機械人焊接系統技術
協議底盤架前支撐焊接
2014-04
1. 設計依據
1.1. 焊接工件說明
焊接三輪車底盤架前支撐
1.2. 工藝分析
1.工藝要求：焊接工件應無油、無鏽且滿足工件圖紙尺寸公差要求。
2.焊接工藝：採用mag單層單道焊，保護氣為混合氣體（80%ar+20%co2），焊絲為φ1.2實芯焊絲（滿足盤裝焊絲和桶裝焊絲互換）。採用脈衝直流逆變焊接電源。
1.3. 現場車間環境資訊
使用溫度: -10℃至+45℃，相對濕度＜80%；壓縮空氣源: 0.4～0.6mpa；
電源電壓: 三相五線制，電壓380±15%伏、頻率50hz±1% hz；
房屋、地坪：房梁高度≥5m，地坪承載5t/m2；行車：＞5t；
工作制： 每日兩班制，每班8 小時，全年工作300天。
2. 系統構成概述
2.1. 系統布局圖
2.1.1、1.7機剎底盤前支架機械人焊接系統，預估尺寸長×寬×高(mm)：3200×2800（僅供參考，已實際設計尺寸為準）；
2.1.2、1.8油剎底盤前支架機械人焊接系統，預估尺寸長×寬×高(mm)：3200×2800（僅供參考，已實際設計尺寸為準）；
2.1.3、1.9油剎三速底盤前支架機械人焊接系統，預估尺寸長×寬×高(mm)：3200×2800（僅供參考，已實際設計尺寸為準）；
2.2. 系統配置及供貨範圍
2.3. 耗材及備品配件清單（數量可滿足約一年內使用）
專用工具
專用工具明細（單台套）
2.4. 系統概述
2.4.1.
機械人6個軸均帶有智慧型防碰撞功能，不僅僅撞槍時能起到防護作用，任意物體非正常接觸到機械人或焊槍電纜等纏繞到機械人，機械人皆能啟動此功能，極大的保證了操作者的人身安全，並且對焊槍等能起到極好的保護作用；
2.4.2. 焊接機械人系統可滿足每日三班制（每班8小時）的正常工作；
2.4.3. 使用數字脈衝逆變焊機，採用脈衝過渡方式焊接，使焊接過程中熱輸入量大大減少，減小了焊後工件變形，焊縫***、成型美觀、不洩露；
2.4.4. 裝置設有保護氣流量檢測裝置，保證焊接的可靠性；
2.4.5. 變位機具有足夠的強度，保證裝置移動位置後，機構不變形；
2.4.6. 系統所有電纜(除送絲電纜外)均不外露,走電纜線槽，佈線美觀；
2.4.7. 機械人本體各軸、外部軸、變位機各軸均配有剎車裝置和安全監測裝置；
2.4.8. 工位的外圍安裝急停按鈕，在發生危險時，操作人員在工件附近任何位置能夠迅速停止裝置工作；
2.4.9. 系統安全圍欄為方管（圓管）加鋼絲網格結構，高度不低於1.5m，正面為敞開式，便於上下工件，並不影響操作人員和周圍工作人員正常工作；
2.4.10. 系統外觀顏色按甲方提供的色卡進行塗裝；若甲方無明確顏色要求，則按供方顏色，經需方同意後，進行塗裝；
2.4.11. 系統中結構件包括機械人抬高座、變位機結構件等採用兩遍膩子+底漆+面漆塗裝工藝，漆膜總厚度≥100μm；
2.4.12. 系統採用焊絲或噴嘴作為感測器的測量工具，保證測量精度，可達性及柔性不受限制；
2.4.13.
系統安全圍欄為1.8m方管骨架防護欄，上半部分採用紅色防弧光屏，高度800mm，下半部份採用φ3鋼絲網，高度1000 mm；四面防護，一側留有3000mm門洞，便於上下工件。
2.4.14. 裝置交貨時，裝置上的零部件、附件和備件的外露加工表面的防鏽應完整、均勻、無孔漏、無泡、漏塗和流掛等現象。裝置表面無汙物，並應有塑料防護罩。
2.4.15. 裝置所用專用工裝及螺栓、壓板、專用器具需經發黑、鍍鋅等防鏽處理。
2.5. 系統各機構說明
2.5.1. 焊接變位機：
● 變位機由機械人外部軸伺服電機驅動旋轉，可自由程式設計，與機械人系統聯合進行軌跡插補（協調）；
● 伺服電機驅動日本進口精密減速機，精密齒輪驅動精密迴轉支撐，通過特有的無間隙機構，帶動變位機夾具翻轉；
● 變位機裝上工件後，翻轉至最大偏心距處，最大的偏心矩足夠冗餘，不會發生鎖死後仍自行翻轉、翻轉有異響、顫動等現象。
2.5.2. 夾具設計方案：
焊接夾具為手動夾具，在保證強度的前提下設計為快速裝卸的方式，且減少對焊接位置的遮擋；焊接夾具的設計力求模組化和標準化，採用一體式底座，確保各單元相對位置的穩定性。
考慮到工作站的擴充套件能力，夾具與機械人的變位機法蘭之間，安裝底座與底板之間採用螺栓緊固、定位銷定位，使之在夾具調換過程中保證整個系統的準確定位。
2.6. 電氣控制方案：
1) 工件變位機使用安川外部軸電機驅動，可在焊接時與機械人協調運動，確保所有焊縫均處於最佳焊接位置。
2) 操作人員使用帶按鈕、狀態指示燈的操作盒進行作業。
3) plc使用三菱系統，所有電氣元件採用國際品牌，確保系統穩定可靠工作：低壓電器-施耐德，感測器-omron。
2.7. 系統主要功能說明
2.7.1. 電弧跟蹤功能：系統實時對擺動焊接中的電流電壓訊號取樣，對因下料時坡口不規則及焊接過程中產生的變形分析得出資料修改機械人路徑，能夠自行適應焊接過程中的工件變形；
2.7.2. 智慧型尋位功能：利用噴嘴或焊絲碰觸工件，可確定真實焊縫位置，尋位精度±0.25 mm；
2.7.3.
清槍剪絲噴矽油功能：清槍噴矽油裝置設計在同一位置，機械人只要乙個動作就可以完成噴矽油和清槍的過程，矽油裝置採用了雙噴嘴交叉噴射，使矽油能更好地到達焊槍噴嘴的內表面，確保焊渣與噴嘴不會發生死粘連；
2.7.4.
臨時停點自動恢復功能：焊接中發生電弧異常和暫時停止的時候，去除錯誤因素或者暫時停止原因後，在再起動時呼叫命令，自動從任意的位置向電弧切斷位置恢復，同時還可以通過設定對於電弧切斷位置的偏置量（以電弧切斷位置為基準的焊接線方向的平移量），可以指定焊縫的重疊和焊接剩餘部分；
2.7.5. 防碰撞檢測功能：撞擊檢測靈敏度大幅度提高了，因程式選擇錯誤，工件安裝失誤等即使發生了撞擊，也能將工件和裝置的損失減低到最小。
2.7.6.
焊接前提前送氣、焊接後，延遲斷氣功能：作為焊接開始條件，設定提前送氣；在焊接時可將氣體填充到絲的頂端；焊接開始可立刻進入穩定焊接。作為焊接結束條件，設定後送氣；可防止焊接結束時焊絲頂端酸化。
下乙個焊接開始可立刻進入穩定焊接。
2.7.7. 同步協調控制功能：安川機械人、外部軸電機驅動的雙回轉變位機兩者協調聯動，可與機械人在360度範圍內任意定位、協調，確保在每條焊縫處焊槍與工件均形成最佳焊接姿勢；
2.7.8. 刮檫起弧功能：當工件表面存在生鏽、油汙等缺陷時，安川機械人可設定用焊絲在工件表面反覆刮檫，直至起弧成功；
2.7.9. 多層多道焊跟蹤功能：此功能為機械人的標準配置；
2.7.10.
專家資料庫功能：資料庫功能是事先設定·登入焊接條件，通過資料庫命令呼出設定的焊接條件的功能。此外，在資料庫中可以設定每層的焊接條件，通過設定必要層數的焊接條件可以進行多層焊接；
2.7.11.
離線程式設計功能：安川的motosimeg-vrc離線程式設計及模擬軟體能調整真實的機械人程式，生產啟動後，若需要新增或修改工件，可通過motosimeg-vrc建立或更改相關程式，最大限度縮短生產中斷時間；
2.7.12. 圓弧修正功能：系統配備高精度的直線、圓弧、點對點差補、直線+擺動、圓弧+擺動差補、曲線差補等功能；
2.7.13. 示教程式設計功能：可通過安川的5.7寸全彩觸控螢幕式示教器，手動示教程式設計；焊接電壓及電流可以以圖形的形式在示教器上顯示，便於查詢焊接結果。
2.7.14.
坡口寬度適應功能：安川機械人的電弧跟蹤專門針對坡口的變化及檢測，實時對擺動焊接中的電流電壓訊號取樣，並分析得出的水平及垂直方向的路徑糾正資料，控制櫃根據此資料修改路徑，保證達到穩定的焊接要求；
2.7.15. 焊槍擺動功能：安川機械人能在示教器裡設定焊槍的平擺和鐘擺功能；
2.7.16. 外部啟動/停止功能：安川控制櫃帶有i/o板，能外接啟動和停止等擴充功能；
注：詳細資料見附件。
2.8. 操作流程
工件在夾具上進行拼裝，然後採用手動方式把工件固定於變位機上；操作人員按下啟動按鈕後，工作站根據預先設定的程式執行；機械人夾持焊槍到達焊縫位置，在自能尋位系統配合下先確定焊縫起始點，機械人計算出軌跡偏移後開始焊接，焊接過程中，電弧跟蹤系統會跟蹤電弧變化自動修正軌跡，消除工件本身誤差和焊接過程產生的焊接變形造成的影響，確保最佳焊接質量。
2.9. 技術資料提供
3. 安裝除錯
3.1. 在巨集鋒的安裝除錯
所報的系統，將在發貨前，在我方進行組裝和完整的功能測試，甲方應提前把一些相應的工件發貨到供方，以便除錯時用。除錯完成後我方需把這些工件返還給甲方；我方在廠內除錯到一定階段時，邀請甲方到我方進行廠內預驗收；
3.2. 在客戶處安裝除錯
我們將派工程師在使用者現場進行系統的安裝、除錯及使用培訓。
安裝計畫和技術要求將在安裝前2週內交給客戶。客戶應按照要求及時做好準備，以配合發貨期，不要因此產生不必要的費用。地基被預設為有足夠的強度和剛度。
安裝前使用者應準備好合適的裝置安裝地。
安裝除錯期間使用者應提供必須的工具、材料和人力等，如叉車、電纜、螺栓等。
系統應適當與周邊裝置隔離，並且工作區域會有適當裝置安全限制，這部分由甲方負責。
4. 培訓
我們提供4人·2周的系統使用培訓，受訓人員應有一定電腦基礎。
注：1）人員要求：機械人操作者中專以上文化，主管技術人員大專以上熟悉計算機。
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