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
广东顺德开关厂有限公司 技术方案 沈阳新松机器人自动化股份有限公司
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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：
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2 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。 广东顺德开关厂有限公司 技术方案 沈阳新松机器人自动化股份有限公司
3 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。 广东顺德开关厂有限公司 技术方案 沈阳新松机器人自动化股份有限公司
4 第四章 系统设备配置表
序号 名称和规格 数量 备注
1. 弧焊机器人系统
1) 本体: KR16L/6
2) 控制柜: KRC
3) 示教盒 （中文英文双语显示,、电缆长度：10m）
4) 供电电缆（本体控制柜，长度：5m） 1套 KUKA
2. 焊接系统
1) 焊接电源TPS4000（输入AC380V）
2) 防碰撞传感器（TBI）、焊枪（TBI）、校枪规
3) 焊枪同轴电缆、装配支架
4) 送丝机构、电缆及安装基座
5) +/- 极电源电缆（5m）
6) 焊机接口控制电缆
7) 气管、气体流量表
1套 福尼斯
3. 焊枪清理器 1套 TBI
4. DIGI-I 激光检测和跟踪系统 1套 SERVO-ROBOT
5. 外部轴滑台
1) 电机、伺服包进口
2) 其它新松配套 1台 KUKA
新松
6. 单轴变位机
3) 电机、伺服包进口 负载1500kg
4) 其他新松配套 1台 KUKA
新松
7. 机器人焊接夹具
1) 气动夹紧机构
2) 焊接气箱工件（最长1800mm）。 1付 沈阳新松
8. 控制系统（OMRON-PLC） 1付 沈阳新松
9. 工位操作台
1) 2个操作盒、1个操作台、配有启动、急停按钮 1套 沈阳新松
10. 周边设备
1) 机器人安装座
2) 变位机安装钢板
3) 电缆支架、走线防护槽、接口箱 1套 沈阳新松
11. 安全围栏
钢结构安装立柱、安全围栏、安全门、三点检测光栅用于安全防护 1套 沈阳新松
12. 其它附件（气源系统，气管，电缆，气管接头，膨胀螺栓） 1套 沈阳新松
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5 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 ±185º
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KR16L/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 EN
60204-1
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 广东顺德开关厂有限公司 技术方案 沈阳新松机器人自动化股份有限公司
7 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) 67dB
3） KUKA编程控制器KCP
KCP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 广东顺德开关厂有限公司 技术方案 沈阳新松机器人自动化股份有限公司
8 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。