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    焊接機器人 > 新聞中心 > 客戶案例 > 道路護欄桥梁围栏機器人工装夹具设计

    道路護欄桥梁围栏機器人工装夹具设计

    已閱讀 2019/07/30
    1.系統概要
     
    本焊接機器人系统由两台弧焊機器人FANUC M-10ia/8L、两台焊接電源FANUC P400双脉冲焊機、一台一轴变位機以及两台一轴移动装置等组成?機器人控制轴数为8轴, 能够方便实现護欄围栏***、可靠的自动焊接?该系统结构紧凑,生产效率高,手動夹具设计,操作工序简便。
     
     
    護欄围栏機器人工作站技术特点:
     
    (1)  专门针对方管圆管機器人焊接领域开发优化的機器人系统,具有完善的中厚板焊接解决方案及非常成熟的实践经验;
     
    (2) 夹具为手動结构,***优化设计,适用各规格工件。使用快捷、可靠;
     
    (3) 该系统为设备本身及人员提供了充分的安全保障和良好的工作环境。
     
    2.適用工件
     
    (1)工件名称:    護欄围栏
     
    (2)工件规格:    ***大质量: 400kg
     
    外形尺寸:***大尺寸2500×940
     
                   ***小尺寸 1100×940
     
    (3)组对情况:    有。点焊点位置基本固定,焊点焊角高小于3mm。组对间隙应小于2mm,当间隙大于2mm时应该手工补焊,补焊焊缝均匀。
     
    (4)焊縫形式:按圖紙要求方管角焊縫對接。
     
    3.焊接條件
     
        焊接方法    :  气体保护电弧焊接  Ar(80%)+CO2 (20%) 
     
        焊接姿势    :  水平焊接
     
    焊丝        :  φ1.2mm    实芯焊丝
     
    焊丝伸出长度:  Φ1.2mm-22mm 
     
    4.系統構成和規格
     
    4.1. 系统构成(表中数量为1套系统所属数量)

    名    称

    规     格

    数    量

    焊接機器人

    FANUC M-10ia/8L

    2

    焊接電源

    FANUC P400双脉冲焊機

    2

    送絲裝置

    RFW651B

    2

    單絲焊槍

    GC350

    2

    降壓變壓器(系統用)

    TSMTR30HGE

    1

    清槍、剪絲裝置

    ARS-77

    2

    雙夾持1軸變位機

    R1-4000E-3S

    1

    機器人移动装置

    TH-8000ESH

    2

    夾緊夾具

     

    2

    護欄

     

    1

    4.2.各部的規格和構成
     
    4.2.1焊接機器人FANUC M-10ia/8L技术规格:

    機器人本体

    6轴焊接機械手 150kg

    焊接

    機器人安装规格

    腕部标准型        

    機器人可搬運质量

    10kg

    運動***大半徑

    2138mm

    驅動方式

    AC伺服電機

    重複定位精度

    ±0.1mm

    各軸動作角度

    S1(旋回)

    S2(下支臂)

    S3(上支臂)

    S4(腕部  回轉)

    S5(腕部  彎曲)

    S6(腕部  扭轉)

    ±150º

    140º~-80º

    ±110º

    ±180º

    ±135º

    ±200º

    使用環境

    溫度

    濕度

    高度

    振動

    使用溫度範圍:-10~+45 

    20~90%  不结露範圍(使用时·保存时)

    1000m以下

    4.9m/s2(0.5G)以下

    機器人控制箱CA型

    600×1100×400mm?100kg

    焊接

    使用環境

    溫度

    濕度

    高度

    动作中  -10~45,

    20~90%  不结露範圍(使用时·保存时)

    1000m以下

    初級側電源

    AC200~220V+10%?-15%,3Phase,50/60Hz±3Hz

     

    示教操作器

    外形尺寸·重量

    語言

    表示區域

    連接裝置

    異常停止按鈕

    300×200×50mm?1.1kg

    中文/日文

    115.2×86.4mm?液晶顯示  帶有背光照明

    小型閃

    2频異常停止按鈕

     

     

    焊接

    電纜類

          控制電纜

          延長電纜

          控制電纜

          控制電纜

     

    機器人控制箱~機器人本体

    機器人控制箱~機器人本体

    機器人控制箱~示教操作器

    機器人控制箱~焊接電源

     

     5 3

    203 根

    20m×1 

     5m× 1 

    焊接

    焊槍安裝工具

    腕部彎曲長度600mm?焊槍角度35°用

    焊接

    電弧點調整棒

    腕部彎曲長度600mm用

    焊接

    送絲電纜

    5m

    焊接

    工 具

    內六角扳手組合

    焊接

    備用保險

     

    焊接

    福尼斯弧焊的標准軟件功能

    功     能

    备      注

    接觸傳感程序包

    ■貴公司若指定焊絲需提供2盤以供精度調試※1

    電弧跟蹤

     使用電弧傳感時的功能※2

    腳長管理功能(偏厚功能)

    ※3

    电弧重起功能              

     ※4

    數據庫功能

     ※5

    坡口多層焊接程序包

     

    變位機空轉回避功能(僅回轉軸)

     ※6

    再生暫時停止自動恢複功能

    ※7

    粘絲自動解除功能

    ※8

    噴嘴接觸回避功能

     ※9

     遙控坐標系選擇功能

     直交、工具、便利、各軸、工件等各坐標系

     狀態顯示功能

     機器人?移动装置的位置座标,外部信号状态等

     程序編輯功能

     位置、命令的更改、插入、刪除

    程序複制、刪除、合並

     程序變換功能

     平行·回轉移動、鏡像變換、焊槍平移等

     程序調出功能

     

     生産管理?曆史顯示功能

     

    示教/再生切換功能

     

     焊接相關參數切換功能

    ※10

     斷電再生功能

     

    程序存儲器容量

    ※11

    外部記憶

     閃存卡

    接口

     以太網2ch

    焊接條件自動設定功能

    ※12

    ※1 接触传感功能
     
    焊丝接触传感功能是开始点传感、3方向传感、焊接长传感、圆弧传感、根隙传感、多点传感等的集合。機器人通过焊丝端部传感电压,检测焊接工件偏差、坡口尺度,记忆工件或焊缝位置,利用这些功能,可以使焊接过程不受由于工件的加工、组对拼焊和焊接装夹定位带来的误差的影响,自动寻找焊缝并识别焊接情况,保证能够顺利地焊接。其优势在于焊枪不需要外加其他设备,以施焊焊丝为检测传感器,精度高,可达性好。
     
    <1>開始點傳感功能
     
    開始點傳感功能是,在焊接中預先檢測焊接線的中央位置,其與示教時工件的偏移量作爲糾正量,糾正以後的焊接線的位置偏移的功能。
     
    <2>3方向傳感功能
     
    3方向傳感功能分別進行x、y、z的3方向的傳感,對于示教位置將示教的檢測點(工件基准點)和根據傳感動作檢測出的檢測點之間的差別,進行加算糾正。3方向傳感從工件的偏移傾向開始到決定傳感順序,即使僅是1方向的傳感也可實行。
     
    <3>焊接長傳感功能
     
    焊接長傳感功能是3方向傳感的擴張功能,僅對焊接開始點或者焊接終了點檢測平行偏移,糾正示教位置的功能。主要適用于焊接線長度有誤差的場合和焊接長因工件而變化的場合。
     
    <4>圓弧傳感功能
     
    圓弧傳感功能是檢測具有***彎曲率的圓弧形狀工件的基准面(省略設定中水平面(XY平面))內的平行偏移,糾正示教位置的功能。
     
    <5>多點傳感功能
     
    多點傳感功能是,在多點傳感區間開始/終了命令所包含的區間中,在此區間焊接線的全示教點進行開始點傳感、糾正示教點的功能。
     
    <6>接觸探測傳感功能
     
    接觸探測傳感功能,是對工件全體的偏移和坡口的偏移不一致的焊接對象,檢測其坡口附近的功能。
     
    <7>間隙傳感功能
     
    间隙传感功能是对焊接坡口底部间隙连续变化的工件,预先测量好底部间隙的变化,并在实际焊接时根据测量的结果,对焊接条件(焊接速度、摆动条件)进行  补偿的功能。
     
    <8>變位機角度補正傳感功能
     
    傳感糾正量的變位機反映功能是,通過與3方向傳感功能組合使用,檢測工件安裝時發生的工件回轉偏移糾正量,並將此糾正量在變位機軸上反映的功能。
     
    ※2 電弧跟蹤
     
    電弧跟蹤功能是在焊接中进行摆动焊接的同时,根据焊接电流反馈值的变化,寻找焊接线的中心,实时修正焊接工件的偏差,自动检测焊接线的位置,追踪位置偏移的功能。在電弧跟蹤中有焊接线跟踪(左右方向跟踪和上下方向跟踪)和坡口幅度跟踪(为选购项)。电弧传感的***大追踪範圍,会因为电弧现象、焊接条件而不同。电弧传感的追踪範圍是焊接速度越快,摆动次数越少越跟踪範圍越小,而焊接速度越慢,摆动次数越多跟踪範圍越大。直线焊缝***大跟踪範圍为:40mm/500mm,圆弧焊缝工件中心的偏移容许範圍***大跟踪範圍为:200mm直径圆中心允许偏差3mm(大于3mm时配合使用接触传感中的圆弧传感功能纠正)
     
     
    4.2.2控制柜  
     
    注:
     
    ?控制系統全部設計制作,控制櫃采用密封設計?
     
    ?示教操作器具有操作模式转换?暂停?急停等操作功能?操作界面所用語言为中文?
     
    ?示教操作器具有機器人编程操作按键?选择键?各轴操作键?数字/应用键?急停按钮?安全开关等,采用背光液晶顯示?
     
    ?示教操作器可完成座標系選擇?各示教點修改?各軸點動操作,對焊接速度?焊接電流?電壓進行工作中或停止中進行微調修改?
     
    ?通过示教操作器可以显示機器人本体?周边设备报警?自诊断?报警内容记录?
     
    ?編程方式采用示教?菜單提示?人機對話方式?
     
    ?具有關節運動?直線及圓弧插補?工具姿態控制功能?
     
     
     
    4.2.3 焊接装置
      
    (1) ***率逆变MAG电源 FANUC P400双脉冲焊機                                 2套

    型  式

    UC500

    額定輸入

    額定輸入电压?频率?相数

    輸出電流?電壓

    額定暫載

    外形尺寸

    重量

    冷卻方式

    30 KVA

    AC380±10%,50/60Hz,3

    50500A,1545V

    500A-***

    363W×775H×613Dmm

    96 Kg

    風冷

    SRW  UC500为***节能的全新逆变电源,由微电脑处理芯片实现焊接过程控制,控制***、可靠,焊接性能优越,焊接质量优良,可保证低飞溅焊接。高频逆变技术使电源体积及能耗显著降低,高速波形控制技术,***抑制短路上升电流,改善短路过渡特性,从而大量减少焊接飞溅量,提高焊接稳定性。***的引弧方法及脉冲回烧程序保证了焊丝不结球,提高了引弧的可靠性。高性能稳定控制的收弧及停弧前的电流控制保证收弧性能及避免粘丝。
     
    (2) 送絲裝置     2套

    型  式

    RFW651B 

    適用焊絲徑

    送絲速度

    φ1.2mm/φ1.6mm

    0~25 m/分

    (3) 單絲焊槍(600mm):RTW502-LL-S220                                 2套

     

    型  式

    RTW502-LLS220

    使用率(10分額定)

    冷卻方式

    適用焊絲

    焊槍電纜形狀

    500A-***(CO2)?500A-80%(Ar+ CO2)

    水冷

    φ1.2mmφ1.6mm

    一體型

       专门为機器人进行焊接而设计,具有优良的刚度碰撞后无需矫形。并带有防碰撞传感器,当焊枪遭受猛烈撞击时,发出报警,機器人停止,可以避免焊枪及機器人损坏?一體式水冷,適應大電流焊接。

    4.2.4 清枪剪丝装置:          

    用伺服电機驱动,在焊接时可与機器人协调动作

    移動裝置型號

    TH-8000ESH

    移動方向

    左右

    前後

    上下

    移動行程

    8000mm

       

    再生時

    15m/min

       

    示教/遙控時(MAX)

    7.5m/min

       

    同期焊接时 (MAX)

    3m/min

       

        〔定位精度〕               1mm以内

    〔焊丝〕                   移动装置搭载、***大350kg

    4.2.7雙夾持1軸變位機

     變位機本體 型式  R1-6000E-3S

    〔***大搭載質量〕1000kg(含有夾緊夾具质量)

    〔***大偏荷重〕 900N?m  

    〔動作範圍、動作速度〕

     

    傾斜軸

    回轉角度

    +45°~-225°

    動作速度

    再生時      (MAX)

    3rpm

     

    示教遥控时  (MAX)

    1rpm

     

    连动焊接时  (MAX)

    1rpm

     

        *回轉軸是具備空轉回避功能的多回轉規格。

    〔回轉定位精度〕 ±0.115deg以內(1000mmφ的圓周在1mm以內)

     

    4.2.8方管支架夾緊夾具工装实物示意图: 

    1) 夾緊夾具推薦采用手動形式,夾緊?放松操作方便

    2) 夾具可適應各種工件規格?

    4.2.9機器人变压器                                           

    額定輸入电压

    3相  AC380V  50/60Hz

    額定输出电压

    3相  AC200V  50/60Hz

    額定容量

    30KVA

     

     

    FANUC弧焊機器人             使用说明书?操作说明             ‥‥‥  1本

    焊接電源              使用说明书                      ‥‥‥  1

    送絲                使用说明书                      ‥‥‥  1

    焊枪                  使用说明书                      ‥‥‥  1本

    冷却水循环器          使用说明书                      ‥‥‥  1

    变位機                使用说明书                      ‥‥‥  1

    5.機器人焊接效率计算和主要焊缝焊接姿势

    5.1. 焊縫效率討論結果 

     焊接系統構成

    焊接系統的概略構成如以下所示。(詳細內容如系統方案圖所示。)

    ·地面機器人:ARCMANXL    ——————————  2

    ·一轴移动装置      ——————————————————  2

    ·双夹持一轴变位機    ——————————————————  1

     機器人适用焊缝

    機器人可以焊接的焊接线如護欄围栏焊縫圖所示。

     機器人的适用性

        機器人的适用性见焊缝图。

     一,焊接效率的計算結果

    計算了護欄围栏焊缝图所示機器人适用焊接线的时间。结果如表-1所示,详细计算参数请参看适用率及焊接效率计算表。

    (结果是2台機器人焊接时的焊接時間結算結果。)

     

    表-1. (10T護欄围栏焊接時間結算結果

     

    機器人适用焊接线长

    39.258m

    機器人焊接的熔融金属量

    18kg

    焊接時間

    100分

    焊接以外的必要時間

    20分

    生産節拍

    120分

    (不含上下件時間)

    機器人适用率

    88.21%(占總焊縫長度)

    6.操作方法和流程

    (1)示教作業

    ①將工件置于工裝平台上,定位?

    ②打開設備電源?

    ③将機器人操作箱上运转模式键设定在示教模式一侧?

    ④進行示教作業前的確認作業?(***工作進行,一次完成後,以後無需進行此步驟)

      1)調整焊絲伸出長度爲22mm?

    2)使用原點棒,調整電弧點?

    ⑤使用示教操作器進行示教作業(***工作進行,一次完成後,以後無需進行此步驟)

     a)焊接程序

    1)遥控機器人,作成轨迹?即使在多道焊的场合,轨迹也仅做成第1层?参考现状下的焊接方法,预先决定焊接顺序和焊接方向?为了便于更改焊接顺序,将每条焊接线的示教程序分开?

    2)設定命令代碼?

    例如,在焊接开始点传感的时候,仅仅指定命令代码和坡口种类,機器人***会自动生成传感动作?

    3)在數據庫中設定焊接條件?焊接電流?焊接電壓?焊接速度?擺動條件?收弧條件?

    4)確認示教程序有無錯誤,程序是否傳送至步驟?如果有錯誤,進行修改?

    5)遥控機器人移动至退避位置(程序的开始位置?终了位置)?

      b)相關作業程序

        做成噴嘴清潔器?剪絲器等相關作業的程序?

     ⑥将程序保存在外部記憶(闪存卡)中?

    (2)再生作業(自動運轉)

    ①從安全欄內出來,插上安全欄的安全栓?

    ②将機器人操作箱的运转模式键变更至再生模式侧?

    ③确认安全栏内无人,機器人动作範圍内没有干涉物?

    ④通過外部啓動單元設定該程序編號,進行再生?

    ⑤只要不發生異常停止,焊接程序和相關作業程序***會自動再生,所以不需要操作員的監視?

    ⑥由于電弧異常等輕異常發生停止時,狀態顯示燈從黃色變爲紅色,以此通知操作員?

    ⑦以下所示爲異常處理作業的順序?

     1)將運轉模式鍵變更至示教模式側,進入安全欄內?

     2)确认异常状态,排除异常的原因?如果使用暂时停止点自动恢复功能,機器人可以从异常停止的位置自动再次启动?

     3)進行適當的處理後,從安全欄內出來,插上安全栓?

     4)將運轉模式鍵變更至再生模式側,進行再啓動?

     ⑧再生運轉結束後,將運轉模式鍵變更至示教模式側,進入安全欄內,確認焊接狀態?需要更改焊接條件時,修正數據庫?

     ⑨将程序保存在外部記憶(闪存卡)中?

     ⑩循環,相同規格工件裝夾完成後調用固定示教好的程序,外部啓動,開始焊接,完成焊接後卸件,完成一循環。

    7.制造?安裝?運轉分工範圍

     

    内 容

    我公司

    貴公司

    備注

     

    制作

    ?

    搬運

    ?

    現場

    施工

      

      

      

         

    1.设计?制作(系统制作的範圍)?试运转

       

    2.試運轉驗收

     

    3.运输(唐山开元→貴公司)

       

    4.装卸?搬運作业(抵达安装场所的作业)

        搬運路径的确保?起重機的借贷

     

    5.安裝?調整?試運轉

       

    6 .安装调试后各项几何精度的调试及初步检测

       

    7 .系统使用操作指导

      維修培訓

     

    8 .操作员培训

     

    9 .調試中的示教

     

    基礎

    工程

    1 .混凝土地基的详细图纸

       

    2 .混凝土地基?或者钢板地基设置工事

     

     

    3 .機器人以及周边装置固定用地脚螺栓

       

    4 .上述螺栓的固定作业

       

     電氣

     工程

      

     

     

     

     

     工廠

     空气  

    1.分电盘(機器人?焊接電源?周边装置)   

     

     

    2.次側配線材料以及施工

        (斷路器~我公司裝置端子)

     

     

    3.焊接用接地電纜

       

    4.確保D種接地

     

     

    5.D種接地棒?配線材料?施工

       

    6.一次側電纜?軟管保護用支架?線槽?壓縮空氣氣源

     

     

    7.安全欄以及聯鎖開關?配線材料?施工

       

    8.噴嘴清潔器用以及剪絲器用

      空氣軟管的准備(全部連接口爲PT3/8量)

       

    9.空氣過濾器?調節器

       

    其他

    1.夾具

       

    2.帶有保護氣體流量計的調節器

       

    3.焊絲導出夾具

       

    5.示教用工件的准備?發放

     

     
    (1) 安装施工时,请无偿借予天车?应用工程物品; 
     
    (2) 请确保安装场所的混凝土厚度不小于150mm?
     
     

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