2018河南省智能制造职业技能大赛—焊接机器人操作工技能大赛样题A工作任务书.doc

2018河南省智能制造职业技能大赛焊接机器人操作工技能大赛【样题A】工作任务书总时间：150分钟比赛组号： 工位编号： 选对编号： 一、 竞赛目的焊接机器人操作工是指操作焊接机器人进行金属工件焊接作业的人员。为达到质量要求，并安全、高效地完成焊接作业，焊接机器人操作工必须熟练掌握焊接机器人的操作技能和相关知识，包括程机器人程序编写、焊接工艺调试、工装夹具等辅助设备操作应用及设备保养维护。针对不同的焊接结构和焊缝型式能够合理设定、调整工艺参数，此外还需掌握焊接作业安全知识。本次竞赛对选手的技能要求主要包括： 根据图纸要求，操作焊接机器人对样件进行程编程并可实现自动运行及焊接； 实现机器人与变位机配合焊接；完成对机器人TCP（工具中心点）的设置； 能够对机器人配套焊接设备系统（主电源、送丝通路系统、供气循环系统、焊接回路等）进行调整、检测和维护； 能够读懂图纸并按图纸要求，使用机器人焊接系统对金属板、管及结构件调试出合理的焊接工艺； 具备焊接及机器人相关理论知识。二、 竞赛相关设施设备(一）主要设备技术标准 1.1、技术平台简介 为全面贯彻落实党的十九大提出的“建设知识型、技能型、创新型劳动者大军。弘扬劳模精神和工匠精神，营造劳动光荣的社会风尚和精益求精的敬业风气”，加快培养和选拔高技能人才，推动高技能人才队伍建设，通过技能大赛的形式，检验我省智能制造水平，以大赛引领专业教学改革，加快工学结合人才培养体系建设与创新步伐，为行业、企业培养紧缺人才，让中原更加出彩。 （学生组）赛事平台是以北京时代机器人、北京时代弧焊机，以及双向变位机作为本次赛事的学生组的配套平台，。图1，北京时代机器人与弧焊机图2，北京时代双向变位机（职工组）赛事平台是以北京奥太集团的弧焊机组件，日本FUNAC机器人、北京奥太集团弧焊机，以及双向变位机作为本次赛事的职工组的配套平台。图3，FUNAC机器人、奥太弧焊机及双向变位机（二）设备平台技术要求学生组：序号名 称型号及规格数量(套)备 注1机器人机器人本体TIME R6-14001北京时代机器人控制柜1北京时代2机器人底座1北京时代3焊枪ROBO RM7G-451含 TBI防碰传感器4清枪剪丝装置（选配）1北京时代5安全防护围栏4x4x21北京时代6双轴变位机200KG1北京时代7焊接电源TDN5001MB1含送丝机构8除尘系统（选配）TA-0011.工业机器人TIME R6-1400该系统选用的是我公司的TIME R6-1400型机器人，TIME R6-1400机器人的承重能力为6kg.还可应用在物料搬运、上下料以及弧焊场合。安装方式包括落地安装、斜置安装、壁挂安装、倒置安装以及支架安装.该机器人的具体参数如下表所示： 项目名称技术参数自由度6最大负载能力6Kg重复定位精度0.08mm最大运动半径1420mm驱动方式交流伺服电机安装方式地面、侧挂或吊装防护等级IP54环境条件环境温度0-45相对湿度20-80RH非冷凝振动0.49g其它远离易燃或腐蚀液体电源容量1.5KVA质量（约）160Kg项目名称技术参数工 作 范 围第一轴175第二轴135-80第三轴184-85第四轴350第五轴220-35第六轴360轴 最 大 转 速第一轴150/s第二轴150/s第三轴150/s第四轴300/s第五轴300/s第六轴525/s1)机器人控制器是机器人系统的核心部分，它包括控制柜和示教器两部分。u 基于PC和DSP运动控制器的开放式硬件平台。u 通用只能运动控制开发平台，采用C+面向对象的设计方法。 u TCP/IP协议远程网络编程、仿真、控制功能。u CC-Link,Profibus-DP,Devicenet,Modbus等多种通用通讯方式能够确保机器人适应多种应用场合，更加灵活地集成与各个应用领域。u 配备集成语言编程系统和图形示教软件，便于机器人的编程操作和应用培训。u 可以开放底层协议。 2)机器人示教器u 7寸VGA分辨率彩色LCD触摸屏；u 可配置不同的访问权限；u 支持左右手设置，满足不同操作习惯的用户；u IP65防护等级，恶劣环境防护；u 具有本地高速I/O接口，支持PS2，USB,RS232接口协议；2 双轴变位机TIME PH200变位机参数：载荷200KG重复定位精度0.1mm回转最大速度115/s倾斜最大速度115/s回转角度350 倾斜角度120 倾斜电机功率1.0Kw回转电机功率1.0Kw回转许用力矩200NM倾斜许用力矩600NM安装方式落地式重量250KG变位机为机器人外部轴，可与机器人实现8轴联动，采用精密伺服电机和RV减速机组成驱动机构，为系统提供动力，实现工件在变位过程中焊接，实现复杂焊缝的焊接，保证焊缝的焊接质量。马鞍形工件定位块快速压钳马鞍形焊接工装马鞍形焊接工装安装于变位机上，由定位块及快速压钳组成，在机器人与变位机的联动下实现马鞍形焊接。3 焊接电源TDN5001MB主要特点： 电源为IGBT逆变全数字脉冲气保电源； 采用先进的全数字化DSP 微处理逆变技术，提高电压的反馈速度和精度, 保证大电流使用时的电弧稳定性。焊机设计有多组焊接专家程序，并实现一元化的调节。焊机根据使用需求可进行软件升级，并可通过计算机来监控焊接过程的质量； 可配合各种全自动焊接专机，配置弧焊机器人数据联接端口，实现自动化焊接，具有更高的熔敷效率及熔透性，并实现全位置焊接； 具有通道存储记忆功能，真正实现一脉一滴的过渡形式； 可进行MIG/MAG 脉冲焊接；手工电弧焊接；直流TIG 焊（接触引弧）；碳弧气刨等多种功能； 送丝机采用带编码的送丝电机，四轮送丝，保证了电弧的稳定性，具有点动送丝及2 步、4 步和带初期电流调节的收弧控制方式； 主机面板具有送丝速度、母材厚度、电流及电压数字液晶显示屏。具有焊接结束时焊接参数 自动暂储 功能。内存多组焊接专家系统。可焊结构钢、碳钢、不锈钢、双相钢、镍基合金、铝、铝合金等特殊材料，并可根据用户选择量身定制专家数据库； 优异的结构设计，强化了系统的可移动性、紧固性和防尘性。灵活的配置选项，适应不同的场合需求。冷却系统为风冷、水冷两种供用户选择，结构分一体式和分体式两种。具有温度报警保护功能及回路的电阻（R）和电感（L）的检测功能； 具有焊丝自动回烧消小球处理功能； 焊枪具有双循环水冷系统直接冷却至导电嘴座和喷嘴内，焊枪负载率为100%； 全方位的保护功能：具有恒压、恒流、欠压、欠流、过压、过流保护功能，保证焊机稳定性及可靠性。主要参数：产品型号TDN 5000M输入电压380V15 50/60Hz 三相交流额定输入电流42.0A额定输入功率23.5kW空载电压765%空载电流0.70.9A空载损耗300W电压调节范围1045V电流输出范围30500A手工焊接电流范围30500A适应焊丝类型实芯焊丝适应焊丝直径1.0/1.2/1.6适应焊丝材料碳钢/ 不锈钢/ 铝镁合金焊接方法手工焊条电弧焊；脉冲MIG/MAG 焊负载持续率（40）60（500A/39V）效率80%85%（额定条件下）功率因数0.7 0.9外壳防护等级IP21绝缘等级F冷却方式风冷焊机配套送丝机，专用焊枪，防碰撞传感器等。职工组：2.1、FUNAC机器人型号及基础数据一,FANUC工业弧焊机器人的优点包括： 稳定和提高焊接质量，保证其均一性； 提高生产率，一天可24小时连续生产； 改善工人劳动条件，可在有害环境下长期工作； 降低对工人操作技术的要求； 缩短产品改型换代的周期，减少相应的投资设备； 可实现批量产品焊接自动化； 节省地面空间二,Smart ARC 智能机器人弧焊包:FANUC 最新高性能机器人轻量化、紧凑化设计的R-0 B 机器人和内置式、高刚性的M-10 A 机器人采用最新伺服技术的FANUC 高性能R-30 B 控制器上海FANUC 最新全数字智能化Smart Power 系列焊接电源高品质、高性能机器人专用焊枪最新的机器人专用软件，实现了高品质的焊接2.2、北京奥太弧焊机型号及基础数据产品名称：WZM-400脉冲氩弧焊机产品描述：WZM-400脉冲氩弧焊机 该焊机主要由WZM-400脉冲氩弧焊电源（含控制面板，水冷系统），遥控盒，焊机小车和焊接电缆四部分组成。 该焊接电源可焊接碳钢、不锈钢、钛合金等材料，实现全位置TIG管/板全自动焊接，达到理想的焊接效果。2.3、北京奥太双向变位机型号及基础数据2.2、赛场提供工具校枪针1根、活动扳手1把、老虎钳1把、尖嘴钳1把、内六角扳手1套、记事夹板1个、线手套1双、焊接手套1副、平光防护镜1副、防噪耳塞1副、焊接防护面罩1个、安全帽1个、油性记号笔1只、锤子1把、口罩1个、角磨机及砂轮片1套。所有工具使用后自觉清理、归位。2.3、选手携带物品要求赛场规定不允许选手携带以下物品： 与竞赛试件相关的材料及试件； 手机、各种存储设备及电子产品等； 所有自制的夹具、模具等均不允许带入竞赛场地； 经裁判长检查不允许带人竞赛场地的器物。除规定的物品外，选手自带的劳动防护用品、设备和工具都应符合国家安全法规要求，且选手携带的所有物品必须经过裁判员检查确认后，方可带入竞赛现场。裁判长有权决定允许选手带入赛场的物品。竞赛期间由于选手自带的设备或工具失效或无法使用影响操作时，不增加竞赛时间。三、 竞赛相关内容3.1、竞赛项目由低碳钢板、管组件点固完成的样件，通过机器人编程调试，实现自动焊接。钢板厚度8mm；钢管规格605mm。材料清单及结构形式见下表2、图2所示。焊后进行外观评定。最终竞赛试题在赛前由裁判长组织裁判员对已公布的试题（图2）进行不大于30%的变化，变化内容可能包含焊接位置、样件构造等。试件编号数量材质规格说明A1Q2353403908板B2Q235厚度8见图C1Q235厚度8见图D1Q235厚度8单边开坡口45c4见图E1Q235厚度8见图F120#60560管G1Q235厚度8见图I1Q235厚度8单边开坡口45c4见图表2 样件材料清单（单位mm）图2 竞赛样件示意图3.2、操作规定竞赛时间共计150分钟，包括机器人编程、焊接、清理、饮水、上洗手间、举手示意等时间。操作工在规定时间内完成以下考核任务： 机器人tcp设置（工具中心点设置）； 双轴变位机动作（变位机外部控制信号见表3）； 所有焊缝自动运行（自动状态下执行检查程序，根据运行焊缝数量评分）； 所有焊缝自动焊接（自动状态下执行焊接程序，根据焊缝数量及外观评分）。注：同等分数下提前完成者排名靠前。表3 变位机外部控制信号配置表变位机位置信息（角度）对应输入输出信号X轴-90度0度90度Y轴-90度0度90度任务一：机器人TCP设置考生可根据工作台上的校枪针，把机器人移动到相应位置，通过三点法、六点法或直接输入法（任一均可）对机器人进行TCP设定。设置完成后，检测准确度。若需裁判进行评判可举手示意，裁判根据精准度核算出相对应分值。也可继续执行下一项任务，统一进行评判。任务二：机器人程序编写考生可根据样件焊缝信息进行程序编写，样件中包含15道直角焊缝、1道环焊缝、1道环直焊缝（4条搭接焊缝组成），共计20条。此项任务主要考察考生直线编程、圆弧编程、外部信号控制（变位机动作）、焊接指令调用及参数设置等操作技能。程序编写完成后手动（或自动）运行检查，无异常后可自动运行焊接。此项任务的评判可与自动运行焊接时统一进行。考生在操作过程中需注意以下几点： 对个别焊缝不能编写时可跳过，合理分配时间； 自动运行过程中造成设备碰撞，根据恶劣情况作出相应扣分； 编写L1、T9焊缝程序时需把变位机旋转到合适位置，考核“变位机是否能够动作”可从此项中进行评判； 编写T4焊缝程序时需立焊完成，若不能保证立焊工艺时也可把机器人旋转到合适位置进行焊接，但对此项焊缝外观评定时扣除1分； 编写T6焊缝时需仰焊完成，若不能保证仰焊工艺时也可把机器人旋转到合适位置进行焊接，但对此项焊缝外观评定时扣除1分。任务三：样件自动焊接考生可根据样件焊缝信息进行焊接工艺设置，并启动焊接。此项任务主要考察考生对角焊缝、立焊缝、仰焊缝、坡口对接焊缝、船型焊缝、转角焊缝等焊缝的焊接工艺调试技能。考生在操作过程中需注意以下几点： 焊接过程中出现异常导致断弧（熔导电嘴、焊穿、碰撞等）需人工介入时，每一次扣1分，导电嘴损坏一件扣1分； 自动焊接过程中，非焊接状态下可暂停机器人更换导电嘴； 焊接必须全部在变位机操作台上进行； 开始焊接后，不得手动变换试件位置和方向，否则取消比赛资格； 因设备自身故障导致选手中断或终止比赛，报请裁判长批准后，暂停该选手竞赛计时，由现场技术组人员进行现场检查维修或安排选手在备用工位继续竞赛；因选手操作失误导致设备不能正常工作，或造成安全事故不能进行比赛的，报裁判长批准后，中止该选手比赛，对其完成试件按标准予以评判。3.3、赛场规定3.3.1竞赛前，由监考组组长组织监考裁判、现场设备保障人员对现场安全、设备状态、焊丝、气体、焊接机器人根目录程序进行检查，并按照规定对设备内存进行清理。3.3.2.选手在竞赛前30分钟，凭选手证和身份证进入考场，接受监考裁判对所携带物品的检查，并抽取工位号。选手凭工位号抽签单，在现场裁判和工作人员的配合下将试件和检查合格的物品放置到指定的工位。之后立即返回抽签处，接受赛前HSE（健康、安全、环保）警示提醒，并验收安全承诺书。3.3.3.选手在竞赛前15分钟，进入指定工位，并检查下列事项, 检查无误后,选手与监考裁判共同在监考记录表上签字确认。 检查机器人本体、示教盒、变位机、焊接电源、送丝机构、焊枪、焊接操作台以及试件定位卡具等辅助工具是否齐全完好；检查确认焊接机器人的线路、气路等连接是否良好； 焊材、保护气体是否齐全并符合相关标准要求； 试件是否齐全且符合竞赛文件要求。3.3.4.选手迟到30分钟以上时，将不得入场，按自动弃权处理。3.3.5.选手应按照2.3规定携带竞赛相关物品，开赛后不得相互借用工具。若工具出现故障需报监考裁判同意后方可予以调换。3.3.6.监考裁判发出开始竞赛的时间信号后，选手方可进行编程操作。3.3.7.试焊使用的试板由监考裁判统一发放，选手只能在竞赛配发的专用试板上进行试焊。3.3.8.由于停电等不可抗拒因素影响操作时，选手应及时提出由裁判长负责处理。3.3.9.进入赛场，选手应严格按照劳动保护规定穿戴劳保防护用品，并严格遵守安全操作规程，接受裁判员、现场服务人员的监督和警示，确保设备及人身安全。选手应爱护赛场设备，自觉遵守安全规定，不得人为损坏设备。3.3.10.操作完成后，选手须举手示意监考裁判记录操作竞赛实际时间，以备竞赛时间成绩统计。3.3.11.操作完毕，选手应将试件交付监考裁判，由工作人员会同监考裁判、选手在竞赛现场将试件封号，记录选手编程内存量，并在竞赛监考记录表上由监考裁判和选手双方签字确认。3.3.12.完成比赛后，关闭焊接保护气，将焊接机器人和变位机归为初始原位，退出示教程序，把示教器的控制电缆线盘整理放好，将示教器放回指定的位置，清理现场。未经监考裁判允许不得关闭设备电源，经监考裁判检查记录选手编程占用内存数值无误后，方可关闭电源、离场。四、 评分标准竞赛项目满分100分。其中机器人TCP设置5分、变位机动作5分、自动运行程序20分、自动焊接程序及焊接质量60分、职业素养与安全意识10分。具体评分细则如表4、表5所示，违规扣分项如表6所示。表4 评分准则比赛内容分值评分方法审核方法公布方法TCP设置5现场根据评分表评分参赛选手、现场评分裁判、监督签字大赛执委会公布变位机动作5现场根据评分表评分参赛选手、现场评分裁判、监督签字大赛执委会公布自动运行程序20现场根据评分表评分参赛选手、现场评分裁判、监督签字大赛执委会公布焊缝焊接质量60现场根据评分表评分参赛选手、现场评分裁判、监督签字大赛执委会公布职业素养与安全意识10现场根据评分表评分参赛选手、现场评分裁判、监督签字大赛执委会公布表5 详细评分准则竞赛内容具体评分项评分要求评分内容配分TCP设置（5分）通过三点法、六点法或输入法（任一中均可）设置TCP5世界坐标系中移动机器人后三轴，枪尖偏移量在2mm以内5分；偏移量在