一、工件基础资料及工件技术资料

1.1  机器人焊接工作站的特点：

工件名称：液压机械结构件自动焊接机器人

工件种类：多种

材料：普通材料

最大工件外形尺寸：长×宽×高mm=800×157×50mm；

点焊工件重量：≤40kg；

焊姿要求：角焊；

工件零件图纸：（如图所示，具体尺寸以双方签字确认的蓝图为准）

图2-1、工件一结构图

二、工艺流程

工件拆卸方式：由于工件较小较轻，工件拆卸采用人工搬运的方式。

氩弧点焊工艺：焊接时采用单丝80%Ar+20%CO2保护焊。焊接前，用户先将工件点定好   的工件装夹于工装夹具中，并定位、夹紧，然后机器人进行自动焊接。

机器人配置德国库卡KR5机器人，焊接电源配置肯比电源进行MAG焊接。

焊接节拍：

设最大工件的焊接焊缝长为614mm，焊接速度为450mm/min=7.5mm/s，一件工件的焊缝的焊接时间为82S，则一个工位的焊缝焊接时间为82X6S=492S，跳转时间为2X5X5S+2X2S=54S，采用双工位可以省略装卸件时间，每条焊缝采用两次焊接。故生产节拍(秒/件) ：（492+54）*2/6s=192S/件；则1人每天10小时，可完成10*3600/192件=198件。

三、工作环境

电源：3相～50Hz±1Hz 380V

工作温度：-10℃— 45℃

工作湿度：90%以下

四、机器人工作站简介

1．工作站简述：

该机器人焊接工作站用于工件的自动化焊接。本案设备采用两工位三班制，每班工作时间8小时，并且设备满足24小时三班连续作业工作能力。

本产线采用单机器人两个工位的焊接方式，从效率上考虑，为了提供生产效率和机器人的利用率，所以采用两工位的形式，一个工位焊接时，另外一个工位上下料和装夹，以达到提高效率的目的。本工作站主要包括焊接机器人、焊接电源、系统集成控制柜等成组。

2．机器人产线布局: (图中尺寸仅供参考)：

4．机器人产线动作流程：

在第一工位，4将点定好的工件定位装夹在焊接工装夹具上→启动机器人→焊接机器人启动到位→机器人起弧焊接（此时工人装夹另一工位的工件）→焊接完毕→机器人移动至另一工位→焊接机器人起弧焊接（此时工人卸下和装夹另一工位的工件），以此类推，进行下一循环。

五、产品配置清单

六、机器人产线配置介绍

1、KUKA KR5弧焊机器人 ：

※ 机器人主要构成:机器人本体、控制柜、示教器、控制电缆等。

1.1、机器人系统

1.1.1、机器人系统KR5：

1.1.3、弧焊软件包（Arc Tech）：

1.1.3.1、基本弧焊软件

-           弧焊功能包的应用，可以在示教器上显示并控制焊接参数，快速设定焊枪的常用动作。

-           模块化的焊接程序逻辑关系，引导您快捷编程，简单易懂；库卡焊接专家的丰富经验，同时得益于库卡控制器的软PLC功能，使得逻辑关系周密之致，再复杂的焊缝或再多的周边设备，编程人员都可以得心应手的处理。

-           库卡编程模板中的基本命令，例如动作命令——直线、圆弧、点对点差补、直线插补、圆弧插补、直线+摆动、圆弧+摆动差补等，和常用逻辑命令——wait、wait for等，均采用快捷方式调用，并以填空的方式出现，编程人员只要将相关参数填进即可，简单易学。

-           库卡工具坐标系的应用，可将导电嘴前端的焊丝尖点（将焊丝伸出长度调到正常焊接杆伸长长度），定义为坐标原点，这样就能方便地调节焊枪空间位置（x/y/z）以及所需要的焊接角度（A/B/C）。因此示教轨迹非常方便，库卡示教器上的6D摇杆，可使示教过程更快。

-           库卡控制器利用I/O或总线与焊接电源和清枪剪丝等装置进行信号及数据交换，可采用模拟量或数字量。对于全数字化焊机，能给出和接受多个焊接参数量，那么，在库卡控制器上就可以显示和控制常用焊接参数。

-           库卡的绝对位置记忆功能、程序逻辑功能，结合焊机等外围设备的信号反馈，能很好地处理焊接过程中遇见的问题。例如，由于电源或送丝机故障，系统中断了焊接过程；在排除了故障后，可选择“继续上次焊接”功能，那么机器人会自动回到上次停止的位置继续焊接。

-           弧焊软件包中可轻松调用焊机的专家系统数据和机器人运动数据，形成样板焊缝。可根据具体情况对专家数据库的具体参数进行修改。

-           弧焊功能包中有常用的焊枪摆动形式，操作人员可直接调用想用的形式，然后将相关参数填充；或者操作人员可自定义机器人的摆动方式（如上图所示）。

1.1.3.2、接触传感（Touch Sensor）功能包 

工件的位置和外形偏差，使本来示教的机器人焊接轨迹要被“修正”。库卡的Touch Sensor功能包可以在焊接之前修正这类偏差，机器人在预定的距离内，以焊丝接触工件、形成电流回路，来检测寻找工件的正确焊缝位置，原理如上图所示。

库卡的绝对位置编码器，实时记忆焊枪在空间的位置（x/y/z）和角度（A/B/C）。当机器人按照设定的程序将带电的焊丝接触工件时，焊丝和工件之间形成回路，控制系统比较当前实际位置与示教时的位置参数。新的焊接轨迹，由当前数据结合示教轨迹，进行数据修正，修正焊接轨迹。

接触式传感器寻位功能的使用，可以判断工件上的部件或零件的实际位置与编程位置之间的偏差，相应的焊接轨迹即得以修正。

焊接起始点位置的寻找确定，可以通过一至三个点的接触传感完成；当要纠正工件整体位置的偏差时，需要多少个点的接触传感，取决于工件的外形或焊缝的位置。

此寻位功能可用于任何数目的单个点、焊接程序的某个段、或整个焊接程序的修正，如下图所示。测量精度≤±0.5mm

1.1.3.3、电弧焊缝跟踪(Seam Arc Tracking)功能包

n  工件的位置和外形偏差，使本来示教的机器人焊接轨迹要被“修正”，Seam Arc Tracking功能包可以在焊接过程中修正这类偏差，机器人的实际焊接轨迹将被修正，跟踪实际焊缝；若结合Touch Sensor功能包使用，可以达到最佳的效果。 

n  如上图所示，在焊接厚板或角焊缝时，焊枪摆动，焊丝在焊缝中间位置的杆伸长与在焊缝两边时是不一样的，杆伸长的不同，导致实际的焊接电流与设定的电流不同，杆伸长越短，实际电流就越大，杆伸长越长，实际电流就越小。利用这个原理，相应的软件实时处理检测到的电流变化、焊枪所处的位置，进而来修正机器人的实际轨迹，保证轨迹中心线始终在坡口中间，或是说在角焊缝的45°位置线上；同时保证焊枪在高度方向上的一致（如下图所示）。该功能启动时，相关数据的反馈和处理频率是每12微秒一次，跟踪精度为0.1mm。 

1.1.3.4、多层多道焊(Multilayer welding)功能包

n  KUKA多层多道焊功能程序可以大大简化大焊角焊缝、堆焊等多层多道焊接程序的示教过程；

n  如果使用普通的编程方法，需要对多每层多道的每一条焊缝进行示教编程，工作量很大；当使用KUKA多层多道焊功能程序后，只要对第一层（打底层）进行示教编程，其它道/层的焊接路径程序，只要根据焊接工艺，在第一层程序路径上叠加焊层高度、偏移量，以及变化焊枪角度，就可以自动产出。

n  KUKA多层多道焊功能程序还可以与电弧跟踪结合使用；当焊接第一层（打底）时，应用电弧跟踪功能可以纠正实际焊缝位置与编程路径的偏差；KUKA的多层多道焊接功能可以记录下焊接第一层时的偏差，自动补偿到第2、3、4...道/层焊缝编程路径中，简单并容易地解决多层多道焊中焊缝位置偏差的问题。不同层/道焊缝的焊接参数可以单独设定，焊枪的摆动宽度、频率、波形，以及焊枪的姿态（角度），也都可以根据工艺需要进行不同的设定，如下图所示。

2.焊接系统：

MAG焊电源采用芬兰肯比电源。

1、一体化焊接电源KempArc SYN400:

原装进口KempArc SYN400为机器人专用电源，可根据客户的特定需要提供定制不同的功能。完全适应机器人高效焊接生产，并且满足极高焊接精度和焊接可靠性要求。

KempArc SYN400焊接系统由KempArc SYN400焊接电源， DT400 机器人送丝机，Devicenet 总线接口卡，送丝机中途线等组成，送丝机焊枪接口为欧式接口，可以快速安装德国TBI机器人焊枪或者Binzel 机器人焊枪。

1.1、焊机特点

n  快速通信能力显著地增加了机器人焊机的焊接产率。

n  性能可靠的送丝机构减少了故障次数。

n  轻便小巧的送丝装置可随机械臂轻松摆动。

n  记忆通道和焊接程序方便编写机器人操作程序。

1.2、与同类焊机相比具有的突出优势:

n  KempArc SYN400数字化焊机可软件升级，升级内容包括，增加特殊材料焊接程序、特殊短路弧焊工艺等，大大减少了重复投资；

n  由于焊机功能大部分由数字化软件控制，减少了42% 的电子元器件数量，控制线路板结构大大简化，使焊机故障率极低；

n  有回路压降补偿功能，还原一元化焊接程序的最佳运行状态；

n  送丝机马达为编码测速反馈，精确控制送丝速度，并且反馈马达电流，辅助确定合适的焊丝盘刹车力、送丝轮压力等；

n  焊机具有非一元化调节功能，电流电压可以分开调节，以适应某些特殊焊接要求

1.3、KempArc  SYN400  技术参数：

n  电源电压：            400V(-15~+20 %)

n  保险丝（慢熔）：       35 A

n  负载容量(40 ˚C)：     负载持续率 100% 时，380A

n  外形尺寸 (mm)：      590 x 730 x 500

n  重量 (kg)：           35

1.4、送丝机DT400

DT400   技术参数

工作电压：           50V DC

额定功率：           100W

负载容量(40 ˚C)：     80% ED，      600A

100% ED，      500A

工作原理：           4轮送丝

送丝速度：           0~25m/min

填充焊丝：           ΦFe,Ss         0.6~1.6mm

                     Φ药焊丝        0.8~1.6mm

                     ΦAl            1.0~1.6mm

焊枪接口：           Euro

操作温度范围：                       -20~+40℃

存放温度范围：                       -40~+60℃

保护等级：                           IP23S

外形尺寸L×W×H                     269×175×169mm

重量：                                4.5kg

3.HLQ-I清枪站

本案配备自动清枪喷油装置是由本公司自主研发、制造的高效自动化产品，该清枪剪丝由机器人联动控制，按程序设定定时清理焊枪喷嘴内焊接飞溅，并向喷嘴内部喷射硅油，避免焊接时飞溅的牢固粘附。整体保证机器人系统长时间连续无监视运转。该自动清枪剪丝装置由清枪站、剪丝机构和喷硅油单元三部分组成。其结构如下图：

图8-2：自动清枪剪丝器示意图

※ 清枪站

清枪站采用三点固定方式，将焊枪喷嘴固定于与铰刀同心位置，铰刀转动的同时上升，将喷嘴上粘附的焊渣飞溅清理干净。精确高效的清枪站用于机器人焊接。

※ 剪丝机构

剪丝机构能够保证焊丝的剪切质量，并能提供最佳的焊接起弧效果和焊枪TCP测量的精确程度。

※ 喷硅油单元

喷硅油装置采用了双喷嘴交叉喷射，使硅油能更好地到达焊枪喷嘴的内表面，确保焊渣与喷嘴不会发生死粘连，由此能有效的减少焊枪喷嘴的清理次数和延长其使用寿命。

4．安全护栏：

系统安全围栏为方管（圆管）加钢丝结构（正面、两侧三面需加遮弧光板），高度不小于1.8m，正面需设置可开启门，便于工件吊装，并不影响操作人员和周围工作人员正常工作。若现场操作不便可考虑不装或少装护栏。

5．焊接工作平台：

此焊接工作平台满足两种工件的不同大小的半自动化装夹和自动化焊接，工件的可焊率可达到90%以上。

焊接工作平台主要由焊接底座、焊接底板、工装基座、旋转压杆和控制系统等组成；其结构如下图所示。

参数：长×宽×高：2000×1000×930mm

七、机器人对比优势

1.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。

2.程序可方便进行备份及恢复，而且可在短时间内完成。

3.可直接外接显示器、鼠标和键盘，方便程序的读写。

4.可随时进行系统的更新。

5.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。

6.支持多种总线协议，与总线接口板连接方便，即插即用。

7.具备再生暂时停止自动恢复功能，在再生时的焊接中发生电弧异常和暂时停止的时候，去除错误因素或者暂时停止原因后，在再起动时调用命令，自动从任意的位置向电弧切断位置恢复的功能。焊接过程中由于碰撞和焊枪位置变化等异常情况中断焊接后，不需要重新示教，从示教器即可查看错误信息，并立即纠正。可以方便的在中断位置重新开始焊接，处理时间不超过2min。

8.极高的重复定位精度（可达0.05mm）。

9.具备停电中断后的再生再开功能，在机器人运转中突然停电的时候，为了可以平稳的恢复到停电前的再生状态，而支援再生再开的功能

10.可方便进行联网，易于监控和管理,拆卸方便、易于维护。

11.具有粘丝自动解除功能。

八、电气控制系统

在示较器上，可直观对焊接状况和参数进行监控并可随时提取焊接记录。对每种工件都可方便地设定焊接工艺及参数（焊接程序）, 焊接程序可进行储存并被随时调用；工作时按操作者选用的焊接程序完成工件的自动焊接。在焊接中，可人为干预焊接，在焊接中途因故停止后，智能处理继续焊接方式。对开始工作的时间、待机时间及停机时间进行记录，同时可以记录下用户的操作记录，以及报警记录。异常诊断停止功能: 控制系统元器件、机器人、焊接电源等设备出现异常时，进行自动诊断，提供故障信息，保障系统安全；焊接异常、用户操作异常等情况下能诊断并采取停机保护措施。同时还具有:焊枪机械防碰传感器、伺服防碰、干涉领域检查。

系统设有操作权限，权限分为一般操作者、高级操作者、维修人员等，不同的权限只能操作相应按钮或修改相应的数据，从而增加系统的安全性。具有“手动”、“自动”选择功能，在“手动”模式下可以人工参与，在“自动”模式下机器人自动完成焊接操作。并且设有：电源开/关及指示按钮；急停按钮，当发生意外时可紧急停止。

全系统采用数字化处理，可通过通讯的方式和外界设备相连，所有数据均能远程存储和查看。由于系统采用网络连接，因此本系统具有很大扩展性，为今后增加工位提高方便性。本系统具有自动保存和断电记忆功能，系统参数一旦修改，本系统将立即进行自动保存，即使突然断电，系统里的所有参数也不会被丢失。控制柜内线路具耐油性，有线号套管，接地标志等，方便维修。控制柜设置有排风散热装置。控制柜与各工序设备、焊接电源和传输线之间采用标准的线槽盒进行连接，规范整洁。设备多处设有紧急停止开关，在紧急的情况下能立即停止设备的任何工作；设备设有红（设备报警或故障）、黄（设备暂停）、绿（设备正在运行）三种故障报警指示，并安装在设备明显位置；操作者能准确知道当前系统运行状况，设备设有安全接地系统。

九、工程担当

▲负责，r协助

十、安装调试及验收

卖方收到预付款后     内提供设备的地基图给买方进行设备地基施工，在货到买方后    内完成设备的安装和调试，并在     日的试运行期间测试对设备的性能和参数，试运行期满后通知买方检验。卖方自设备安装调试之日起   日内完成对买方操作人员进行免费培训，使其达到上岗熟练操作设备的要求。卖方提供详细的设备、备件厂家和设备型号规格清单，设备布局图。(如有协商解)

十一、售后服务及培训

质保期规定：设备验收合格，双方签字后开始计算质保期，设备质保期为12个月（消耗性易损件除外，电器及控制系统质保期为_＿＿＿年），除不可抗力、事故外，主要结构件终身有偿保修。在质保期内，供应根据与需方商定的时间，对所供设备免费进行一次维护。在质保期内，用户责任造成设备损坏，卖方应提供及时的有偿服务。质保期过后，按用户要求提供有偿技术服务及维修工作。卖方应在需方发出服务通知4小时内响应买方，48小时到达用户现场（主要交通工具能直接到达；若无直达交通工具、则在72小时内达到现场）。

在质保期期满一年内，如重复出现质保期内故障任属质保范围，卖方提供免费服务。在设备正常使用五年期内，卖方免费提供控制系统升级服务。卖方在质保期期满后，提供优惠的技术支持和备品备件的供应，所发生费用由双方商定。

十二、包装和运输

满足订货合同及装箱单的要求，小型零部件采用坚固的包装方式，适用于长途运输，采取防潮、防晒、防锈、防止粗暴装卸的必要保护措施；卖方承担由于包装或保护措施不当而引起的货物损坏的责任；采用公路或铁路运输方式，卖方在货物装完启运后24小时内以传真形式将全部装运细节告知买方，包括物流合同号、货物数量、运输方式及到达日期等。

十三、供方要求

需方负责基础的土建工作（按供方提供的图纸），负责将符合要求的气源、电源铺设至现场。

在安装调试过程中，需方将给予积极的配合，提供必要的设备和人员支持（如起重设备、电焊工钳工及相关设备等）。