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工業(yè)機器人焊接及自動控制實訓系統(tǒng)

一、產品介紹:該方案以 6 軸焊接機器人工作站為核心,配置了機器人專用焊機、焊接冷凝系統(tǒng)、氬氣保護氣、焊接變位臺等配套裝置,并配套有自動化焊接控制系統(tǒng),通過 PLC 編程,自動控制出料、上料、雙面焊接

  一、產品介紹:

  該方案以 6 軸焊接機器人工作站為核心,配置了機器人專用焊機、焊接冷凝系統(tǒng)、氬氣保護氣、焊接變位臺等配套裝置,并配套有自動化焊接控制系統(tǒng),通過 PLC 編程,自動控制出料、上料、雙面焊接、出料等工序,是學習工業(yè)機器人焊接應用技術及自動化技術實訓絕佳載體。

  通過機器人搬運與焊接功能的轉換,結合分料臺與自動焊接變位臺的自動連貫動作,使其具有比以往實訓教學設備所更加完善的配置和更為完整功能,真實的模擬和反映了機器人焊接和工業(yè)控制的過程,實訓內容廣泛、變化多樣,是一款典型的職業(yè)能力實訓和考核設備,通過在該設備上實訓和考核,可使學生職業(yè)能力得到大幅度提升。

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工業(yè)機器人焊接及自動控制實訓系統(tǒng)

  二、技術參數(shù)

  1.交流電源:三相 AC 380 V±10% 50Hz;

  2.溫度:-10~50℃;環(huán)境濕度:≤90%無水珠凝結;

  3.整機功耗:≤10.0kVA

  4.設備尺寸:3500mm*3000mm*1850mm

  5. 安全保護措施:具有接地保護、漏電保護、斷電保護功能,安全性符合相關的國家標準。

  三、產品配置參數(shù):

  1. 焊接工件描述

  焊絲規(guī)格: Ф0.8/1.0/1.2mm

  焊縫形式: 平焊縫、角焊縫 、半圓焊

  保護氣體: CO2 氣體

  工作方式: 人工上下料,機器人自動焊接堆焊層厚度: 更具工藝要求

  2. 方案概述

  焊接機器人系統(tǒng)是由焊接機器人、焊接電源、機器人專用焊槍、焊接變位臺及夾具、PLC 及電氣控制、安全防護圍欄等部分組成。

  工件由人工放置在工裝后,由機器人開始自動焊接。

  方案配置如下:

序號

名稱

單位

數(shù)量

 1

機器人系統(tǒng)

1

 

1.1 機器人本體

1

 

1.2 機器人控制柜

1

 

1.3 彩色示教器

1

 

1.4 系統(tǒng)電纜總成

1

 

1.5 弧焊軟件包

1

 2

C02 焊接電源

1

 

2.1 焊接電源本體

1

 

2.2 焊接電纜

1

 

2.3 送絲機

1

3

雙位焊接變位臺及自動夾緊系統(tǒng)

1

4

自動化控制系統(tǒng)

1

4

機器人專用焊槍

1

5

防碰撞傳感器

1

6

電氣控制及按鈕站

2

7

機器人底座

1

8

系統(tǒng)設計、集成與編程

1

9

現(xiàn)場調試與培訓

1

  系統(tǒng)易損易耗件清單如下:

序號

名稱

尺寸

庫存

備注

1

導電咀

Φ0.8-1.6

20

消耗品

2

焊槍噴嘴

M20

10

消耗品

3

導絲管

Φ0.8-1.6

5

消耗品

4

壓絲輪

Φ0.8-1.6

5

消耗品

  3. 工藝流程

  焊接工件焊縫周圍 30mm 內應無油、銹及污漬,且滿足工件圖紙尺寸公差要求。系統(tǒng)焊接工作流程如下。

  1) 準備工序:焊接工件按圖紙要求備置。

  2) 安裝工件:機器人自動將工件放進工位 1,將工件放置到工作臺。

  3) 工件限位:夾緊裝置自動夾緊工件,緊靠限位塊。

  4) 機器人正面焊接:機器人從設定的位置開始實現(xiàn)正面自動焊接。

  5)機器人反面焊接:變位臺開始變位,翻轉到反面,機器人開始反面焊接。

  5) 工件卸裝:焊接結束后機器人到工位 2 進行焊接作業(yè),操作工再次進入工位 1,卸下工件。

  6) 如此循環(huán)作業(yè)。

  4. 主要功能

  為保證焊接質量和焊接效率,機器人系統(tǒng)配置了完善的自保護功能和弧焊數(shù)據(jù)庫,主要功能如下。

  原始路徑再繼續(xù):焊接過程中發(fā)生氣流量異常、焊絲用完和暫時停止時,排除故障后可直接調用“繼續(xù)上次焊接”命令,機器人可從任意位置自動到暫停的位置繼續(xù)進行焊接。

  故障檢測和預測:檢測出報警發(fā)生后,從控制裝置獲取數(shù)據(jù),推測故障部位并依次列出高故障部位,顯示部件更換順序,計算機上的及診斷情況,可使用 iPendant 在現(xiàn)場查看。此外,計算機定期從現(xiàn)場的機器人中獲得運行數(shù)據(jù),并對所取得的數(shù)據(jù)進行分析,判斷機器人的運行狀態(tài)是否正常,并提示用戶應對即將到來的故障。

  防碰撞功能:機器人焊槍與外部物體相碰撞時可自動折回,保護焊槍和機器人本體。

  專家數(shù)據(jù)庫:通過在程序中設定必要的焊接條件,系統(tǒng)可自動完成排焊道和相應焊接參數(shù)調整。示教編程:通過機器人配置的示教器實現(xiàn)現(xiàn)場編程。

  焊槍擺動:在焊接時不僅可以實現(xiàn)常用的 SIN 型、鋸齒型、圓型、8 字型、L 型等擺焊模式,還可以根據(jù)具體工件的形狀實現(xiàn)自定義擺焊功能,由此增大了焊道寬度,提高了焊接強度,保證焊道美觀度。

  狀態(tài)顯示:機器人通過示教器可以顯示整個機器人系統(tǒng)的運行狀態(tài),包括程序運行狀態(tài)、焊接過程參數(shù)變化、系統(tǒng)參數(shù)變化、機器人當前位置、執(zhí)行歷史記錄、安全信號、報警記錄等,由此客

  戶可以及時了解機器人系統(tǒng)的狀態(tài),做到提前預防機器人系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

  輸入/輸出文件:機器人系統(tǒng)中的系統(tǒng)文件以及示教程序文件等可以存儲到機器人控制柜內部的存儲卡, 也可以提取到外部設備,通過離線編程軟件編寫的程序也可以載入到控制柜內部,由此客戶可以定期備份系統(tǒng)文件,一旦機器人系統(tǒng)出現(xiàn)問題后可以將系統(tǒng)文件還原來解決機器人的相關問題。

  5. 主要部件介紹

工業(yè)機器人焊接及自動控制實訓系統(tǒng)

  5.1 機器人本體

  l ABB/IRB1600-10/1.45;IRC5 標準柜;

  l 手腕持重: 10 kg

  l 最大臂展半徑: 1.45m

  l 軸數(shù): 6 軸

  重復定位精度: 0.05mm(多臺機器人測試綜合平均值)

  l 機器人版本: 鑄造專家型二代

  l 防護等級: IP67

  l 軸運動:

  軸 動作范圍 最大速度

  1 回轉 +180°至-180° 180°/s

  2 立臂 + 150° 至 -90° 180°/s

  3 橫臂 + 65° 至-245° 185°/s

  4 腕 +200°至-200° 385°/s

  5 腕擺 +115°至-115° 400°/s

  6 腕傳 +400°至-400° 460°/s

  l 電源: 200-600V, 50-60Hz

  l 功耗: 0.58KW

  l 機器人尺寸: 底座:484X648 mm 高度:1294mm

  l 機器人重量: 250 kg

  l 環(huán)境溫度: 5°C- 45°C

  l 最大濕度: 95%

  l 最大噪音: 70dB(A)

  l 路徑定位精度: 0.13mm

  是一款具有智能化功能的高性能操作機器人,適合各種弧焊應用,具有重量輕、結構緊湊的特點。

  針對弧焊應用,通過優(yōu)化成功的設計了輕量和緊湊的機器人手臂,在保證原有可靠性的同時,實現(xiàn)了優(yōu)異的性價比。

  采用先進的伺服技術,可以提高機器人的動作速度和精確度,在大程度上減少操作員的干預,提高了弧焊系統(tǒng)的工作效率。

  特點及優(yōu)勢:

  ① 采用先進的伺服技術,機器人動作速度快,控制精度與工作效率高

  ② 機器人與焊接電源之間實現(xiàn)數(shù)字通訊,確保機器人和焊接電源高速協(xié)調控制,達到高品質焊接。

 ?、?提供薄板碳鋼低飛濺、高品質脈沖等多種焊接方法,應用范圍廣,焊接能力強。

 ?、?M-10iA/8L 機器人具有開放的外部通訊和 IO 接口,可與國內外主流焊機匹配

 ?、?自帶焊頭修正、再起弧功能

  ⑥ 可實現(xiàn)全方位安裝。

  5.2 機器人控制器柜

  機器人控制柜的控制是采用工控機技術的智能運動控制系統(tǒng),全數(shù)字伺服模塊給機器人的 6 個關節(jié)的交流伺服電機提供驅動電源。

  采用友好和簡易的編程界面,圖標式按鍵,使操作人員更加易學和舒適。分布式硬件結構和精簡指令集軟件能保證嚴格的時序和任務的執(zhí)行。

  特點:

 ?、?采用與世界上暢銷的 CNC 共通的設計方法與主要部件,具有高可靠性、高性能的特點。

  ② 控制器體積小且減少了電能消耗。

 ?、?優(yōu)化點焊和伺服槍的運動,降低了工作節(jié)拍時間,提高生產率。彩色示教器:

  機器人系統(tǒng)配有大屏幕彩色 LCD 顯示的編程器,操作與編程簡單明了,具有在線焊接參數(shù)修改和故障自診斷顯示功能??赊D換中/英文顯示方式,方便操作者。并且安裝有 dead-man 開關,進一步保證安全。

  具有如下優(yōu)點:

  通過巧妙的設計改變了示教盒的重心,改善了整體的平衡性,使示教、操作變得更輕松。通過金屬接頭及塑料護套加強了電纜接頭處的防護,避免因為拉拽刮擦造成的電纜損壞。菜單式操作,易學易用。

  具有附加軸切換的快捷鍵及電源指示燈,簡化了操作步驟。

  能夠更方便的和其他設備進行數(shù)據(jù)交換,數(shù)據(jù)擴展使用更加方便。擁有安全保護設置。

  5.4 送絲機

  提供的 350 型送絲機專為機器人焊接系統(tǒng)設計,體積小,重量輕。

  主要技術參數(shù)如下:

規(guī)格型號:

/

送絲速度:

1 - 22mm/sec

焊絲直徑:

Φ0.8、1.0、1.21.6

送絲方式:

四輪驅動

機身材質:

鑄鋁

量:

8.2kg

控制方式:

直流伺服

  特點優(yōu)勢

  送絲系統(tǒng)穩(wěn)定

  1) 全數(shù)字化的送絲控制,高分辨率的轉速反饋,高精度的速度調節(jié)

  2) 四輪驅動,0.5~21m/min 范圍內實現(xiàn)穩(wěn)定送絲

  3) 雙彈簧壓力臂調節(jié),適用焊絲直徑為 0.8~1.6mm

  裝卸簡單方便

  1) 無需工具即可完成送絲輪更換

  2) 松下焊槍接口

  3) 整體設計緊湊、輕巧,使機器人的運動性能發(fā)揮至優(yōu)

  5.5 機器人專用焊槍

  機器人焊槍選用機器人專用焊槍,該焊槍具有超長的使用壽命,顯著的冷卻效果,優(yōu)異的耐機械疲勞性能,使 MIG 焊槍和相關配套設備獲得了很高的性價比,在弧焊機器人領域得到了大范圍和快速的應用。

  主要技術參數(shù)如下:

規(guī)格型號:

/

額定電流:

310A,暫載率 60%

冷卻方式:

氣冷

焊絲尺寸:

1.0-1.6mm

氣體導管:

2

氣體消耗量:

6L/min

重量:

0.7kg

電壓等級:

L(IEC 60974-7 標準)

 

  5.6PLC 電氣控制及按鈕站

  機器人工作站電氣控制系統(tǒng)采用 PLC 對機器人控制柜 I/O 對設備控制,包括對機器人、焊接電源、送絲機構、變位機等控制,壓縮氣體壓力和保護氣體壓力的檢測,控制工作站的啟停等操作??刂乒駜鹊睦^電器,三色燈,按鈕,蜂鳴器,光電開關,按鈕開關,氣動元件以及連接氣管等均為國際知名品牌的產品,控制柜內部具有良好的密封性能,并保證在-15℃~+45℃范圍內正常工作。

  焊接機器人工作站配有按鈕站,通過按鈕站上的啟動、停止等開關能夠實現(xiàn)設備的運轉和停止,可以利用示教器來完成。

名稱

型號

數(shù)量

PLC 控制器

FX2N-48MR

3

觸摸屏

TPC7062

1

電氣系統(tǒng)

正泰、德力西等

1

  5.8 焊接電源

參數(shù)類型

Ehave CM250AR

控制方式

全數(shù)字

輸入電壓

3 380Vac±25%285475V

輸入頻率

3080 Hz

輸入容量

8kVA

額定開路電壓

63.7V

額定輸出電流范圍

30300A

額定輸出電壓范圍

1230V(精度 0.1V

額定暫載率

250A/100%/40

焊接方法

CO2/MAG/MMA,實芯焊絲、藥芯焊絲、電焊條

焊絲直徑

φ0.8/1.0/1.2mm

焊接時序

無收弧、有收弧、重復收弧、點焊

焊機參數(shù)通道存儲

默認 10

電弧特性

-9+9

機器人通訊

預置通訊口

冷卻方式

智能風冷

送絲速度

1.424m/min

防護等級

IP23S

主機環(huán)境

工業(yè)重載、-39℃~+50

體積

300×480×620mm

重量

48KG

  6、安全控制系統(tǒng)配置參數(shù):

  1) 功能、參數(shù)及特點描述:

 ?、俑綦x護欄,總體高 1200mm,框架采用 2mm 厚灰色鋁合金材料,網(wǎng)孔式護欄;帶一個側開門,左右推拉式,占地 2600~2700mm×3100~3200mm;

 ?、谠诟綦x護欄、安全門、設備等顯眼位置粘貼多種安全標識,實時提醒設備的安全運行。

  7、裝配桌配置參數(shù):

  1) 功能、參數(shù)及特點描述:

 ?、?由臺身和臺面、和工具柜三大部分組成。臺身用方管焊接噴塑后組裝連接,臺面用高密度中纖板, 表面貼壓防火板,耐腐蝕、防靜電。

  ② 每臺裝配桌帶一個 220V 電源插座,插座不占用臺面空間;

 ?、?帶工學結合存儲式工具柜,3 層抽屜式,帶管理功能。

 ?、?尺寸:1400mm×700mm×780mm (長×寬×高)

  五、工業(yè)機器人焊接技能工作站配置清單

序號

物料名稱

規(guī)格型號

單位

數(shù)量

1

工業(yè)機器人

6

1

2

焊接夾具

配套

1

3

機器人專用焊機

/

1

4

氬氣

配套

1

5

焊接工件

配套

1

6

安全防護裝置

/

7

裝配桌

/

1

8

無油空壓機

靜音

1

9

資料光盤

/

1

10

實驗指導書

/

1