激光跟踪焊接机器人系统技术方案讲解学习

1、沈阳新松机器人自动化股份有限公司顺开机械手弧焊工作站术方案2009 年 7 月第一章方案概述.方案设计依据甲方所提出的要求以及图片；.项目条件和要求焊接工件名称：箱体总成最大 1000mm*1000mm*1800mmW*L*H （长度、宽度和 高度均有变化）。材料：不锈钢；厚度：6= 3 mm焊接方法：机器人MAG焊接方式；设备规划：配置1套机器人及MAG焊接系统、1套机器人滑台、1台单轴变位机，1套 机器人焊接夹具，激光检测和跟踪系统等。具体见设备布局参考图。第二章焊接工艺分析.箱体工序划分：工序1、人工点周工件（组焊夹具甲方设计制造，甲方自备焊接设备，箱体共 4个部件）；示图：工序2、人工

2、将工件装在变位机夹具上，机器人焊接。焊接完成后人工卸件。 示图：机器人焊接如图所示的焊缝.焊接工艺（MAG :焊丝直径选用0.8-I.Omrni2）机器人MIG焊接的平均焊接速度取：6-8 mm/秒；3）每条焊缝的机器人焊接辅助时间，即机器人平均移动时间取：3秒（包括机器人变换姿态、加减速、空程运动时间，及焊接起弧、收弧时间）；第三章系统总体方案.方案总体介绍本方案采用KUKA KR16L/6机器人和弗尼斯的TPS4000焊接系统，通过sevorobot 的DIGI-I激光传感器检测焊缝的位置进行焊接，并增加激光跟踪系统随时对焊接进行 修正。机器人夹具放在单轴变位机上，机器人安装在外部轴滑台上

3、，保证焊接的姿态。经过仿真：目前需用的机器人基本上可以满足最长1800的焊接。关于夹具能适应多品种的问题：目前认为一套夹具可以通用，由于工件宽度及高度 变动范围太大，为了适应有些型号的工件焊接，需要手工更换夹具上的部分底座。.设备布局参考图) 口口预留工位，此次不制作11! n ij| 匚二二二II41口匚二L平面布局图设备按1套机器人夹具制造，在电控系统上按照2套夹具的输入输出数量预留接口第四章系统设备配置表序 号名称和规格数量备注1.弧焊机器人系统1）本体：KR16L/6控制柜：KRC示教盒（中文英文双语显示，、电缆长度：10m）4）供电电缆（本体控制柜，长度：5m）1套KUKA2.焊接系

4、统1） 焊接电源 TPS4000 （输入 AC380V）2）防碰撞传感器（TBI ）、焊枪（TBI ）、校枪规3）焊枪同轴电缆、装配支架送丝机构、电缆及安装基座+/-极电源电缆（5m）6）焊机接口控制电缆7） 气管、气体流量表1套福尼斯3.焊枪清理器1套TBI4.DIGI-I激光检测和跟踪系统1套SERVO-ROBOT5.外部轴滑台1） 电机、伺服包进口2）其它新松配套1台KUKA新松6.单轴变位机电机、伺服包进口负载1500kg其他新松配套1台KUKA新松7.机器人焊接夹具1）气动夹紧机构2） 焊接气箱工件（最长 1800mm）。1付沈阳新松8.控制系统（OMRON-PLC ）1付沈阳新松9

5、.工位操作台1） 2个操作盒、1个操作台、配有启动、急停按钮1套沈阳新松10.周边设备1）机器人安装座2）变位机安装钢板3）电缆支架、走线防护槽、接口箱1套沈阳新松11.安全围栏钢结构安装立柱、安全围栏、安全门、三点检测光栅用于安全防护1套沈阳新松12.其它附件（气源系统，气管，电缆，气管接头，膨胀螺栓）1套沈阳新松第五章设备配置说明1.机器人系统KR16L/6本系统所选用的KR16L/6机器人是德国KUKA的机器人，包括机器人本体，机器 人控制柜（KRC2）,示教盒（KCP）三部分及供电电缆。1）机器人本体参数：KR16L/L机器人本体照片KR6C|t能参数6公斤运动轴数6重复精度小于土 0

6、.1mm控制器KRC2自重240公斤每个轴的运动参数运动范围运动速度轴1+/-185 0156 /s轴2+35 /-155 01560 /s轴3+154 / -130 0156 /s轴4+/-350 03350 /s轴5+/-130 0二355 /s轴6+/-350 0647 /s最大工作半径1911mm空间最大旋转角度士 185oKRC2性能参数处理器作卡（工业）计算机操作系统微软 WINDOWS XP编程及控制仔 VKCP设计生产标准DIN EN 292, DIN EN 418, DIN EN 614-1, DIN EN 775, DIN EN 954, DIN EN 50081-2, D

7、IN EN 50082-2, DIN EN 60204-1保护等级IP54工作环境温度050 （无需外加空调系统）控制轴数8-11 个178公斤输入电源3x400V-10%s 3x415V+10% , 49-61 畸KR 16 L6J DiEiasnAr mmLiTfcrt eanr*rf?ff riMwrlwKR16L/6机器人本体外形尺寸及运动范围2）机器人控制器KRC2控制柜外观示意图负载功率4KVA 8KVA）保护熔断器32A, 3只（慢熔型）与外围设备通讯接口Ether Net, CAN BUS （Interbus, profibus作为可选项）至机器人电缆总成7米（可加长到15米，

8、或25、35、50米）噪音等级（根据 DIN 45635-1） 67dB3） KUKA程控制器KCPKCP性能参数尺寸（长 x 高 x 厚）：330 x260 x35mm保护等级：IP54显示屏：640 x480, 256 色 LCD显,VGA1式，6D空间鼠标，使示教动作容易操作4种工作模式切换旋钮，方便操作与安全3位人体学始能开关三位使能开关中/英/德多种语言菜单切换容易10米控制电缆开始/停止/紧急停止按钮通过Canbus与PC通讯库卡工业机器人优点描述：（1）标准六轴工业机器人本体：合理的机械结构和紧凑化设计6个自由度AC伺服马达绝对位置编码器所有轴都带有抱闸特定的负载和运动惯量的设计

9、，使得速度和运动特性达到最优化臂部的附加负载对额定负载没有运动限制本体和控制器之间7m长电缆，并可根据需要进行扩展特点描述：旋转范围大，工作效率更高模块化的机械结构设计，任何部分都可迅速更换高精度电子零点标定可调机械手臂，更大的活动空间和柔韧性高速运动曲线中动态模型的优化，加速性能高于普通机器人25%更利于提高系统寿命、优化工作节拍(2) KUKA机器人才制器KRC2标准的工业才5制计算机PENTIUM!处理器基于WindowSF台的操作系统，可在线选择多种语言(包括中文)支持多种标准工业控制总线，包括：Interbus、Profibus、Devicenet、Canbus Controlnet

10、、EtherNet、Remote I/O 等E SC si掘脚？uEInterhijBWWGZ iMuiti-Tuncticiini card)Power imouleCurnmc.Ttrnp l. EthamotSeriial interfaceKUKADSEIBS(DqIs Serva-Ete-droiKS )Co n tr odC onn m ytaeio mError monitoringserialDigital gResolver valuerMasteriig positionROC 2 (Resolver Digirtil Ci&rtvwfer )1 Field bus (CA

11、N, Llntorbust ProRbue, FIPJL Rapid gauging InputsESC f*tv bus标准的ISA、PCI插槽，方便扩展。可宜接Intrnet ,实现远程监控和诊断米用局级语言编程标准的控制软件功能包，可适应于各种应用6DJ1动控制鼠标，方便运动轨迹的示教断电自动重启，不需重新进入程序系统设示波器功能，可方便进行错误诊断和系统优化软件可自动更新和升级KUKB准的工业控制PC基本配置：CPU 2.0 GHZ内存：256MB RAM硬盘：20G用口： COM1 COM2、COM3 9针或 15针标准并口和打印机接口主板：标准工业控制计算机主板，含 PCI、ISA

12、插槽USB! 口标准CD-ROM软驱标准显卡，可外接显示器COM2 C0M1KeyboardMouseEgX801 DeviceNetX804Ethernetdeactivated-4 KPSSOO -O ESCClX821 External monitorUSB1* USB2*优点:X呷Power dupply开放性好，能够直接和多种功能卡直接插接，方便扩展，通用性好程序可方便进行备份及恢复，而且可在短时间内完成可直接外接显示器、鼠标和键盘，方便程序的读写 可随时进行系统的更新大容量硬盘对程序指令基本无限制， 并可长期存储相关操作和系统日志支持多种总线协议，与总线接口板连接方便，即插即用一旦

13、出现系统错误，可在最短时间内恢复 可方便进行联网，易于监控和管理拆卸方便、易于维护2.焊接系统焊接系统采用福尼斯的TPS4000,介绍如下:TPS 4000TPS4000 焊接历史上里程碑式的产品， 是是全数字化微处理器监控的逆变电源。在这款新型设备众多特点中，尤其突出的是它能适用于多种焊接方法，以及能够满足多种多样的焊接任务。TPS4000 ,最大焊接电流400A ,能够满足最苛刻的工业要求。它主要应用于：汽车及其零部件制造、仪器仪表制造、化工工程、 机械工程、铁路车辆以及船舶工业等领域。焊接方法:手工焊（MMA ）MIG/MAG高性能焊接MIG/MAG脉冲电弧焊TIG DC 焊推荐的母材：

14、? 铝及铝合金?特殊材料? 不锈钢? 碳钢推荐的应用领域：?工业设备的制造及安装?维修和补焊?航空航天工业? 板材的加工?机器人焊接?汽车及其辅助工业?铁路车辆及其附属设备的制造?船舶工业及海洋工程?特殊车辆及设备的制造功能列表（摘录）常用的：?4轮驱动? 防粘功能?自动削球功能?连续的焊接电流调整?数字化焊接程序?能量保存逆变技术人性化的焊枪支架（选配件）JOB 模式提起引弧功能微处理器控制推拉丝操作（选配件）远程控制单元机器人接口，数/ 模转换口（选配件）无飞溅引弧（选配件）S一, CE一标准一元化操作双脉冲（选配件）温控风扇用户自定义功能按钮从数据库调用焊接程序（选配件） 缓速送丝机构

15、无电流和气体送丝操作模式：2步/4步模式铝焊起弧程序（特殊4 步）点焊 显示参数：板厚 电弧长度 中间态电弧 保持功能JOB 序号 手工操作模式 焊脚尺寸 马达电流操作模式错误代码焊接电流（实际值/ 预设值）焊接电压（实际值/ 预设值）焊接速度送丝速度 可调参数：电弧长度校正 回烧时间 电弧推力校正 弧坑电流 气体预流时间 气体过流时间 热起弧连续调节焊接电流 技术数据：TPS4000技术数据主电压 15% 50/60HZ焊接电流范围MIG/MAG焊接电流范围TIG焊接电流范围MMA焊接周期（40 C, 10分钟）焊接周期（40 C, 10分钟）3 X400V3 400A3 400A10 40

16、0A50%暂载率，400A100%暂载率，320A尺寸（L X W0.4Mpa ；工作现场无腐蚀性气体；车间地基：常规水泥地面处理，设备安装底座可采用膨胀螺栓与地面固定；.MAG1接对焊接工件的基本要求零件表面应无油、无锈、无污物；焊缝处工件间隙小于 0.5mm；零件上不应该有影响定位及涂胶的毛刺。. 调试及现场配合要求甲方应在设备验收前后，免费向乙方提供设备调试所需的全套试件。甲方应在设备发往甲方现场前， 按照布局要求， 完成包括水电气等动力设备的场地准备工作。当设备到达甲方指定现场后，甲方负责安排现场设备卸车及相应的人员配合。乙方负责提供系统设备的位置图，并辅助甲方进行现场设备的地面固定工

17、作。乙方提供土建规划，甲方负责施工。第七章 项目服务承诺为确保该项目从设计规划到现场应用的顺利进行， 我公司将按照以下项目管理操作保障措施，完成该项目的交钥匙工程：制定严格的项目进度计划包括：设计、采购、加工、装配、调试、验收周期。图纸审核详细设计方案确定后， 用户须对场地及物流布置图纸进行审核并确认， 乙方负责实施的正确性。设备的生产、调试与验收严格按照设计图纸进行生产， 确保加工和装配质量， 整体设备须经过在乙方调试现场的预验收和用户使用现场的终验收。设备的包装运输设备运输为货车陆路运输方式，并按照合同有关要求，包装中采取防潮、 防震 措施，以适应市内运输和分体吊装需要。验收文件在设备经预

18、验收后， 乙方负责提供： 设备安装图， 夹具总图， 系统电器原理图，备件易损件清单文件各2 套。技术培训设备在运往用户现场安装调试前后， 乙方负责对用户操作人员、 维护人员进行两次技术培训，最终达到用户有关人员能够正确掌握该设备的使用。售后服务对于设备出现非人为造成的技术故障， 乙方在工作时间接到用户传真 (或电话)的 4 小时内，做出快速响应。当必要时， 24 小时内到达用户现场。乙方所提供的设备的质保期为 12 个月，即从工程项目通过甲方和乙方的终验收后算起。在质保期内，乙方负责对非人为造成的设备故障进行免费维修，超过质保期后，乙方只收取技术服务的成本费。保密要求双方对任何一方提供的资料、 技术文件负有保密的责任， 未经对方许可不得泄露给第三方。第八章 设备交付周期及验收标准设备交货期满足上述项目启动条件， 4.5个月完成机器人焊接单元的设备发货。预验收合格标准：设备数量齐全、外观完好，