FJ0904000油箱机器人焊接系统方案说明书.docx

1、FJ0904000油箱机器人焊接系统方案说明书1.系统概要本技术文件所记载的是,由弧焊机器人ARCMAN-MP、焊接电源UC500、1轴变位机组成，机器人控制轴数为7轴, 能够方便实现油箱高效、可靠的自动焊接该系统结构紧凑，生产效率高，手动夹具设计，操作工序简便。方案示意图如下：油箱焊接机器人工作站技术特点：1.1 专门针对中厚板焊接领域开发优化的神钢机器人系统，具有完善的中厚板焊接解决方案及非常成熟的实践经验；1.2 夹具为手动柔性结构，最优化设计，适用标书要求各规格工件。使用快捷、可靠；1.3 该系统为设备本身及人员提供了充分的安全保障和良好的工作环境。2.适用工件(1)工件名称: 油箱(

2、2)工件规格： 最大质量500kg (含有夹紧夹具质量) (3)组对情况： 有。点焊点位置基本固定，焊点焊角高小于3mm。组对间隙应小于2mm，当间隙大于2mm时应该手工补焊，补焊焊缝均匀。(4)焊缝坡口形式：按图纸要求。3.焊接条件 焊接方法 : 气体保护电弧焊接 Ar(80%)+CO2 (20%) 焊接姿势 : 水平焊接焊丝 : 1.2mm，实芯焊丝焊丝伸出长度: 1.2mm22mm 4.系统构成和规格4.1. 系统构成(表中数量为1套系统所属数量)名 称规 格数 量产 地焊接机器人 ARCMAN-MP1日本神钢焊接电源SENSARC-UC5001日本神钢送丝装置RFW6511日本神钢单丝

3、焊枪RTW502-LL-S1501日本神钢清枪、剪丝装置ARS771宾采尔冷却水循环器MP-250B-FL1日本神钢单夹持2轴变位机K2-500EL1唐山开元夹紧夹具1唐山开元护栏1唐山开元降压变压器(系统用)TSMTR30HGE1唐山松下4.2.各部的规格和构成4.2.1焊接机器人ARCMAN-MP技术规格： 1套机器人本体6自由度多关节型机器人220kg神钢机器人安装规格腕部标准型 机器人可搬运质量10kg运动最大半径2141mm驱动方式AC伺服电机重复定位精度0.1mm各轴动作角度S1（旋回）S2（下支臂）S3（上支臂）S4（腕部 回转）S5（腕部 弯曲）S6（腕部 扭转）1651401

4、258070180135200各轴最大速度S1（旋回）S2（下支臂）S3（上支臂）S4（腕部 回转）S5（腕部 弯曲）S6（腕部 扭转）1.92rad/sec 110/sec1.92rad/sec 110/sec1.92rad/sec 110/sec4.19rad/sec 240/sec4.19rad/sec 240/sec5.41rad/sec 310/sec容许力矩S4（腕部 回转）S5（腕部 弯曲）S6（腕部 扭转）43.2 Nm（4.4kgfm）43.2 Nm（4.4kgfm）20.6 Nm（2.1kgfm）容许惯性S4（腕部 回转）S5（腕部 弯曲）S6（腕部 扭转）1.61 kgm

5、2（0.165 kgmsec2）1.61 kgm2（0.165 kgmsec2）0.32 kgm2（0.032 kgmsec2）使用环境温度湿度高度振动使用温度范围:-10+45 2090% 不结露范围(使用时保存时)1000m以下4.9m/s2(0.5G)以下机器人控制箱CA型6001100400mm100kg神钢使用环境温度湿度高度动作中 -1045,2090% 不结露范围(使用时保存时)1000m以下初级侧电源AC200220V+10%-15%,3Phase,50/60Hz3Hz示教操作器外形尺寸重量语言表示区域连接装置异常停止按钮30020050mm1.1kg中文/日文115.286.

6、4mm液晶显示 带有背光照明小型闪存槽2频异常停止按钮神钢电缆类 控制电缆 延长电缆 控制电缆 控制电缆机器人控制箱机器人本体机器人控制箱机器人本体机器人控制箱示教操作器机器人控制箱焊接电源5m 2 根5m 2 根15m1 根 5m 1 根神钢焊枪安装工具腕部弯曲长度500mm焊枪角度35用神钢电弧点调整棒腕部弯曲长度500mm用神钢送丝电缆4m 神钢工 具内六角扳手组合神钢备用保险神钢 的标准功能功能备注接触传感程序包贵公司若指定焊丝需提供2盘以供精度调试1电弧跟踪 使用电弧传感时的功能2脚长管理功能(偏厚功能)3电弧重起功能 4数据库功能 5坡口多层焊接程序包 变位机空转回避功能（仅回转轴

7、） 6再生暂时停止自动恢复功能7粘丝自动解除功能8喷嘴接触回避功能 9 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座标，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、删除、合并 程序变换功能 平行回转移动、镜像变换、焊枪平移等 程序调出功能 生产管理历史显示功能示教/再生切换功能 焊接相关参数切换功能10 断电再生功能程序存储器容量11外部记忆 闪存卡接口 以太网焊接条件自动设定功能12机器人联动功能1 接触传感功能焊丝接触传感功能是开始点传感、3方向传感、焊接长传感、圆弧传感、根隙传感、多点传感等的集合。机器人通过焊丝

8、端部传感电压，检测焊接工件偏差、坡口尺度,记忆工件或焊缝位置，利用这些功能，可以使焊接过程不受由于工件的加工、组对拼焊和焊接装夹定位带来的误差的影响，自动寻找焊缝并识别焊接情况，保证能够顺利地焊接。其优势在于焊枪不需要外加其他设备，以施焊焊丝为检测传感器，精度高，可达性好。 开始点传感功能开始点传感功能是，在焊接中预先检测焊接线的中央位置，其与示教时工件的偏移量作为纠正量，纠正以后的焊接线的位置偏移的功能。 3方向传感功能方向传感功能分别进行、的方向的传感，对于示教位置将示教的检测点（工件基准点）和根据传感动作检测出的检测点之间的差别，进行加算纠正。3方向传感从工件的偏移倾向开始到决定传感顺序

9、，即使仅是1方向的传感也可实行。 焊接长传感功能焊接长传感功能是3方向传感的扩张功能，仅对焊接开始点或者焊接终了点检测平行偏移，纠正示教位置的功能。主要适用于焊接线长度有误差的场合和焊接长因工件而变化的场合。 圆弧传感功能圆弧传感功能是检测具有一定弯曲率的圆弧形状工件的基准面（省略设定中水平面（平面）内的平行偏移，纠正示教位置的功能。 多点传感功能多点传感功能是，在多点传感区间开始终了命令所包含的区间中，在此区间焊接线的全示教点进行开始点传感、纠正示教点的功能。接触探测传感功能接触探测传感功能，是对工件全体的偏移和坡口的偏移不一致的焊接对象，检测其坡口附近的功能。 间隙传感功能间隙传感功能是对

10、焊接坡口底部间隙连续变化的工件，预先测量好底部间隙的变化，并在实际焊接时根据测量的结果，对焊接条件（焊接速度、摆动条件）进行 补偿的功能。 变位机角度补正传感功能传感纠正量的变位机反映功能是，通过与3方向传感功能组合使用，检测工件安装时发生的工件回转偏移纠正量，并将此纠正量在变位机轴上反映的功能。2 电弧跟踪电弧跟踪功能是在焊接中进行摆动焊接的同时，根据焊接电流反馈值的变化，寻找焊接线的中心，实时修正焊接工件的偏差，自动检测焊接线的位置，追踪位置偏移的功能。在电弧跟踪中有焊接线跟踪（左右方向跟踪和上下方向跟踪）和坡口幅度跟踪（为选购项）。电弧传感的最大追踪范围，会因为电弧现象、焊接条件而不同。

11、电弧传感的追踪范围是焊接速度越快，摆动次数越少越跟踪范围越小，而焊接速度越慢，摆动次数越多跟踪范围越大。直线焊缝最大跟踪范围为：40mm/500mm,圆弧焊缝工件中心的偏移容许范围最大跟踪范围为：200mm直径圆中心允许偏差3mm（大于3mm时配合使用接触传感中的圆弧传感功能纠正）3 脚长管理功能在使用电弧传感的时候，可设定焊接不等边焊脚的功能。4 电弧重起功能由于工件表面的锈和熔渣等绝缘物的影响电弧没有发生时，反复进行预先设定次数的起弧动作的功能。通过本功能可以降低由于在自动运转中的焊接开始部发生电弧异常而造成的暂时停止频率。是在实际工作中非常重要的功能，大大的提高自动生产效率。5 数据库功

12、能 数据库功能是事先设定登录焊接条件，通过数据库命令呼出设定的焊接条件的功能。此外，在数据库中可以设定每层的焊接条件，通过设定必要层数的焊接条件可以进行多层焊接。焊接专家条件数据库，其中包含日本神户制钢所经过几十年实践总结出来的为各种焊缝形式而设定的焊接参数及工艺，用户可以根据工件焊缝形式，直接调用数据库数据，自动生成焊接工艺表，并直接在焊接程序中应用；也可根据客户自身工艺需求对此工艺表进行修改，从而达到理想的焊接效果，很大程度的节约用户示教编程的时间。6 变位机空转回避功能应用于机器人控制轴变位机。为了避免空走动作时不必要的空转，从接近180的地方开始向目标角度移动，从而可以大幅缩短空走时间

13、。7再生暂时停止自动恢复功能再生暂时停止自动恢复功能是，在再生时的焊接中发生电弧异常和暂时停止的时候，去除错误因素或者暂时停止原因后，在再起动时调用命令，自动从任意的位置向电弧切断位置恢复的功能。同时还可以通过设定对于电弧切断位置的偏置量（以电弧切断位置为基准的焊接线方向的平移量），可以指定焊缝的重叠和焊接剩余部分。8 粘丝自动解除功能 粘丝解除功能，就是在焊接结束时（电弧OFF命令执行时），出现焊丝粘在工件上（下称粘丝）的情况下，自动熔断焊丝（再给上电弧）解除粘丝状态，使之达到可以继续运转状态的功能，并可以设置接触次数。9喷嘴接触回避功能喷嘴接触回避功能，是在指定的区间内检测了喷嘴接触的时候

14、，以预先设定的回避条件（回避方向以及回避水平）为基础进行回避动作的功能。10焊接相关参数切换功能可以最多登录关于99种焊丝的参数，并可以进行切换使用。这些参数必须要通过使用的焊丝进行调试。也可以选择焊丝干伸长度。11系统构成对应的步骤数如下所示。系统构成对应记忆步骤数机器人单体，机器人移动装置变位机 ，（其他）可利用程序数 ： 可利用数据库数： 机器人运转模式状态输出 ： 点用户可以示教通用输出信号 ： 点机器人指令联锁信号 ： 点用户可以示教通用输入信号 ： 点12焊接数据库功能具有焊接专家条件数据库，其中包含日本神户制钢所经过几十年实践总结出来的为各种焊缝形式而设定的焊接参数及工艺，用户可

15、以根据工件焊缝形式，直接调用数据库数据，可以自动生成焊接工艺表，并直接在焊接程序中应用；也可根据客户自身工艺需求对此工艺表进行修改，从而达到理想的焊接效果。如下表：单边V形坡口，焊脚为18mm，自动生成焊接数据库表（下为数据库部分内容）。参数每道焊缝焊接层数1234焊接电流(0500)A300300300焊接电压(80120)%102102102焊接速度(cm/min)272520摆动宽度（030mm）4412回数（1300回）1806040停止时间（030）0.1s004电弧点前后（150mm）000电弧点左右（150mm）0914电弧点上下（150mm）0813收弧时间(0999)0.1s

16、103045收弧电流(0500)A180180180收弧电压(80120)%100100100电弧跟踪（0.OFF.1ON）100电弧状态（0:OFF.1:ON）111注：1） 数据库显示需要焊接三层。2） 平均焊接速度为24cm/min。3） 焊接电压是根据焊接电流进行一元化调节。4） 每层焊接过程中均可设置为电弧跟踪ON或OFF。以上数据库参数均可根据需要人工修改（包括焊接层数的确定）。的选择部件功能 部件名称数量备注硬件选择撞击传感器1套卡 1套 另置型操作箱(无控制电源)套带有电缆、支架外部启动单元1套二级预约功能状态显示灯 套红黄绿 3灯式 2带气体流量计的压力调整器套二氧化碳气体配

17、管用接地棒套清枪器1套宾采尔制 刮刀式电缆、软管等也由贵公司安排剪丝器套宾采尔制电缆、软管等也由贵公司安排清枪器、剪丝器用支架套 请使用我公司指定品。 我公司指定品以外得产品不能保证动作。2 我公司标准的显示色 红：重异常、轻异常、重警报、轻警报黄：再生中绿：再生正常结束 此外，下述情况时2种颜色同时亮灯 红黄再生中的重、轻警报 红绿再生正常结束中的重、轻警报 状态显示灯设置场所设置在机器人控制箱上部。4.2.2控制柜 1套项目CA型 控制柜型式 CA-MP10100控制器、其他组合操作器ARCMAN-MP外形尺寸重量6001，100400mm、100kg使用周围温度动作中 -545相对湿度2

18、090RH（不结露）初级侧电源AC200220V，3相，50/60Hz3Hz构造冷却方式简易防尘间接冷却振动0.5G以下可控制轴数13轴，机器人：6，机器人移动装置：3，变位机：22外部输入出通用输入 48点 （标准）机器人指令/联锁输入 57点通用输出 48点 （标准）机器人运转模式/状态输出 67点位置检测功能绝对值编码器程序记忆相当46，000步骤，不需要电池连接装置“以太”网 2ch接地D种接地安全规格ISO10218 DIS 2004基准安全功能示教时的减速度对应 异常停止 保护停止（联锁停止）外部记忆小型闪存卡 附属于示教操作器传感接触传感、电弧跟踪示教操作器外形尺寸重量30020

19、050mm、1.1kg语言中文 /日语 / 英语 /表示区域115.286.4mm、单色液晶显示 带有背光照明连接装置小型闪存槽赋能开关3位置 赋能SW异常停止按钮2频异常停止按钮示教、操作示教/再生方式P.T.P.示教 / 再生C.P.控制插入直线圆弧各轴遥控坐标直交、工具、方便、各轴、工件程序数999程序编辑位置、命令的变更、插入、删除程序的复制、删除、组合、命名程序变换平行移动、回转移动、镜像、焊枪平移数据库数499 （相当3，7005，900道）多道焊数据库坡口种类、每层的焊枪角度、焊接条件、焊接线平移等横摆软件横摆横摆型式正弦波、矢量 （选择）焊丝点动正转逆转 （速度：高速 / 中速

20、 / 低速）管理维修表示功能时间、步骤数、生产个数、时间合计、错误经历等自我诊断功能在示教操作器上显示重 / 轻异常、重 / 轻警报、警报，输出外部输出。注：控制系统全部由神钢设计制作，控制柜采用密封设计示教操作器具有操作模式转换暂停急停等操作功能操作界面所用语言为中文示教操作器具有机器人编程操作按键选择键各轴操作键数字/应用键急停按钮安全开关等,采用背光液晶显示示教操作器可完成座标系选择各示教点修改各轴点动操作,对焊接速度焊接电流电压进行工作中或停止中进行微调修改通过示教操作器可以显示机器人本体周边设备报警自诊断报警内容记录编程方式采用示教菜单提示人机对话方式 具有关节运动直线及圆弧插补工具

21、姿态控制功能4.2.3 焊接装置(1) 高效率脉冲MAG电源 SENSARC-UC500 1套型 式UC500额定输入额定输入电压频率相数输出电流电压额定使用率外形尺寸重量冷却方式30 KVAAC38010%,50/60Hz,3相50500A,1545V500A-100%363W775H613Dmm96 Kg风冷SENSARC UC500为先进节能的全新高性能逆变电源，由微电脑处理芯片实现焊接过程控制，控制精确、可靠，焊接性能优越，焊接质量优良，可保证低飞溅焊接。高频逆变技术使电源体积及能耗显著降低，高速波形控制技术，有效抑制短路上升电流，改善短路过渡特性，从而大量减少焊接飞溅量，提高焊接稳定

22、性。先进的引弧方法及脉冲回烧程序保证了焊丝不结球，提高了引弧的可靠性。高性能稳定控制的收弧及停弧前的脉冲控制保证收弧性能及避免粘丝。 (2) 送丝装置 1套 型 式RFW651 适用焊丝径送丝速度1.2mm/1.6mm025 m/分(3) 单丝焊枪（600mm）：RTW502-LL-S150 1套型 式RTW502-LLS150使用率(10分额定)冷却方式适用焊丝焊枪电缆形状500A-100%(CO2)500A-80%(Ar+ CO2)水冷1.2mm、1.6mm一体型 专门为机器人进行焊接而设计，具有优良的刚度碰撞后无需矫形。并带有防碰撞传感器，当焊枪遭受猛烈撞击时,发出报警,机器人停止,可以

23、避免焊枪及机器人损坏一体式水冷，适应大电流焊接。4.2.4 清枪剪丝装置： 1套 德国宾采尔自动清枪喷油装置，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4.2.5 冷却水循环器 1套型 式MP-250B-FL吐出量,压力尺寸重量1.5L/min,0.36Mpa321W 521D 323H mm17.5 Kg(无水)注：冷却水循环器的水,我们考虑到对传感功能等存在影响,所以推荐使用纯净水使用不冻液的时候,请使用我公司指定产品带有联锁用的流量开关4.2.6单夹持2轴变位机 1套 变位机本体 型式 K

24、2-500EL 最大搭载质量 500kg(含有夹紧夹具质量)倾斜轴最大偏荷重 1000Nm （工件夹紧卡具）回转轴最大偏荷重 1000Nm （工件夹紧卡具）动作范围、动作速度回转轴倾斜轴回转角度36045225回转速度再生时 (MAX)3 rpm3rpm示教遥控时 (MAX)1 rpm1rpm联动焊接时(MAX)1 rpm1rpm回转轴是具备空转回避功能的多回转规格。K2-500EL变位机示意图4.2.7夹紧夹具 1套1） 夹紧夹具推荐采用手动形式,夹紧放松操作方便。2） 夹具可适应各种工件规格3） 各种管线有防烫材料保护,防止飞溅侵入4.2.8 降压变压器 1套额定输入电压3相 AC380V

25、 50/60Hz额定输出电压3相 AC200V 50/60Hz额定容量30KVA4.2.9 资 料 1套 以下为单套数量ARCMAN-MP 使用说明书操作说明 1本焊接电源 使用说明书 1本送丝机 使用说明书 1本焊枪 使用说明书 1本冷却水循环器 使用说明书 1本变位机 使用说明书 1本移动装置 使用说明书 1本设备原理图及安装图 1本4.2.10 动力源 (1) 一次侧电源 : 降压前系统一次侧电源设备容量断路器额定电流一次侧电缆尺寸（MIN）系统用降压变压器1AC380V10,3相,50Hz30KVA30 A8 mm2焊接电源UC5001AC38010，3相，50Hz30KVA50 A2

26、2 mm2 UC500焊接电源使用AC380V10，3相，50Hz的一次侧电源。(2) 空气源 喷嘴清洁器剪丝器用 : 0.5MPa,200 L/min(3) 保护气体 Ar(80%)+CO2 (20%) : 25 L/min 4.2.11 使用条件(1) 温 度 : 10 45 (2) 湿 度 : 90%以下,不结露(3) 设置场所 : 屋内4.2.12 本体控制箱的喷漆色ARCMAN-MP : 本体 暗黄色 (神钢公司标准色) 控制箱灰白色 (神钢公司标准色)焊接电源 : 乳白色 (神钢公司标准色) 喷涂为底层饰面各一层5操作方法和流程(1)示教作业将工件置于工装平台上,定位打开设备电源将机器人操作箱上运转模式键设定在示教模式一侧进行示教作业前的确认作业(首次工作进行,一次完成后,以后无需进行此步骤) 1)调整焊丝伸出长度为22mm2)使用原点棒,调整电弧点使用示教操作器进行示教作业。(首次工作进行,一次完成后,以后无需进行此步骤) a)焊接程序1)遥控机器人,作成轨迹即使在多道焊的场合,轨迹也仅做成第1层参考现状下的焊接方法,预先决定焊接顺序和焊接方向为了便于更改焊接顺序,将每条焊接线的示教程序分开2)设定命令代码例如,在焊接开始点传感的时候,仅仅指定命令代码和坡口种类,机器人就会自动生成传感动作3)在数据库中设定焊接条件焊接电流焊接电压焊接速度摆动条件收弧条件