1.系統(tǒng)概要

本焊接機器人系統(tǒng)由兩臺弧焊機器人FANUC M-10ia/8L、兩臺焊接電源FANUC P400雙脈沖焊機、一臺一軸變位機以及兩臺一軸移動裝置等組成?機器人控制軸數(shù)為8軸, 能夠方便實現(xiàn)護欄圍欄高效、可靠的自動焊接?該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高，手動夾具設(shè)計，操作工序簡便。

方案示意圖如下：

護欄圍欄機器人工作站技術(shù)特點：

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

（2） 夾具為手動結(jié)構(gòu)，最優(yōu)化設(shè)計，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)組對情況：    有。點焊點位置基本固定，焊點焊角高小于3mm。組對間隙應(yīng)小于2mm，當(dāng)間隙大于2mm時應(yīng)該手工補焊，補焊焊縫均勻。

(4)焊縫形式：按圖紙要求方管角焊縫對接。

3.焊接條件

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

    焊接姿勢    :  水平焊接

焊絲        :  φ1.2mm    實芯焊絲

焊絲伸出長度:  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傳感、3方向傳感、焊接長傳感、圓弧傳感、根隙傳感、多點傳感等的集合。機器人通過焊絲端部傳感電壓，檢測焊接工件偏差、坡口尺度,記憶工件或焊縫位置，利用這些功能，可以使焊接過程不受由于工件的加工、組對拼焊和焊接裝夾定位帶來的誤差的影響，自動尋找焊縫并識別焊接情況，保證能夠順利地焊接。其優(yōu)勢在于焊槍不需要外加其他設(shè)備，以施焊焊絲為檢測傳感器，精度高，可達性好。

<1>開始點傳感功能

開始點傳感功能是，在焊接中預(yù)先檢測焊接線的中央位置，其與示教時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行ｘ、ｙ、ｚ的３方向的傳感，對于示教位置將示教的檢測點（工件基準(zhǔn)點）和根據(jù)傳感動作檢測出的檢測點之間的差別，進行加算糾正。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方向的傳感也可實行。

<3>焊接長傳感功能

焊接長傳感功能是3方向傳感的擴張功能，僅對焊接開始點或者焊接終了點檢測平行偏移，糾正示教位置的功能。主要適用于焊接線長度有誤差的場合和焊接長因工件而變化的場合。

<4>圓弧傳感功能

圓弧傳感功能是檢測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>多點傳感功能

多點傳感功能是，在多點傳感區(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進行開始點傳感、糾正示教點的功能。

<6>接觸探測傳感功能

接觸探測傳感功能，是對工件全體的偏移和坡口的偏移不一致的焊接對象，檢測其坡口附近的功能。

<7>間隙傳感功能

間隙傳感功能是對焊接坡口底部間隙連續(xù)變化的工件，預(yù)先測量好底部間隙的變化，并在實際焊接時根據(jù)測量的結(jié)果，對焊接條件（焊接速度、擺動條件）進行  補償?shù)墓δ堋?/span>

<8>變位機角度補正傳感功能

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

※2 電弧跟蹤

電弧跟蹤功能是在焊接中進行擺動焊接的同時，根據(jù)焊接電流反饋值的變化，尋找焊接線的中心，實時修正焊接工件的偏差，自動檢測焊接線的位置，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（為選購項）。電弧傳感的最大追蹤范圍，會因為電弧現(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，擺動次數(shù)越少越跟蹤范圍越小，而焊接速度越慢，擺動次數(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)計制作，控制柜采用密封設(shè)計?

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

?示教操作器具有機器人編程操作按鍵?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?各示教點修改?各軸點動操作,對焊接速度?焊接電流?電壓進行工作中或停止中進行微調(diào)修改?

?通過示教操作器可以顯示機器人本體?周邊設(shè)備報警?自診斷?報警內(nèi)容記錄?

?編程方式采用示教?菜單提示?人機對話方式?

?具有關(guān)節(jié)運動?直線及圓弧插補?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                                 2套

SRW  UC500為先進節(jié)能的全新逆變電源，由微電腦處理芯片實現(xiàn)焊接過程控制，控制精確、可靠，焊接性能優(yōu)越，焊接質(zhì)量優(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，改善短路過渡特性，從而大量減少焊接飛濺量，提高焊接穩(wěn)定性。先進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?；∏暗碾娏骺刂票ＷC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

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

4.2.4 清槍剪絲裝置：                                           

移動裝置示意圖

  采用伺服電機驅(qū)動，在焊接時可與機器人協(xié)調(diào)動作

    〔定位精度〕               １mm以內(nèi)

〔焊絲〕                   移動裝置搭載、最大350kg

4.2.7雙夾持1軸變位機

機器人焊接變位機示意圖

?  變位機本體 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  

〔動作范圍、動作速度〕

　　　?。剞D(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物示意圖： 

氣動手工夾具示意圖：

1） 夾緊夾具推薦采用手動形式,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機器人變壓器                                           

FANUC弧焊機器人             使用說明書?操作說明             ‥‥‥  1本

焊接電源              使用說明書                      ‥‥‥  1本

送絲機                使用說明書                      ‥‥‥  1本

焊槍                  使用說明書                      ‥‥‥  1本

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

變位機                使用說明書                      ‥‥‥  1本

5．機器人焊接效率計算和主要焊縫焊接姿勢

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。）

·地面機器人：ARCMAN－XL    ——————————  2臺

·一軸移動裝置      ——————————————————  2臺

·雙夾持一軸變位機    ——————————————————  1臺

⑵ 機器人適用焊縫

機器人可以焊接的焊接線如護欄圍欄焊縫圖所示。

⑶ 機器人的適用性

    機器人的適用性見焊縫圖。

⑷ 一，焊接效率的計算結(jié)果

計算了護欄圍欄焊縫圖所示機器人適用焊接線的時間。結(jié)果如表－1所示，詳細(xì)計算參數(shù)請參看適用率及焊接效率計算表。

（結(jié)果是2臺機器人焊接時的焊接時間結(jié)算結(jié)果。）

表－1. （10T）護欄圍欄焊接時間結(jié)算結(jié)果

圖1—（10T）護欄工裝夾具示意圖：

6．操作方法和流程

(1)示教作業(yè)

①將工件置于工裝平臺上,定位?

②打開設(shè)備電源?

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

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

  1)調(diào)整焊絲伸出長度為22mm?

2)使用原點棒,調(diào)整電弧點?

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

 a)焊接程序

1)遙控機器人,作成軌跡?即使在多道焊的場合,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,在焊接開始點傳感的時候,僅僅指定命令代碼和坡口種類,機器人就會自動生成傳感動作?

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

4)確認(rèn)示教程序有無錯誤,程序是否傳送至步驟?如果有錯誤,進行修改?

5)遙控機器人移動至退避位置(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)(自動運轉(zhuǎn))

①從安全欄內(nèi)出來,插上安全欄的安全栓?

②將機器人操作箱的運轉(zhuǎn)模式鍵變更至再生模式側(cè)?

③確認(rèn)安全欄內(nèi)無人,機器人動作范圍內(nèi)沒有干涉物?

④通過外部啟動單元設(shè)定該程序編號,進行再生?

⑤只要不發(fā)生異常停止,焊接程序和相關(guān)作業(yè)程序就會自動再生,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,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)將運轉(zhuǎn)模式鍵變更至示教模式側(cè),進入安全欄內(nèi)?

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

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

 4)將運轉(zhuǎn)模式鍵變更至再生模式側(cè),進行再啟動?

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

 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，開始焊接，完成焊接后卸件，完成一循環(huán)。

7.制造?安裝?運轉(zhuǎn)分工范圍

(1) 安裝施工時,請無償借予天車?應(yīng)用工程物品； 

(2) 請確保安裝場所的混凝土厚度不小于150mm?