1.系統(tǒng)概要

本焊接機(jī)器人系統(tǒng)由兩臺(tái)弧焊機(jī)器人FANUC M-10ia/8L、兩臺(tái)焊接電源FANUC P400雙脈沖焊機(jī)、一臺(tái)一軸變位機(jī)以及兩臺(tái)一軸移動(dòng)裝置等組成?機(jī)器人控制軸數(shù)為8軸, 能夠方便實(shí)現(xiàn)護(hù)欄圍欄高效、可靠的自動(dòng)焊接?該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高，手動(dòng)夾具設(shè)計(jì)，操作工序簡(jiǎn)便。

方案示意圖如下：

護(hù)欄圍欄機(jī)器人工作站技術(shù)特點(diǎn)：

（1）  專門針對(duì)方管圓管機(jī)器人焊接領(lǐng)域開發(fā)優(yōu)化的機(jī)器人系統(tǒng)，具有完善的中厚板焊接解決方案及非常成熟的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；

（2） 夾具為手動(dòng)結(jié)構(gòu)，最優(yōu)化設(shè)計(jì)，適用各規(guī)格工件。使用快捷、可靠；

（3） 該系統(tǒng)為設(shè)備本身及人員提供了充分的安全保障和良好的工作環(huán)境。

2.適用工件

(1)工件名稱:    護(hù)欄圍欄

(2)工件規(guī)格:    最大質(zhì)量: 400kg

外形尺寸：最大尺寸2500×940

               最小尺寸 1100×940

(3)組對(duì)情況：    有。點(diǎn)焊點(diǎn)位置基本固定，焊點(diǎn)焊角高小于3mm。組對(duì)間隙應(yīng)小于2mm，當(dāng)間隙大于2mm時(shí)應(yīng)該手工補(bǔ)焊，補(bǔ)焊焊縫均勻。

(4)焊縫形式：按圖紙要求方管角焊縫對(duì)接。

3.焊接條件

    焊接方法    :  氣體保護(hù)電弧焊接  Ar(80%)+CO₂ (20%) 

    焊接姿勢(shì)    :  水平焊接

焊絲        :  φ1.2mm    實(shí)芯焊絲

焊絲伸出長(zhǎng)度:  Φ1.2mm－22mm 

4.系統(tǒng)構(gòu)成和規(guī)格

4.1. 系統(tǒng)構(gòu)成(表中數(shù)量為1套系統(tǒng)所屬數(shù)量)

4.2.各部的規(guī)格和構(gòu)成

4.2.1焊接機(jī)器人FANUC M-10ia/8L技術(shù)規(guī)格：

福尼斯弧焊的標(biāo)準(zhǔn)軟件功能

※1 接觸傳感功能

焊絲接觸傳感功能是開始點(diǎn)傳感、3方向傳感、焊接長(zhǎng)傳感、圓弧傳感、根隙傳感、多點(diǎn)傳感等的集合。機(jī)器人通過(guò)焊絲端部傳感電壓，檢測(cè)焊接工件偏差、坡口尺度,記憶工件或焊縫位置，利用這些功能，可以使焊接過(guò)程不受由于工件的加工、組對(duì)拼焊和焊接裝夾定位帶來(lái)的誤差的影響，自動(dòng)尋找焊縫并識(shí)別焊接情況，保證能夠順利地焊接。其優(yōu)勢(shì)在于焊槍不需要外加其他設(shè)備，以施焊焊絲為檢測(cè)傳感器，精度高，可達(dá)性好。

<1>開始點(diǎn)傳感功能

開始點(diǎn)傳感功能是，在焊接中預(yù)先檢測(cè)焊接線的中央位置，其與示教時(shí)工件的偏移量作為糾正量，糾正以后的焊接線的位置偏移的功能。

<2>3方向傳感功能

３方向傳感功能分別進(jìn)行ｘ、ｙ、ｚ的３方向的傳感，對(duì)于示教位置將示教的檢測(cè)點(diǎn)（工件基準(zhǔn)點(diǎn)）和根據(jù)傳感動(dòng)作檢測(cè)出的檢測(cè)點(diǎn)之間的差別，進(jìn)行加算糾正。3方向傳感從工件的偏移傾向開始到?jīng)Q定傳感順序，即使僅是1方向的傳感也可實(shí)行。

<3>焊接長(zhǎng)傳感功能

焊接長(zhǎng)傳感功能是3方向傳感的擴(kuò)張功能，僅對(duì)焊接開始點(diǎn)或者焊接終了點(diǎn)檢測(cè)平行偏移，糾正示教位置的功能。主要適用于焊接線長(zhǎng)度有誤差的場(chǎng)合和焊接長(zhǎng)因工件而變化的場(chǎng)合。

<4>圓弧傳感功能

圓弧傳感功能是檢測(cè)具有一定彎曲率的圓弧形狀工件的基準(zhǔn)面（省略設(shè)定中水平面（ＸＹ平面））內(nèi)的平行偏移，糾正示教位置的功能。

<5>多點(diǎn)傳感功能

多點(diǎn)傳感功能是，在多點(diǎn)傳感區(qū)間開始／終了命令所包含的區(qū)間中，在此區(qū)間焊接線的全示教點(diǎn)進(jìn)行開始點(diǎn)傳感、糾正示教點(diǎn)的功能。

<6>接觸探測(cè)傳感功能

接觸探測(cè)傳感功能，是對(duì)工件全體的偏移和坡口的偏移不一致的焊接對(duì)象，檢測(cè)其坡口附近的功能。

<7>間隙傳感功能

間隙傳感功能是對(duì)焊接坡口底部間隙連續(xù)變化的工件，預(yù)先測(cè)量好底部間隙的變化，并在實(shí)際焊接時(shí)根據(jù)測(cè)量的結(jié)果，對(duì)焊接條件（焊接速度、擺動(dòng)條件）進(jìn)行  補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/span>

<8>變位機(jī)角度補(bǔ)正傳感功能

傳感糾正量的變位機(jī)反映功能是，通過(guò)與3方向傳感功能組合使用，檢測(cè)工件安裝時(shí)發(fā)生的工件回轉(zhuǎn)偏移糾正量，并將此糾正量在變位機(jī)軸上反映的功能。

※2 電弧跟蹤

電弧跟蹤功能是在焊接中進(jìn)行擺動(dòng)焊接的同時(shí)，根據(jù)焊接電流反饋值的變化，尋找焊接線的中心，實(shí)時(shí)修正焊接工件的偏差，自動(dòng)檢測(cè)焊接線的位置，追蹤位置偏移的功能。在電弧跟蹤中有焊接線跟蹤（左右方向跟蹤和上下方向跟蹤）和坡口幅度跟蹤（為選購(gòu)項(xiàng)）。電弧傳感的最大追蹤范圍，會(huì)因?yàn)殡娀‖F(xiàn)象、焊接條件而不同。電弧傳感的追蹤范圍是焊接速度越快，擺動(dòng)次數(shù)越少越跟蹤范圍越小，而焊接速度越慢，擺動(dòng)次數(shù)越多跟蹤范圍越大。直線焊縫最大跟蹤范圍為：40mm/500mm,圓弧焊縫工件中心的偏移容許范圍最大跟蹤范圍為：200mm直徑圓中心允許偏差3mm（大于3mm時(shí)配合使用接觸傳感中的圓弧傳感功能糾正）

4.2.2控制柜  

注：

?控制系統(tǒng)全部設(shè)計(jì)制作，控制柜采用密封設(shè)計(jì)?

?示教操作器具有操作模式轉(zhuǎn)換?暫停?急停等操作功能?操作界面所用語(yǔ)言為中文?

?示教操作器具有機(jī)器人編程操作按鍵?選擇鍵?各軸操作鍵?數(shù)字/應(yīng)用鍵?急停按鈕?安全開關(guān)等,采用背光液晶顯示?

?示教操作器可完成座標(biāo)系選擇?各示教點(diǎn)修改?各軸點(diǎn)動(dòng)操作,對(duì)焊接速度?焊接電流?電壓進(jìn)行工作中或停止中進(jìn)行微調(diào)修改?

?通過(guò)示教操作器可以顯示機(jī)器人本體?周邊設(shè)備報(bào)警?自診斷?報(bào)警內(nèi)容記錄?

?編程方式采用示教?菜單提示?人機(jī)對(duì)話方式?

?具有關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)?直線及圓弧插補(bǔ)?工具姿態(tài)控制功能?

4.2.3 焊接裝置

(1) 高效率逆變MAG電源 FANUC P400雙脈沖焊機(jī)                                 2套

SRW  UC500為先進(jìn)節(jié)能的全新逆變電源，由微電腦處理芯片實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程控制，控制精確、可靠，焊接性能優(yōu)越，焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良，可保證低飛濺焊接。高頻逆變技術(shù)使電源體積及能耗顯著降低，高速波形控制技術(shù)，有效抑制短路上升電流，改善短路過(guò)渡特性，從而大量減少焊接飛濺量，提高焊接穩(wěn)定性。先進(jìn)的引弧方法及脈沖回?zé)绦虮ＷC了焊絲不結(jié)球，提高了引弧的可靠性。高性能穩(wěn)定控制的收弧及停弧前的電流控制保證收弧性能及避免粘絲。

(2) 送絲裝置                                                         2套

(3) 單絲焊槍（600mm）：RTW502-LL-S220                                 2套

   專門為機(jī)器人進(jìn)行焊接而設(shè)計(jì)，具有優(yōu)良的剛度碰撞后無(wú)需矯形。并帶有防碰撞傳感器，當(dāng)焊槍遭受猛烈撞擊時(shí),發(fā)出報(bào)警,機(jī)器人停止,可以避免焊槍及機(jī)器人損壞?一體式水冷，適應(yīng)大電流焊接。

4.2.4 清槍剪絲裝置：                                           

移動(dòng)裝置示意圖

  采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在焊接時(shí)可與機(jī)器人協(xié)調(diào)動(dòng)作

    〔定位精度〕               １mm以內(nèi)

〔焊絲〕                   移動(dòng)裝置搭載、最大350kg

4.2.7雙夾持1軸變位機(jī)

機(jī)器人焊接變位機(jī)示意圖

?  變位機(jī)本體 型式  R1-6000E-3S

〔最大搭載質(zhì)量〕1000kg(含有夾緊夾具質(zhì)量)

〔最大偏荷重〕 900N?m  

〔動(dòng)作范圍、動(dòng)作速度〕

　　　　＊回轉(zhuǎn)軸是具備空轉(zhuǎn)回避功能的多回轉(zhuǎn)規(guī)格。

〔回轉(zhuǎn)定位精度〕 ±0.115deg以內(nèi)（1000mmφ的圓周在１mm以內(nèi)）

4.2.8方管支架夾緊夾具工裝實(shí)物示意圖： 

氣動(dòng)手工夾具示意圖：

1） 夾緊夾具推薦采用手動(dòng)形式,夾緊?放松操作方便。

2） 夾具可適應(yīng)各種工件規(guī)格?

4.2.9機(jī)器人變壓器                                           

FANUC弧焊機(jī)器人             使用說(shuō)明書?操作說(shuō)明             ‥‥‥  1本

焊接電源              使用說(shuō)明書                      ‥‥‥  1本

送絲機(jī)                使用說(shuō)明書                      ‥‥‥  1本

焊槍                  使用說(shuō)明書                      ‥‥‥  1本

冷卻水循環(huán)器          使用說(shuō)明書                      ‥‥‥  1本

變位機(jī)                使用說(shuō)明書                      ‥‥‥  1本

5．機(jī)器人焊接效率計(jì)算和主要焊縫焊接姿勢(shì)

5.1. 焊縫效率討論結(jié)果 

⑴ 焊接系統(tǒng)構(gòu)成

焊接系統(tǒng)的概略構(gòu)成如以下所示。（詳細(xì)內(nèi)容如系統(tǒng)方案圖所示。）

·地面機(jī)器人：ARCMAN－XL    ——————————  2臺(tái)

·一軸移動(dòng)裝置      ——————————————————  2臺(tái)

·雙夾持一軸變位機(jī)    ——————————————————  1臺(tái)

⑵ 機(jī)器人適用焊縫

機(jī)器人可以焊接的焊接線如護(hù)欄圍欄焊縫圖所示。

⑶ 機(jī)器人的適用性

    機(jī)器人的適用性見焊縫圖。

⑷ 一，焊接效率的計(jì)算結(jié)果

計(jì)算了護(hù)欄圍欄焊縫圖所示機(jī)器人適用焊接線的時(shí)間。結(jié)果如表－1所示，詳細(xì)計(jì)算參數(shù)請(qǐng)參看適用率及焊接效率計(jì)算表。

（結(jié)果是2臺(tái)機(jī)器人焊接時(shí)的焊接時(shí)間結(jié)算結(jié)果。）

表－1. （10T）護(hù)欄圍欄焊接時(shí)間結(jié)算結(jié)果

圖1—（10T）護(hù)欄工裝夾具示意圖：

6．操作方法和流程

(1)示教作業(yè)

①將工件置于工裝平臺(tái)上,定位?

②打開設(shè)備電源?

③將機(jī)器人操作箱上運(yùn)轉(zhuǎn)模式鍵設(shè)定在示教模式一側(cè)?

④進(jìn)行示教作業(yè)前的確認(rèn)作業(yè)?(首次工作進(jìn)行,一次完成后,以后無(wú)需進(jìn)行此步驟)

  1)調(diào)整焊絲伸出長(zhǎng)度為22mm?

2)使用原點(diǎn)棒,調(diào)整電弧點(diǎn)?

⑤使用示教操作器進(jìn)行示教作業(yè)。(首次工作進(jìn)行,一次完成后,以后無(wú)需進(jìn)行此步驟)

 a)焊接程序

1)遙控機(jī)器人,作成軌跡?即使在多道焊的場(chǎng)合,軌跡也僅做成第1層?參考現(xiàn)狀下的焊接方法,預(yù)先決定焊接順序和焊接方向?為了便于更改焊接順序,將每條焊接線的示教程序分開?

2)設(shè)定命令代碼?

例如,在焊接開始點(diǎn)傳感的時(shí)候,僅僅指定命令代碼和坡口種類,機(jī)器人就會(huì)自動(dòng)生成傳感動(dòng)作?

3)在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)定焊接條件?焊接電流?焊接電壓?焊接速度?擺動(dòng)條件?收弧條件?

4)確認(rèn)示教程序有無(wú)錯(cuò)誤,程序是否傳送至步驟?如果有錯(cuò)誤,進(jìn)行修改?

5)遙控機(jī)器人移動(dòng)至退避位置(程序的開始位置?終了位置)?

  b)相關(guān)作業(yè)程序

    做成噴嘴清潔器?剪絲器等相關(guān)作業(yè)的程序?

 ⑥將程序保存在外部記憶(閃存卡)中?

(2)再生作業(yè)(自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn))

①?gòu)陌踩珯趦?nèi)出來(lái),插上安全欄的安全栓?

②將機(jī)器人操作箱的運(yùn)轉(zhuǎn)模式鍵變更至再生模式側(cè)?

③確認(rèn)安全欄內(nèi)無(wú)人,機(jī)器人動(dòng)作范圍內(nèi)沒(méi)有干涉物?

④通過(guò)外部啟動(dòng)單元設(shè)定該程序編號(hào),進(jìn)行再生?

⑤只要不發(fā)生異常停止,焊接程序和相關(guān)作業(yè)程序就會(huì)自動(dòng)再生,所以不需要操作員的監(jiān)視?

⑥由于電弧異常等輕異常發(fā)生停止時(shí),狀態(tài)顯示燈從黃色變?yōu)榧t色,以此通知操作員?

⑦以下所示為異常處理作業(yè)的順序?

 1)將運(yùn)轉(zhuǎn)模式鍵變更至示教模式側(cè),進(jìn)入安全欄內(nèi)?

 2)確認(rèn)異常狀態(tài),排除異常的原因?如果使用暫時(shí)停止點(diǎn)自動(dòng)恢復(fù)功能,機(jī)器人可以從異常停止的位置自動(dòng)再次啟動(dòng)?

 3)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗?從安全欄內(nèi)出來(lái),插上安全栓?

 4)將運(yùn)轉(zhuǎn)模式鍵變更至再生模式側(cè),進(jìn)行再啟動(dòng)?

 ⑧再生運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束后,將運(yùn)轉(zhuǎn)模式鍵變更至示教模式側(cè),進(jìn)入安全欄內(nèi),確認(rèn)焊接狀態(tài)?需要更改焊接條件時(shí),修正數(shù)據(jù)庫(kù)?

 ⑨將程序保存在外部記憶(閃存卡)中?

 ⑩循環(huán)，相同規(guī)格工件裝夾完成后調(diào)用固定示教好的程序，外部啟動(dòng)，開始焊接，完成焊接后卸件，完成一循環(huán)。

7.制造?安裝?運(yùn)轉(zhuǎn)分工范圍

(1) 安裝施工時(shí),請(qǐng)無(wú)償借予天車?應(yīng)用工程物品； 

(2) 請(qǐng)確保安裝場(chǎng)所的混凝土厚度不小于150mm?