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LG-IRH02型 焊接工業(yè)機器人實訓系統(tǒng)
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一、機器人焊接系統(tǒng)功能目標
1、機器人、送絲桶、送絲機及清槍減絲機構(gòu)安裝在導軌上，控制柜和焊接電源集成于一個吊籃內(nèi)。
2、機器人焊接系統(tǒng)執(zhí)行焊接任務時，首先將機器人及導軌底座整體吊裝至焊縫一側(cè)，同時將另一段導軌底座吊裝，兩段導軌底座采用螺栓連接，使機器人行走距離達到13m。導軌底座與焊縫平行并保持一定距離，通過螺栓調(diào)節(jié)導軌底座的水平度，利用眼板將導軌底座固定。
3、將控制柜和焊接電源所在的吊籃吊裝至方便工作人員操作的位置。連接機器人、控制柜和焊接電源的控制電纜。
4、操作人員通過示教盒使機器人移動至焊縫起始點附近，調(diào)用通過離線編程軟件編寫的軌跡預掃命令，機器人連同3D激光器對焊縫進行預掃描，記錄焊縫的實際坐標位置。
5、焊縫預掃描結(jié)束，機器人回到焊縫起始點附近，調(diào)用通過離線編程軟件編寫的焊接命令，機器人對起始點自動尋位，焊接開始，通過電弧跟蹤以及3D激光器的在線實時跟蹤功能，保證焊縫的焊接質(zhì)量。由于工件較厚、焊縫較長，選用額定電流≥500A的水冷焊接電源及水冷焊槍保證焊機工作的連續(xù)性。在機器人末端配置碰撞傳感器，保護3D激光器及焊槍。
6、焊接時，空壓機工作，為清槍減絲機構(gòu)提供壓縮空氣。第一道焊接結(jié)束，機器人自動清槍減絲，為工件多層多道焊的下道焊接做準備。
7、為保證焊接作業(yè)環(huán)境的安全，實驗室配備綜合報警裝置，實現(xiàn)對實驗室漏水、漏電、火災等危險狀態(tài)的及時報警。
二、系統(tǒng)功能要求
1、機器人系統(tǒng)：具有6自由度、支持外部擴展軸，較大的水平動作半徑以滿足不同類型焊縫的焊接；具備防碰撞功能；控制柜具有自動控制、檢測、保護、報警等功能，具備實現(xiàn)多層多道焊的軟硬件。
2、焊接系統(tǒng)：水冷焊接電源電流*高達到500A、額定暫載率≥60%，支持CO2/MAG/MIG焊接；送絲機構(gòu)與焊接電源配套；防碰撞水冷焊槍；自動清槍剪絲站；控制柜和焊接電源需集成在一起，以便于整體吊裝。
3、跟蹤系統(tǒng)：具備激光在線/離線3D跟蹤功能；具備自動尋位、電弧跟蹤功能。
4、行走系統(tǒng)：滿足機器人行走距離13m；導軌底座需參考我院提供的基本樣式分為兩段制作，并滿足在鋼結(jié)構(gòu)上快速定位的需求；兩段導軌底座能夠?qū)崿F(xiàn)拼接，并保證機器人的正常行走；導軌底座還需設置吊裝眼板，保證當機器人固定在導軌底座上時的整體結(jié)構(gòu)強度；供應商需提供焊接機器人靜置、行走以及擺動焊接狀態(tài)下的導軌底座應力應變有限元分析報告。
5、保障系統(tǒng)：配備空壓機為清槍機構(gòu)提供壓縮空氣，安裝實驗室綜合報警裝置，實現(xiàn)對實驗室漏水、漏電、火災等危險狀態(tài)的及時報警。
三、設備技術參數(shù)要求
| 系統(tǒng)名稱 | 要求 |
| 機器人系統(tǒng) | 含機器人本體、控制柜、示教盒、控制電纜等。 機器人本體：6軸，有效負荷≥6kg，重復精確度±0.08mm范圍內(nèi)，機器人最大動作半徑范圍在水平方向≥1900mm，重量≤300kg；整個機器人系統(tǒng)內(nèi)置碰撞傳感器，出現(xiàn)碰撞后立刻停止工作。 控制柜：具有自動控制、檢測、保護、報警等功能；具備多層多道焊軟件。 示教盒：菜單式中英文雙語。 控制電纜：長度≥20m。 |
| 焊接系統(tǒng) | 含焊接電源、送絲機、焊槍、清槍剪絲站等裝置。 焊接電源：進口水冷焊接電源一套，支持CO2/MIG/MAG焊接，最大電流500A，額定暫載率≥60%。 送絲機：與焊接電源配套，性能穩(wěn)定。 焊槍：防碰撞水冷焊槍。 清槍剪絲站：自動清槍、剪絲。 |
| 跟蹤系統(tǒng) | 含3D激光器、電弧跟蹤、自動尋位等裝置。 3D激光器：激光器與機器人集成，具有焊接在線跟蹤、離線焊縫軌跡識別功能； 電弧跟蹤：具有電弧跟蹤功能。 自動尋位：具有起始點尋位功能。 |
| 保障系統(tǒng) | 含空壓機、綜合報警等裝置。 空壓機：空壓機為清槍機構(gòu)提供壓縮空氣。 綜合報警裝置：安裝實驗室綜合報警裝置，實現(xiàn)對實驗室漏水、漏電、火災等危險狀態(tài)的及時報警。 |
| 行走系統(tǒng) | 含底座、導軌等裝置。 底座：至少包含一個擴展軸，含伺服電機和減速機；底座上預留送絲桶安裝平臺。 導軌：滿足機器人行走距離13m；導軌底座需參考我院提供的基本樣式分為兩段制作，并滿足在鋼結(jié)構(gòu)上快速定位的需求；兩段導軌底座能夠?qū)崿F(xiàn)拼接，并保證機器人的正常行走；導軌底座還需設置吊裝眼板，保證當機器人固定在導軌底座上時的整體結(jié)構(gòu)強度；供應商需提供焊接機器人靜置、行走以及擺動焊接狀態(tài)下的導軌底座應力應變有限元分析報告。 |
| 售后服務 | 提供運輸、安裝調(diào)試、人員培訓等服務。 提供不少于2人的焊接機器人操作及離線編程軟件培訓，每人培訓學時≥80小時，并提供相關培訓資料； 設備保修期限≥1年（從安裝調(diào)試正常使用后開始計算）。 |
四、機器人焊接系統(tǒng)主要設備配置：
| 系統(tǒng)名稱 | 主要設備 | 品牌 | 型號 | 參數(shù) | 數(shù)量 |
| 機器人系統(tǒng) | 機器人本體 | KUKA | KR 16L6-2 | 負載6KG；*大工作范圍1911mm；軸數(shù)：6；重復定位精度：±0.05mm； | 1套 |
| 控制柜 | KUKA | KRC4 | 多層多道焊軟件包：KUKA.Multilayer； 與3D傳感器配合實現(xiàn)焊接在線跟蹤、離線焊縫軌跡識別功能的軟件包：KUKA.seamtech.finding以及KUKA.seamtech.tracking |
1套 | |
| 示教盒 | KUKA | smartPAD | 配合庫卡機器人使用 | 1套 | |
| 控制電纜 | KUKA | 180184 | ≥20米 | 1套 | |
| 機器人離線編程軟件 | KUKA | SIM PRO | 離線仿真模擬 | 1套 | |
| 防碰撞傳感器 | TBI | KS-2 | 外置式；全機械式；彈簧支撐；*大扭曲角度：10°； | 1套 | |
| 焊接系統(tǒng) | 焊接電源 | EWM | Phoenix 551 | 數(shù)字化逆變，焊接電流5-550A，暫載率550A/60%，重量125kg | 1套 |
| 送絲裝置 | EWM | 配套 | 自動送絲 | 1套 | |
| 焊槍 | 賓采爾 | ABIROB W500 | 額定電流500A | 1套 | |
| 清槍剪絲機構(gòu) | TBI | BRG-2000D | 自動清槍、剪絲 | 1套 | |
| 水冷裝置 | 國產(chǎn) | 國內(nèi)配套 | 滿足水冷要求 | 1套 | |
| 跟蹤系統(tǒng) | 3D激光器 | SERVO-ROBOT | POWER-TRAC | 配備POWER-CAM傳感器，含高級接頭處理軟件模塊，Trac-3D軌跡生成模塊，具備焊接在線跟蹤、離線焊縫軌跡識別功能；用于Power Cam激光傳感器的可替換保護鏡片25片； | 1套 |
| 自動尋位 | KUKA | Touchsense | 軟件：具備自動尋位功能 | 1套 | |
| 電弧跟蹤 | KUKA | Arcsense | 軟件：具備電弧跟蹤功能 | 1套 | |
| 保障系統(tǒng) | 空壓機 | 飛豹 | FBV-0.17-8 | 排氣壓力：0.8MPa；功率：1.5KW；排氣量：0.17m3/min | 1套 |
| 綜合報警裝置 | 斯必得 | SPD-T58GSM | 對實驗室漏水、停電、火災等危險狀態(tài)的及時報警 | 1套 | |
| 行走系統(tǒng) | 伺服電機 | 安川 | 外軸配套 | 7系列，位置控制，AC供電≥1000W | 1套 |
| 導軌底座 | 隆深 | LS-DG-013 | 總長13米，（6.5+6.5或者6+7），參考江蘇科技大學提供的形式，工作或吊裝時滿足強度要求；導軌底座上設置吊裝眼板，并配置用于導軌底座和機器人吊裝的吊籠；提供用于裝載焊接電源和控制柜的吊籃，滿足移動和吊裝的功能要求。 | 1套 | |
| 減速機 | 隆深 | 外軸配套 | 配合安川伺機使用 | 1套 |
五、機器人系統(tǒng)設備介紹
機器人系統(tǒng)主要由機器人本體、控制柜、示教盒、控制電纜等組成。
1、KUKA KR 16 L6-2機器人技術參數(shù)：
| 型號 | 負荷 | 軸數(shù) | *大作用范圍 | 重復精確度 | 重量 | 安裝位置 |
| KR 16 L6-2 | 6kg | 6 | 1911mm | ±0.05mm | 240kg | 地面、天花板 |
KR C4的革新理念為自動化的明天打下了堅實的基礎。降低了自動化方面的集成、保養(yǎng)和維護成本，并且同時持久地提高系統(tǒng)的效率和靈活性。所以庫卡開發(fā)了一個全新的、結(jié)構(gòu)清晰且注重使用開放高效數(shù)據(jù)標準的系統(tǒng)架構(gòu)。這個系統(tǒng)架構(gòu)中集成的所有安全控制（SafetyControl）、機器人控制（RobotControl）、運動控制（MotionControl）、邏輯控制（LogicControl）均擁有相同的數(shù)據(jù)基礎和基礎設施并可以對其進行智能化使用和分享，使系統(tǒng)具有*高性能、可升級性和靈活性。引領時代、開創(chuàng)未來—而且并不僅限于庫卡機器人。
2、KR C4功能特征：
（1）計劃、操作和維護更簡單
（2）繼續(xù)采用歷經(jīng)驗證的基于計算機的控制技術
（3）通過繼續(xù)采用已有標準實現(xiàn)快速和簡捷的操作
（4）擴展的指令集便于更具用戶友好性的軌跡編程
（5）與現(xiàn)有的KR C2程序高度兼容
（6）安全控制、機器人控制、邏輯控制、運動控制和工藝流程控制集成于一套控制系統(tǒng)中
（7）專用控制模塊之間能進行實時通信
（8）通過中央基礎服務系統(tǒng)實現(xiàn)了*大化的數(shù)據(jù)一致性
（9）無縫集成的針對全新應用領域的安全技術
（10）集成軟件防火墻，網(wǎng)絡更加安全
（11）創(chuàng)新的軟件功能，能源效率得以*優(yōu)化
（12）適合未來發(fā)展、無專用硬件的技術平臺
（13）多核處理器支持，性能更具可升級性
（14）利用千兆以太網(wǎng)的快速通信
（15）一體化集成存儲卡，儲存重要系統(tǒng)數(shù)據(jù)
（16）專為380-480VAC設計
（17）優(yōu)化能源效率的全新風扇設計
（18）冷卻裝置無需保養(yǎng)且不帶濾氈
（19）在*小的空間內(nèi)實現(xiàn)*大化的性能
（20）*大化的可用性
3、smartPAD功能特征：
smartPAD觸摸屏、圖形輔助、靈活互動。機器人的功能越強大，直觀感知式機器人操作界面就越重要。新型KUKA smartPAD在超大高清無反射觸摸屏上以*佳的效果顯示出如何直觀地操控機器人。智能交互式對話窗口向用戶清晰地展示各項流程。在任何時刻都會為用戶提供其在那一時刻正好需要的操作元件。其目的是將用戶的注意力吸引到*重要的因素上，以便其能夠直觀、簡單、快速并有效地工作。真正實現(xiàn)全面智能。
（1）觸控板擁有上下文敏感的浮動窗口，使得操作更直觀
（2）通過單獨的運行鍵直接控制八根軸/附加軸，無需來回切換
（3）使用6D鼠標進行高效編程，并且觸控板上帶有基于人機工程學設計的鍵盤
（4）堅定不移地繼續(xù)發(fā)展了庫卡久經(jīng)考驗的操作和編程方案
（5）無培訓成本
（6）可直接在smartPAD 上儲存和讀取配置
（7）熱插拔功能。如果不需要使用smartPAD，可以直接拔掉
（8）工作期間，高清、超大、防反射的顯示屏可以保護眼睛
六、焊接系統(tǒng)設備介紹
焊接裝置主要由焊接電源、焊槍、送絲機構(gòu)、清槍剪絲機構(gòu)、防碰撞傳感器、水冷裝置等組成，焊接裝置服務于焊接機器人，兩者之間通過總線進行通訊，可選配以太網(wǎng)、InterBus、Profibus、DeviceNet等主流通訊方式。焊接機器人與清槍剪絲機構(gòu)之間通過I/O直接通訊，可實現(xiàn)清槍、剪絲流程的自動化。
德國EWM Phoenix 551 Puls逆變分體式焊接電源是全數(shù)字化逆變焊接電源，其工作效率高，飛濺小，可重復性強；EWM—forceArc技術讓電弧能量更集中，焊接厚板的效率提高30%；一目了然的操作面板適合各種應用；優(yōu)化的預設焊接任務（JOBs）和一元化操作系統(tǒng)使您工作得心應手；移動性強：大尺寸腳輪，機身窄，適合通過標準性門，便于裝卸；焊機前部的立桿既可以作把手，也能保護焊機免受碰撞；出色的外殼設計使得冷卻系統(tǒng)效果顯著，防塵能力強；PROGRESS, EXPERT面板：支持自動化通信接口，可方便將焊接電源整合到機器人，工業(yè)總線及自動化生產(chǎn)線中；極佳的焊槍冷卻系統(tǒng)，離心泵、12升的超大水箱。
1、德國EWM Phoenix 551 Puls逆變分體式焊接電源應用領域：
（1）非合金鋼、低合金鋼、高合金鋼、鋁合金、銅及銅合金、特殊金屬。
（2）實芯和藥芯焊絲（0.8-2.4mm），鈦型和堿性焊條。
（3）化學和食品行業(yè)、機械制造、車輛制造、管道建設、容器、高壓容器、造船業(yè)、海上作業(yè)等。
2、德國EWM Phoenix 551 Puls逆變分體式焊接電源特征：
（1）多功能直流逆變焊接電源可用于MIG/MAG脈沖焊、TIG常規(guī)焊、TIG接觸引弧和MMA。
（2）可移動，空冷或者水冷，獨立的送絲機構(gòu)、可以用起重機搬移，5米的電源線。
（3）強有力的溫度控制風扇。
（4）冷卻液壓力監(jiān)測系統(tǒng)、溫度控制式水泵和冷卻風扇。
（5）PHOENIX DRIVE 4輪驅(qū)動(標配1.0+1.2mm鋼性送絲輪)37mm，配置歐式接口或Dinse接口。
（6）100%實際焊接檢驗。
3、德國EWM Phoenix 551 Puls逆變分體式焊接電源技術參數(shù)：
| 型號 | 焊接電流 | 暫載率MIG/MAG | 尺寸 | 重量 | ||||
| 40°C | 25°C | |||||||
| EWM Phoenix 551 Puls | 5A-550A | 550A/60% 420A/100% |
550A/60% 450A/100% |
1100 x 455 x 1000mm | 125kg | |||
4、德國TBi BRG-2000D清槍剪絲機構(gòu)特點：
（1）德國TBi BRG-2000D清槍剪絲機構(gòu)同位置的清槍和噴油設計，機器人只需要一個信號就可以完成清槍噴油動作。
（2）德國TBi BRG-2000D清槍剪絲機構(gòu)清槍全程只需6-7秒，相比其它同類產(chǎn)品12秒完成，大大節(jié)約的機器人清槍時間，更高的提高機器人的工作效率。
（3）德國TBi BRG-2000D清槍剪絲機構(gòu)重要元器件都有高質(zhì)量機殼保護，免受碰撞飛濺及灰塵影響。
（4）德國TBi BRG-2000D新型清槍站內(nèi)置式噴油裝置由機器人通過電磁閥控制（光電感應噴油可選，一節(jié)約機器人信號）安全可靠維護。霧化防飛濺劑可以很好地到達焊槍槍頭根部，同時相對封閉的噴油倉大大減輕了設計中的油霧污染問題。
（5）德國TBi BRG-2000D剪絲裝置采用電磁閥控制，剪絲更加準確。同時新型安全防護機罩結(jié)構(gòu)緊湊，確保剪掉的焊絲落入收集盒，避免二次污染。
（6）德國TBi BRG-2000D剪絲裝置和其它品牌產(chǎn)品相比，電氣布置非常簡單，所有控制元件都安全放置在機箱內(nèi)，外露管線非常少。
5、德國TBi BRG-2000D清槍減絲機構(gòu)技術參數(shù)：
| 型號 | TBi BRG2000D |
| 氣源 | 無油干燥壓縮空氣，6bar |
| 氣流量 | 大約7L/s |
| 啟動信號 | 24V DC |
| 清槍時間 | 約4-5S |
| 噴硅油裝置 | 吸油器300ml |
| 尺寸 | 34.5x24.0x16.25cm |
| 重量 | 約13kg（不含清槍站底座） |
七、跟蹤系統(tǒng)設備介紹
1、POWER-TRAC特點：
| 硬件 | 視覺 | 軟件 |
| ● 全套標準系統(tǒng)包括光傳感器、控制單元和軟件。 ● 非常堅固的傳感器外殼，帶有冷卻通道。 ● 壓縮空氣流噴嘴設計，保護可更換鏡片，抵抗煙塵與飛濺。 ● 保護鏡片自動探測。 ● 非常緊湊的控制單元。 |
● 焊槍軌跡實時控制。 ● 不受電弧環(huán)境干擾(飛濺、熱、煙塵、磁場、沖擊和振動)。 ● 不受環(huán)境照明條件影響。 ● 能夠在所有可焊的材料上實現(xiàn)跟蹤。 ● 接頭幾何尺寸真實3D激光測量。 ● 豐富的焊縫接頭數(shù)據(jù)庫可用于所有類型焊縫的跟蹤、尋位和測量。 ● 高速數(shù)字激光傳感器實現(xiàn)快速和可靠的接頭識別。 ● 自動接頭識別。 |
● 自適應焊接軟件包，補償接頭變化。 ● 高級接頭算法滿足各種可能的焊縫接頭。 ● 過程監(jiān)控顯示過程是否受控。 |
| 與所有的焊接工藝兼容： ● GMAW(可選適用于雙絲焊接的超級強力保護) ● GTAW(可選高頻保護) ● FCAW(可選超級強力保護) ● 激光復合焊(可選高精度激光傳感器型號) ● 激光焊(可選高精度/長離開距離的激光傳感器型號) |
||
| 可選項和附件 ● 接地故障探測器保護視覺系統(tǒng)免受因意外接觸到工件而受到焊接電流的損壞。 ● 安全互鎖I/O已集成到控制單元內(nèi)部，便于機器人單元的使用。 ● 超級強力傳感器保護組件(SHDCK)是一個用于高強度焊接工藝的可選項(帶有可選的氣刀噴嘴)。 |
||
| 高級特征 ● “即插即焊”概念，通過預置標定實現(xiàn)簡單快速的激光傳感器更換 ● 自動激光功率控制 ● 焊接過程中自動光學調(diào)整，易于使用 ● 保護鏡片未安裝時自動關閉激光 ● 采用精密標定塊，實現(xiàn)傳感器與工具的自動標定 ● 可編程激光傳感器視場范圍 ● 直接數(shù)字接口連接到大多數(shù)的焊接機器人 ● 通過以太網(wǎng)HMI連接實現(xiàn)遠程診斷與服務 ● 將離線焊縫尋位、在線實時焊縫跟蹤及焊前與/或焊后檢測整合于一個系統(tǒng)中 |
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| 獨有功能 ● 高性價比，兼有智能的解決方案 ● 系統(tǒng)組件尺寸減小，易于在機器人單元內(nèi)集成 ● 可用于高速焊接過程的焊縫跟蹤，如雙絲氣保焊和激光復合焊 ● 自適應焊接模塊，應對接頭幾何尺寸變化，優(yōu)化焊縫尺寸，從而消除焊接缺陷和減少過量焊接 ● 保證焊絲精確對準焊縫，提高焊接過程穩(wěn)定性，從而減少飛濺并提高焊接質(zhì)量 |
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八、保障系統(tǒng)設備介紹
保護系統(tǒng)包含空壓機和綜合報警裝置兩部分。
1、空壓內(nèi)參數(shù)
| 品牌 | 型號 | 功率 | 冷卻方式 | 排氣量 | 排氣壓力 |
| 飛豹 | V-0.17-8 | 1.5KW | 風冷 | 0.17m3/min | 0.8MPa |
2、SPD-T58GSM四大特點：
（1）功能齊全
溫度監(jiān)控、濕度監(jiān)控、漏水監(jiān)控、UPS電壓監(jiān)控、空調(diào)遠程控制，空調(diào)來電自啟。
（2）結(jié)構(gòu)簡單
積木式結(jié)構(gòu)：一個主控器+若干傳感器，可針對自身情況對不需要的功能進行舍棄，減少不必要的花費。
（3）性能穩(wěn)定
采用進口32位工業(yè)級微控制芯片，工作穩(wěn)定可靠。
（4）安裝簡單
獨創(chuàng)積木式結(jié)構(gòu)，把傳感器插入相應的控制器接口即可。設置報警溫度等操作均可通過手機鍵盤遠程設置。
九、行走系統(tǒng)設備介紹
行走系統(tǒng)長度13米，導軌底座分為兩段制作，滿足在鋼結(jié)構(gòu)上快速定位的需求；兩段導軌底座能夠?qū)崿F(xiàn)拼接，并保證機器人的正常行走；至少包含一個擴展軸，含伺服電機和減速機；底座上預留送絲桶安裝平臺，導軌底座設置吊裝眼板，當機器人固定在導軌底座上時，保證導軌底座吊裝時的整體結(jié)構(gòu)強度；配置用于導軌底座和機器人吊裝的吊籠，該吊籠能夠?qū)C器人罩住；提供用于裝載焊接電源和控制柜的吊籃，滿足移動和吊裝的功能要求。
