SFR-焊接系統(tǒng)方案

1、湖北xx重工有限責(zé)任公司焊接機(jī)器人生產(chǎn)線方案及報(bào)價(jià)目 錄1設(shè)計(jì)依據(jù)21.1 客戶信息21.2 項(xiàng)目信息21.3 項(xiàng)目要求32 系統(tǒng)方案42.1 系統(tǒng)組成42.2 工作站示意圖52.3 方案描述52.3.1 焊接工藝分析52.3.2 設(shè)備描述62.3.3 工件裝夾62.3.4 工作流程62.3.5 機(jī)器人焊接位置73 交貨期94 技術(shù)參數(shù)94.1 機(jī)器人技術(shù)參數(shù)94.2 LINCOLN PWi400焊接系統(tǒng)134.3 起始點(diǎn)檢測(cè)204.4 焊縫跟蹤214.5 翻轉(zhuǎn)變位機(jī)224.6 清槍剪絲機(jī)構(gòu)234.7 PLC控制系統(tǒng)234.8 操作顯示234.9 系統(tǒng)說(shuō)明245現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求246對(duì)工件的要求2

2、57甲乙雙方的責(zé)任與義務(wù)258售后服務(wù)251設(shè)計(jì)依據(jù)1.1 客戶信息湖北xx重工有限責(zé)任公司1.2 項(xiàng)目信息l 工件名稱： 貝雷桁架l 工件品種： 100型貝雷桁架、200型貝雷桁架l 工件材料： 低碳鋼l 工件重量范圍：350 kgl 工件焊前狀態(tài)：按圖紙要求組對(duì)點(diǎn)定到位l 工件外形圖：1.3 項(xiàng)目要求 項(xiàng)目為交鑰匙工程，賣(mài)方根據(jù)該技術(shù)要求，提供買(mǎi)方所需的全部設(shè)備，并對(duì)設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)，全套設(shè)備制造、安裝調(diào)試和售后服務(wù)全面負(fù)責(zé)，確保設(shè)備能夠穩(wěn)定地批量生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，達(dá)到驗(yàn)收要求。2 系統(tǒng)方案2.1 系統(tǒng)組成序號(hào)描 述數(shù)量（套）備注1FANUC M-20iA焊接機(jī)器人2日本FANUCM-20iA

3、機(jī)器人本體2R-30iA機(jī)器人控制器2機(jī)器人示教器2機(jī)器人起始點(diǎn)檢測(cè)2機(jī)器人焊縫跟蹤2多層多道焊接功能22LINCLON i400焊接系統(tǒng)2LINCOLNLINCOLN i400焊接電源2機(jī)器人焊槍2四輪送絲機(jī)構(gòu)23機(jī)器人變位機(jī)24焊接點(diǎn)固夾具 25機(jī)器人焊接夾具6焊槍清槍裝置2TPI安全圍欄1機(jī)器人底座2電控操作臺(tái)210PLC控制系統(tǒng)1三菱2.2 工作站示意圖2.3 方案描述2.3.1 焊接工藝分析1 焊縫形式： 對(duì)接焊縫、角焊縫；2 焊接工藝：MAG焊接工藝；保護(hù)氣體：CO2保護(hù)氣體；焊絲采用1.2實(shí)芯焊絲；焊接機(jī)器人選用FANUC M-20iA工業(yè)機(jī)器人；焊接電源選用美國(guó)林肯PWi400

4、焊接系統(tǒng); 上下料方式：人工上下料；2.3.2 設(shè)備描述貝雷桁架焊接機(jī)器人工作站主要用于完成對(duì)貝雷桁架類工件主要焊縫的自動(dòng)焊接，工作站采用雙機(jī)器人+雙變位機(jī)形式布置，布置圖見(jiàn)上圖，變位機(jī)工位采用頭尾座式翻轉(zhuǎn)變位機(jī)方式。貝雷桁架焊接機(jī)器人工作站設(shè)置為雙工位布局，兩個(gè)工位能進(jìn)行預(yù)約焊接，一個(gè)工位焊接的同時(shí)另一工位進(jìn)行工件的裝卸，有效提高機(jī)器人使用率和生產(chǎn)效率。為方便進(jìn)行多種規(guī)格工件焊接及參數(shù)設(shè)置，控制系統(tǒng)采用三菱PLC+工業(yè)觸摸屏方式進(jìn)行控制和操作。根據(jù)工件的特點(diǎn)，工件首先在手工點(diǎn)固夾具上組裝及點(diǎn)固，然后在放置在變位機(jī)上，由機(jī)器人實(shí)現(xiàn)滿焊，但由于工件種類比較復(fù)雜，焊縫位置比較多，所以機(jī)器人不能實(shí)現(xiàn)

5、100%焊接，有些機(jī)器人無(wú)法達(dá)到的位置，需要人工補(bǔ)焊由于工件加工時(shí)有加大誤差，在手工點(diǎn)固時(shí)也會(huì)產(chǎn)生尺寸誤差，機(jī)器人焊接比較困難，所以需要機(jī)器人增加焊縫起始點(diǎn)檢測(cè)以及焊縫跟蹤等功能，當(dāng)工件點(diǎn)固后，放置在變位機(jī)上，機(jī)器人首先通過(guò)起始點(diǎn)檢測(cè)功能，檢測(cè)出焊縫的起始點(diǎn)，并在焊接過(guò)程中利用焊縫跟蹤功能跟蹤焊縫位置，從而達(dá)到機(jī)器人自動(dòng)化的焊接過(guò)程。2.3.3 工件裝夾該項(xiàng)目首先手工將工件點(diǎn)焊，然后再放置機(jī)器人變?yōu)闄C(jī)上焊接。此點(diǎn)焊夾具的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了組合式、模塊化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。整體采用低碳鋼制造，關(guān)鍵定位銷(xiāo)等采用40Cr并經(jīng)過(guò)硬化熱處理，針對(duì)工件的要求對(duì)相應(yīng)的夾具零件采用不同的材料和硬度。夾緊機(jī)構(gòu)采用手動(dòng)夾鉗

6、實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，并按照不同的夾緊參數(shù)模塊化和系列化。夾具剛性良好，使用方便，動(dòng)作迅速，夾持牢固，定位準(zhǔn)確，易于維護(hù)。 機(jī)器人變位機(jī)與夾具的底座與焊接工作臺(tái)采用分體式結(jié)構(gòu)，由快速更換的定位連接部分。后如需更換產(chǎn)品，可以拆卸再安裝相應(yīng)的夾具。 2.3.4 工作流程 具體操作順序如下所述：人工將工件裝卡在A 工位夾具上。按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)器人開(kāi)始對(duì)工件進(jìn)行焊接；在機(jī)器人焊接過(guò)程中，變位機(jī)配合機(jī)器人將工件轉(zhuǎn)至焊縫 最佳焊接位置。在機(jī)器人焊接的同時(shí)，人工在B工位裝上工件，并按啟動(dòng)按鈕，預(yù)約機(jī)器人。待機(jī)器人將工件焊接完畢，如果B 工位有預(yù)約信號(hào)，機(jī)器人自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到B 工位進(jìn)行焊接，待機(jī)器人將工件焊接完畢，如果A工位

7、有預(yù)約信號(hào)，機(jī)器人自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到A工位進(jìn)行焊接，如果沒(méi)有預(yù)約信號(hào)，則機(jī)器人回到待機(jī)位置。人工卸下已焊接完畢的工件，并裝上新工件。重復(fù)以上過(guò)程。2.3.5 機(jī)器人焊接位置 工件在近機(jī)器人側(cè)位置的焊縫如下圖方式焊接： 工件在中間位置的焊縫如下圖方式焊接： 工件在遠(yuǎn)機(jī)器人側(cè)位置的焊縫如下圖方式焊接： 工件在其它斜邊位置的焊縫如下圖方式焊接：3 交貨期機(jī)器人焊接工作站系統(tǒng)交貨期為：合同生效收到預(yù)付款后2個(gè)月內(nèi);4 技術(shù)參數(shù)4.1 機(jī)器人技術(shù)參數(shù)FANUC 機(jī)器人M-20iA的組成 1) FANUC M-20iA 機(jī)械部分- 安裝方式：地裝- 關(guān)節(jié)方式：6 軸關(guān)節(jié)型 - 最大負(fù)荷 ： 20公斤- 運(yùn)輸方式：

8、利用叉車(chē)或吊車(chē)2) R-30iA 控制器部分： 中英文顯示- 基本配置 ： B型箱體- 電源輸入： 380V / 3E- Flash ROM 模塊容量： 32MB- DRAM 模塊容量： 16MB- CMOS RAM 模塊容量： 3MB- USB存儲(chǔ)功能- CF卡存儲(chǔ)功能- 機(jī)器人控制電纜 7米（非柔性）- 示教盤(pán)電纜 10米- 備件 (保險(xiǎn)絲， 后備電池)3) 軟件 - 基本字庫(kù)： 中英文- 焊接專用軟件（ARC Tool）- M-20iA機(jī)器人控制軟件- 數(shù)字伺服功能- 操作指令功能- 位置寄存器功能- 時(shí)間計(jì)數(shù)器功能- 外部程序選擇功能- TCP 自動(dòng)設(shè)定功能- 高靈敏度防碰撞檢測(cè)功能

9、- CC-Link Interface （選配）- DeviceNet Master interface（選配）- 焊縫起始點(diǎn)尋找（選配）- 焊縫跟蹤（選配）- 多層多道焊（選配）4) 手冊(cè) - 焊接專用軟件操作和設(shè)置手冊(cè) （中文一冊(cè)）- M-20iA的機(jī)械維修手冊(cè) （英文一冊(cè)）- R-30iA 控制器維修手冊(cè) （中文一冊(cè)）機(jī)器人型號(hào)Robot modelM-20iA軸數(shù)Controlled axes6 axes最大運(yùn)動(dòng)半徑Max. reach1811mm有效運(yùn)動(dòng)范圍Stroke1407mm最大負(fù)載Max. load capacity at wrist20kg運(yùn)動(dòng)范圍Motion rangeJ

10、15.93rad (340deg)J24.54rad (260deg)J38.00rad (458deg)J46.98rad (400deg)J56.28rad (360deg)J615.71rad (900deg)最大運(yùn)動(dòng)速度Max. speedJ13.40rad/s (195deg/s)J23.05rad/s (175deg/s)J33.14rad/s (180deg/s)J46.28rad/s (360deg/s)J56.28rad/s (360deg/s)J69.60rad/s (550deg/s)重復(fù)精度Repeatability±0.08mm機(jī)械本體重量Mechanica

11、l unit mass250kg運(yùn)動(dòng)范圍4.2 LINCOLN PWi400焊接系統(tǒng) 4.3 起始點(diǎn)檢測(cè)弧焊接觸傳感允許機(jī)器人自動(dòng)改變軌跡以補(bǔ)償物體位移?；『附佑|傳感由以下部分組成： 是建立在原有的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑、速度基礎(chǔ)上移動(dòng)機(jī)器人工具中心點(diǎn)； 使用數(shù)字輸入信號(hào)來(lái)監(jiān)控機(jī)器人是否已經(jīng)接觸到物體； 使用儲(chǔ)存的位置以移動(dòng)機(jī)器人到儲(chǔ)存位置，或使用焊接程序中的儲(chǔ)存位置補(bǔ)償信息以轉(zhuǎn)移 一個(gè)或多個(gè)位置； 支持協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)；4.4 焊縫跟蹤在許多氣體保護(hù)焊的應(yīng)用中，焊縫不一定有很好的一致性，機(jī)器人焊接就不能達(dá)到令人滿意的效果，所以弧焊?jìng)鞲衅魇箼C(jī)器人軌跡適應(yīng)焊縫以確保一致的焊接質(zhì)量。焊縫跟蹤（TAST）用與氣體保

12、護(hù)金屬極弧焊（GMAW），電流隨焊槍和熔池間的距離的功能的變化而變化。焊縫跟蹤（TAST）能用于正弦類型焊槍的橫向擺動(dòng)，包括垂直和橫向跟蹤或只有垂直跟蹤沒(méi)有橫向擺動(dòng)。焊縫跟蹤（TAST）能用于直線或圓周運(yùn)動(dòng)。焊縫跟蹤（TAST）支持任何黑色金屬在反饋電流信號(hào)處于穩(wěn)恒狀態(tài)和穩(wěn)定條件的地方進(jìn)行焊接。它可以用于下面各種各樣的處理：氣體保護(hù)金屬極弧焊 短路 球形 噴射 脈沖（50到150赫茲）保護(hù)氣體可以是： 氬和氬二氧化碳 二氧化碳 氬和氧氣焊縫跟蹤（TAST）允許機(jī)器人跟蹤在焊槍和工件間的垂直距離的焊縫和通過(guò)在焊接電流里的監(jiān)視變化橫跨縫的焊縫。焊縫跟蹤（TAST）提供的信息使系統(tǒng)能夠調(diào)整機(jī)器人軌跡

13、保持焊接以焊縫為中心。機(jī)器人軌跡可以通過(guò)橫向擺動(dòng)面和垂直面（工具的Z向）來(lái)調(diào)整。有或沒(méi)有橫向跟蹤和有或沒(méi)有橫向擺動(dòng)，都可以使用垂直跟蹤。 4.5 翻轉(zhuǎn)變位機(jī)變位機(jī)用于實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人配合運(yùn)動(dòng)，保證焊接時(shí)焊縫始終處于最佳焊接位置，運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)加、減速，因而無(wú)啟動(dòng)與停止沖擊，使夾具可以360度翻轉(zhuǎn)。由電機(jī)高精度無(wú)間隙減速器等組成。 包括：電機(jī)： 伺服電機(jī)減速機(jī)：高精度無(wú)間隙減速機(jī)齒輪軸承翻轉(zhuǎn)范圍：±360°變位機(jī)負(fù)載能力：1000 kg旋轉(zhuǎn)速度：025rpm4.6 清槍剪絲機(jī)構(gòu)采用德國(guó)TPI產(chǎn)品，剪絲清嘴裝置對(duì)于機(jī)器人上長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行焊接的焊槍來(lái)說(shuō)，是非常必要的。

14、進(jìn)行剪絲清嘴時(shí)，一般編制一個(gè)專門(mén)的程序。當(dāng)焊槍到達(dá)剪絲位置后，自動(dòng)控制送絲及剪絲動(dòng)作。當(dāng)焊槍到達(dá)清嘴位時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)焊槍是否到位，鎖定焊槍后，由氣缸推動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀片對(duì)噴嘴內(nèi)部粘附的飛濺進(jìn)行清理。該裝置放在機(jī)器人的一側(cè)。機(jī)器人可以最舒適的姿態(tài)進(jìn)行剪絲和清嘴。4.7 PLC控制系統(tǒng)工作站控制系統(tǒng)除機(jī)器人控制柜和操作盤(pán)外，另有壹套用于整套設(shè)備動(dòng)作程序控制和檢測(cè)的系統(tǒng)控制器、操作盒。1. 該系統(tǒng)控制器采用日本三菱公司PLC作為主控單元，配套工業(yè)級(jí)觸摸屏用于參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)顯示。2. 控制柜、配電柜內(nèi)均設(shè)置有照明燈和維修用電源插頭。3. 程序控制焊槍的清槍、剪絲及噴硅油動(dòng)作。4. 控制柜內(nèi)線路具耐油性，應(yīng)有線號(hào)

15、套管，接地標(biāo)志等，內(nèi)部設(shè)置照明燈，以及電源插座，方便維修?？刂乒裨O(shè)置有排風(fēng)散熱裝置。4.8 操作顯示1. 操作采用機(jī)器人示教盤(pán)和彩色觸摸屏相結(jié)合的方式2. 通過(guò)機(jī)器人示教盤(pán)可以進(jìn)行示教編程，對(duì)機(jī)器人內(nèi)置PLC的輸入、輸出信號(hào)、運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視。3. 系統(tǒng)報(bào)警：系統(tǒng)內(nèi)的報(bào)警可以通過(guò)信息的方式顯示在機(jī)器人示教盤(pán)上，方便進(jìn)行故障診斷。4. 操作臺(tái)控制面板上設(shè)有緊急停止按鈕、手動(dòng)按鈕、自動(dòng)按鈕、啟動(dòng)按鈕、回轉(zhuǎn)臺(tái)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)等對(duì)于普通操作工人操作而設(shè)置的操作按鈕，方便操作。5. 操作臺(tái)設(shè)置故障、運(yùn)行、安全防護(hù)等指示及三色塔式指示燈 三色燈：從上至下的位置為紅，黃，綠； 紅燈閃爍設(shè)備有新的故障出現(xiàn)； 紅燈常亮

16、故障已被復(fù)位但仍然存在； 黃燈閃爍設(shè)備在手動(dòng)模式下，且有部件在運(yùn)動(dòng)； 黃燈常亮設(shè)備在手動(dòng)摸式下，沒(méi)有部件在運(yùn)動(dòng)； 綠燈閃爍設(shè)備在自動(dòng)模式下，且有部件在運(yùn)動(dòng)； 綠燈常亮設(shè)備在自動(dòng)模式下，沒(méi)有部件在運(yùn)動(dòng)；4.9 系統(tǒng)說(shuō)明1、控制系統(tǒng)靈敏可靠，故障少，操作和維護(hù)方便。2、事故間隔時(shí)間不低于6萬(wàn)小時(shí)。3、具有通知定期檢修和出錯(cuò)履歷記憶功能。4、具有自停電保護(hù)、停電記憶、自動(dòng)防粘絲功能。5、具有焊接參數(shù)在線自動(dòng)修整功能。6、機(jī)器人控制器采用圖形化菜單顯示，彩色示教盒，中英文雙語(yǔ)切換顯示，提供實(shí)施監(jiān)視和在線幫助功能。具有位置軟、硬限位，門(mén)開(kāi)關(guān)，過(guò)流，欠壓，內(nèi)部過(guò)熱，控制異常，伺服異常，急停等故障的自診斷、

17、顯示和報(bào)警功能。7、運(yùn)動(dòng)控制：包括機(jī)器人本體的運(yùn)動(dòng)控制、周邊作業(yè)裝置控制。8、焊接參數(shù)控制：焊接電源的電壓控制、焊接電流控制；多方式起弧、收弧控制；焊接參數(shù)的自動(dòng)提示功能。9、控制裝置的主要功能： 示教盒編程示教；點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制、軌跡運(yùn)動(dòng)控制；四種坐標(biāo)系，同時(shí)具有相對(duì)坐標(biāo)系、坐標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)功能；具有編輯、插入、修正、刪除功能；直線、圓弧設(shè)定及等速控制。 10、周邊控制系統(tǒng)及操作臺(tái)：周邊控制系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)控制，系統(tǒng)具有多種自動(dòng)安全保護(hù)功能，電源斷電時(shí)，再來(lái)電具有再啟動(dòng)作業(yè)的功能；操作面板上設(shè)有緊急停止按鈕、手動(dòng)按鈕、自動(dòng)按鈕等。5現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求環(huán)境溫度：545；相對(duì)濕度：最高95;振動(dòng)：振動(dòng)加速度小于0.5g；電源：三相380V; 頻率：50HZ電壓波動(dòng)范圍：+10%、-15%；單站容量：機(jī)器人焊接用電源：35KVA壓縮空氣：5kgf/cm2 (需濾出水、油)；現(xiàn)場(chǎng)無(wú)腐蝕氣體。6對(duì)工件的要求對(duì)接焊縫間隙小于0.2mm 角接焊縫間隙小于0.4mm 工件裝配后的重復(fù)位置精度不大于±2mm 工件上沒(méi)有影響焊接時(shí)焊槍姿態(tài)的物件 工件表面無(wú)油、銹、污物、氧化皮 工件表面無(wú)影響定位的毛刺7甲乙雙方的責(zé)任與義務(wù)除了雙方另有規(guī)定外，簽訂最終驗(yàn)收合格后一個(gè)月內(nèi)，乙方免費(fèi)向甲方提供甲方所需的資料。乙方完成詳細(xì)設(shè)計(jì)后，由