COM3，9针或15针标准并口和打印机接口主板：标准工业控制计算机主板，含PCI、ISA插槽USB接口标准CD-ROM和软驱标准显卡，可外接显示器◆优点：●开放性好，能够直接和多种功能卡直接插接，方便扩展，通用性好●程序可方便进行备份及恢复，而且可在短时间内完成●可直接外接显示器、鼠标和键盘，方便程序的读写●可随时进行系统的更新●大容量硬盘对程序指令基本无限制，并可长期存储相关操作和系统日志●支持多种总线协议，与总线接口板连接方便，即插即用●一旦出现系统错误，可在最短时间内恢复●可方便进行联网，易于监控和管理●拆卸方便、易于维护2.焊接系统焊接系统采用福尼斯的TPS4000，介绍如下：TPS 4000TPS4000——焊接历史上里程碑式的产品，它是全数字化微处理器监控的逆变电源。
在这款新型设备众多特点中，尤其突出的是它能适用于多种焊接方法，以及能够满足多种多样的焊接任务。
TPS4000，最大焊接电流400A，能够满足最苛刻的工业要求。
它主要应用于：汽车及其零部件制造、仪器仪表制造、化工工程、机械工程、铁路车辆以及船舶工业等领域。
焊接方法：➢手工焊（MMA）➢MIG/MAG高性能焊接➢MIG/MAG脉冲电弧焊➢TIG DC 焊推荐的母材：➢铝及铝合金➢特殊材料➢不锈钢➢碳钢推荐的应用领域：➢工业设备的制造及安装➢维修和补焊➢航空航天工业➢板材的加工➢机器人焊接➢汽车及其辅助工业➢铁路车辆及其附属设备的制造➢船舶工业及海洋工程➢特殊车辆及设备的制造功能列表（摘录）常用的：➢4轮驱动➢防粘功能➢自动削球功能➢连续的焊接电流调整➢数字化焊接程序➢能量保存逆变技术➢人性化的焊枪支架（选配件）➢JOB模式➢提起引弧功能➢微处理器控制➢推拉丝操作（选配件）➢远程控制单元➢机器人接口，数/模转换口（选配件）➢无飞溅引弧（选配件）➢S—，CE—标准➢一元化操作➢双脉冲（选配件）➢温控风扇➢用户自定义功能按钮➢从数据库调用焊接程序（选配件）➢缓速送丝机构➢无电流和气体送丝操作模式：➢2—步/4—步模式➢铝焊起弧程序（特殊4步）➢点焊显示参数：➢板厚➢电弧长度➢中间态电弧➢保持功能➢JOB序号➢手工操作模式➢焊脚尺寸➢马达电流➢操作模式➢错误代码➢焊接电流（实际值/预设值）➢焊接电压（实际值/预设值）➢焊接速度➢送丝速度可调参数：➢电弧长度校正➢回烧时间➢电弧推力校正➢弧坑电流➢气体预流时间➢气体过流时间➢热起弧➢连续调节焊接电流技术数据：TPS4000技术数据主电压±15% 50/60Hz 3 ×400V焊接电流范围MIG/MAG 3—400A焊接电流范围TIG 3—400A焊接电流范围MMA 10—400A焊接周期（40°C，10分钟）50%暂载率，400A焊接周期（40°C，10分钟）100%暂载率，320A尺寸（L×W×H）625/290/475mm重量35,2Kg保护等级IP23标准与安全认证CE，CSA，S3.变位机单轴变位机示意图负载1500Kg回转速度Max.6.5rpm回转角度360°4.激光传感器加拿大Servo robot 激光跟踪传感器是目前世界上最先进的跟踪传感器，可实现6-D跟踪，与kuka机器人有良好的接口。
其详细性如下：5.安全防护系统设有安全围栏以及安全门，防止人员的进入。
在操作工位设置安全光栅，防止系统的意外启动以及系统工作时对人员的伤害。
安全门和安全光栅均和机器人进行连锁。
第六章项目启动条件与要求1.项目启动条件✧甲乙双方签订正式的《合同》和《技术协议》；✧乙方收到甲方的第一笔合同预付款；✧甲方将工程设计所需的技术资料交付给乙方；2.对现场环境的基本要求✧环境温度：0～45℃；✧相对湿度：20%～80%RH；✧振动：振动加速度小于0.5g；✧电源：三相380V，电压波动范围：+10%、-15%，频率：50/60HZ；✧单套机器人系统控制柜容量：10KV A，焊接用电源容量：22KV A；✧每个机器人工作站配一个独立的空气开关，以供工作站电控柜配电用。
机器人控制器和焊机电源须从电控柜中分别引出。
✧焊机与系统控制器必须分开接地，接地电阻小于100Ω；✧压缩空气需滤除水气、杂质，且要求压力>0.4Mpa；✧工作现场无腐蚀性气体；✧车间地基：常规水泥地面处理，设备安装底座可采用膨胀螺栓与地面固定；3.MAG焊接对焊接工件的基本要求✧零件表面应无油、无锈、无污物；✧焊缝处工件间隙小于0.5mm；✧零件上不应该有影响定位及涂胶的毛刺。
4.调试及现场配合要求✧甲方应在设备验收前后，免费向乙方提供设备调试所需的全套试件。
✧甲方应在设备发往甲方现场前，按照布局要求，完成包括水电气等动力设备的场地准备工作。
✧当设备到达甲方指定现场后，甲方负责安排现场设备卸车及相应的人员配合。