风电锚板焊接（风电锚板机器人自动焊接技术方案）

风电锚板焊接（风电锚板机器人自动焊接技术方案）机器人焊接技术方案年 月 日联 系 人：业务宁波浩捷智能科技有限公司

锚板机器人自动焊接

技 术 方 案

采 购 商：

地 址：

联 系 人：

业务

宁波浩捷智能科技有限公司

年 月 日

机器人焊接技术方案

1. 应用范围

该机器人系统由两台站立方式安装发那科 M-10iA-8L机器人 旋转变位机、数字化焊接系统sfp-p500ia焊接电源组合而成，总轴数13轴

工件名称：

结构件

工件材质：

碳钢、不锈钢

工件外形尺寸：

以图纸为准

焊接方式：

熔化极气体保护焊 MAG

保护气体：

实心焊丝80% Ar 20% CO₂

焊丝规格：

Φ1.2

工件组对要求：

焊缝间隙≤1.5 mm

工件点固焊要求：

使用气体保护焊进行点固焊

焊点焊角≤2 mm

工件见图如下

生产节拍：八小时，预计生产十个，保守值为八个。（单个工件，多层多道焊接预计焊缝总长36米为，焊接速度600mm/min）

风电，基座，锚板

锚板焊接工作站布局图1

锚板焊接工作站布局图2

系统布局示意图

1.1. 操作描述

1.1.1. 工件装卸操作流程

该套系统采用两台正装式机器人及一台旋转变位机，两套请枪剪丝站组成，客户工装可固定在变位机上，焊接前由人工将工件摆放于工装内并固定好，再由机器人按程序进行正反面焊接，焊接工艺采用多层多到焊，为控制变形采用两边对称焊接方式。为提高工作效率我们建议采用负载至少3吨的变位机一次装夹两个工件进行焊接，因为为控制变形焊接过程中需要工件来回翻转，而如果装夹一片工件的话机器人焊接效率和人工是差不多的，一次装夹两片那么至少比人工焊接块一倍。

项目描述

1.2. 系统描述

名称

单位

数量

制造商

机器人系统

v

焊接机器人M-10iA-8L

包括控制系统

套

2

发那科

v

弧焊软件包 接触寻位 电弧跟踪 多层多道

套

2

发那科

v

系统联线总成

套

2

发那科

周边设备

v

机器人底座及焊枪管线吊挂平衡机构

套

2

宁波浩捷智能

v

旋转变位机

套

1

宁波浩捷智能

v

焊接工装

套

客户自备

焊接系统

v

sfp-p500ia焊接电源

套

2

发那科

v

KS-1 防碰撞及机器人枪夹

个

2

德国Tbi

v

水冷机器人焊枪RM42W

把

2

德国Tbi

v

BRG2000清枪站，含剪丝及喷硅油机构

套

2

德国Tbi

安全装置

v

安全防护围栏

组

0

宁波浩捷智能

服务

v

预验收及培训

次

1

宁波浩捷智能

v

安装、调试及现场培训

次

1

宁波浩捷智能

其他

v

运输及保险

次

1

宁波浩捷智能

3

设备描述

1.3. 机器人系统

1.3.1.

机器人系统M-10iA-8L

发那科M-10iA-8L

v 机器人本体采用铝合金铸造结构，通过计算机辅助设计和有限元结构分析获得总体优异的坚固刚性结构，从而获得最佳的固定负载能力。

v 所有轴都采用免维护交流伺服电机驱动，使用无间隙的传动组件和绝对编码器。所有的机器人轴全部配有刹车装置和温度监测安全装置。

v 优化的驱动能力，高精度位置监测系统，大功率伺服系统，保证了机器人具有高度的动态特性和良好的精度。

v 第二轴采用前置设计，在同样保证机器人灵活性的同时，最大地增加了机器人的有效工作范围，亦可以采用倒挂安装方式。用户还可以在机器人大臂上安装一定数量的自己的工艺装备。

v 采用刚性和密封式的驱动单元，密封式管线和传动组件，保证了极高的实用性和可靠性。即使在恶劣的环境下也能保证机器人正常工作，使用寿命可达15年，平均事故间隔时间长达7万小时。

M-10iA-8L性能参数

负载(指第6轴最前端P点负载）

8公斤

手臂/第1轴转盘负载

10/20 公斤

总负载

46公斤

运动轴数

6

法兰盘（第6轴上）

DIN ISO 9409-1-A50

安装位置

地面/墙壁/天花板

工作半径

1410mm

重复精度

±0.05mm

控制器

R30iB

自重

235公斤

作业空间范围

14 5立方米

每个轴的运动参数

运动范围

运动速度

轴1

/-185°

156°/s

轴2

35°/-155°

156°/s

轴3

154°/ -130°

156°/s

轴4

/-350°

330°/s

轴5

/-130°

330°/s

轴6

/-350°

615°/s

1.3.2. 机器人控制系统 R30iB

v 机器人控制器R30iB外形尺寸

机器人控制柜

控制柜采用高强材料作为结构框架，内部器件布置简洁明了，全部采用总线形式，维护方便、可靠；控制柜内的冷却按欧洲标准设计制造，元器件与冷却回路隔开，冷却可靠，外部灰层不会进入控制柜内部。

v R30iB性能参数

处理器

发那科(工业)PC

操作系统

微软WINDOWS XP

编程及控制

发那科SmartPAD

设计生产标准

DIN EN 292 DIN EN 418 DIN EN 614-1 DIN EN 775

DIN EN 954 DIN EN 50081-2 DIN EN 50082-2 DIN EN 60204-1

保护等级

IP54

工作环境温度

0°-45° (如果工作环境温度超过45°，需加冷却设备)

控制轴数

8个

自重

150公斤

输入电源

3x400V-10%∽3x480V 10% 49-61赫兹

负载功率

最大7-14KVA

保护熔断器

32A， 3只 （慢熔型）

与外围设备通讯接口

Profinet Profibus Interbus EtherCAT Ethernet

至机器人电缆总成

7米(可加长到 15米 或 25、35、50米)

噪音等级

(根据DIN 45635-1) 50-67dB

v 多核控制PC

基本配置：CPU：2.6GHZ，内存：1GB RAM，硬盘：30G，USB接口

标准显卡，可外接显示器

v 机器人控制器R30iB特点

l 新一代更强大，更安全，更聪明的控制器。

l 多核计算机控制技术，不仅仅控制机器人本身，还可同时控制运动过程，逻辑关系，安全系统。

l 基于Windows平台的操作系统，可在线选择多种语言（包括中文）

l 支持多种标准工业控制总线，包括：Profinet、Interbus、Profibus、EtherCAT、Ethernet。

l 断电自动重启，不需重新进入程序

l 系统设示波器功能，可方便进行错误诊断和系统优化

v 机器人编程控制器 SmartPAD

示教器和手控盒

1.3.3. 外部控制盒

专为操作人员使用，可在不使用示教盒的情况下控制系统的启动、停止、自动化运行和紧急情况下的停止。

含支架、配线和三色指示灯。

1.3.4. 弧焊软件包

v 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。

v 模块化的焊接程序逻辑关系，引导您快捷编程，简单易懂；发那科焊接专家的丰富经验，同时得益于发那科控制器的软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。

v 发那科编程模板中的基本命令，例如动作命令——点到点、直线插补、圆弧插补等，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。

v 发那科工具坐标系的应用，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，发那科示教器上的6D摇杆，可使示教过程更快。

v 发那科控制器利用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，在发那科控制器上就可以显示和控制常用焊接参数。

起弧时的焊接参数控制

收弧时的焊接参数控制

v 发那科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。

v 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（如下图所示）。

1.3.4.1. 接触传感（Touch Sensor）功能包

v 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”。发那科的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。

v 发那科的绝对位置编码器，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。

v 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。

v 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。

v 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。

1.3.4.2. 电弧焊缝跟踪(Seam Arc Tracking)功能包

v 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。

v 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。

※请注意，该功能只有在摆动和直流射流的情况下才能起到很好的作用，铝合金工件由于焊丝电阻小，需要采用其他的跟踪方法。

1.4. 周边设备

1.4.1. 机器人旋转变位机

机器人外部轴，可自由编程，可与机器人系统通过IO通讯进行位置调整。伺服电机（德国Siemens）驱动减速机，通过独有的齿轮无间隙传动技术，齿轮在转动过程中始终与回转支撑啮合，驱动变位器转盘旋转。

1.4.2. 焊接工装

工装客户自备

1.4.3. 焊接系统

焊接电源选用发那科公司生产的sfp-p500ia全数字化气体保护焊机。

电源型号

sfp-p500ia

焊接电流范围

5A-520A

焊接电压

14.2-40.0V

负载（40℃）

520A　60%

420A　100%

输入电压/频率

3×400V（-25％to 20％）50/60HZ

开路电压

79V

主保险丝

3×35A

最大功率

29KVA

环境温度

-10℃to 40℃

电源尺寸

654mm×374mm×576mm

电源重量

58kg

cosΦ

0.99

效率

89％

保护等级

IP23

制造标准

IEC60974-1，-10

冷却水箱

COOL82 U44

流量

5L/min

容积

12L

功率

1600W

重量

25Kg

绝缘等级

F

防护等级

IP23

送丝速度

0.5-24m/min

送丝轮

4轮Φ37mm(1.0mm 1.2mm钢丝)

送丝机尺寸

407mm×201mm×229mm

送丝机重量

9.8kg

制造标准

GB15579-1995 IEC60974

尺寸

285mm×315mm×115mm

重量

2.5kg

制造标准

IEC60974-5

发那科数字化焊机性能特点

数字化焊机 是发那科公司为全球金属加工制造推出的一款为自动焊接系统配套的全数字逆变熔化极多功能工业重载焊机，它以出色的电弧特性、可靠性以及高效率为客户带来更高品质更高效率的焊接体验和价值，帮助客户在产品金属焊接加工环节上超越竞争对手，确保客户精力集中于焊接以外的核心业务，从而让客户脱颖而出。采用了 WNL 系列专用电机送丝机构，功率强劲，抗转速波动能力强，结合发那科专用感应反馈数字控制，大幅提升送丝稳定性和抗外界干扰性，更有效的提高了焊接品质与效率。电弧力调节功能：用户可通过对“电弧特性”的选择键来个性化设置，从而改变电弧的“软”、“硬”，“穿透力”的区别可以满足高速焊接、高难度位置焊接、电弧柔和型、穿透力等不同需求。

性能特点

· 多功能逆变焊接电源 可用于超威弧焊接， MIG/MAG脉冲焊接和标准焊接

· 优化的预置专家参数和一元化操作系统使你的工作得心应手

· 一目了然的操作面板，完备的预置专家参数，适合各种应用

· 完美的焊接效果，一致性好，焊接效果100％再现

· 配有自动化标准接口

· 适用于各种合金钢，铝及铝合金，镍合金，铜及铜基合金及特殊金属

· 轻便，水冷，分体式（外置式送丝机），模块化设计

· 全金属外壳，坚固耐用

· 预置专家参数的一元化操作系统，操作简单，使用方便

· 可通过接口调节的参数： 256个 JOB（焊接任务）每个 Job下 16个焊接程序，每个程序中可调参数包括送丝速度 弧压校正 电弧动特性

· 两步操作方式，四步操作方式，特殊两步，特殊四步

· 可调焊接参数：送丝速度，焊丝回烧，滞后气时间

焊接电压，焊接电流等焊接参数直接数字化显示

1.4.4. KS-1焊枪防碰撞

技术参数

结构：

全机械

轴向释放压力 (Fz)：

550N

横行释放扭矩：

18.2Nm

触发后复位方式：

自动

安全开关：

常闭型，最大24V/1A

送丝按钮开关：

常开型，最大24V/1A

重复定位精度：

在距离法兰300毫米处测量，偏差范围在 /-0.01毫米内

焊枪依靠预载弹簧实现准确定位，在碰撞发生时，弹簧弯曲后启动开关，机器人立即停止运行。由于碰撞脱离机构的屈从设计，碰撞发生后不需要对焊枪重新校验。

1.4.5. BRG2000清枪、剪丝机构

为了确保焊接质量，实现自动化生产，焊枪喷嘴内部的飞溅必须定期清理，因此清枪机构是机器人MIG焊接系统必须的配置。清枪程序可以插入任意焊接程序之后，清枪的间隔周期基于不同的焊接任务和工艺，根据经验而预先设定。

由于需要使用接触传感器寻找焊缝，一致的焊丝长度成为必要的条件，因此在寻找焊缝之前，需要采用剪丝机构保证一致的干伸长。

v 工作方式：气动双刃铣刀伸入固定的喷嘴内部旋转，刮除飞溅

v 压力6-8 bar

v 清枪节拍：3-5 s

v 清枪完毕后自动喷防飞溅剂，并可由焊枪枪缆自内而外吹落松动的飞溅

BRG2000的优点：

v

双喷嘴交叉喷射，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粘连。

v 清枪喷硅油装置在同一位置，机器人只要一个动作就可以完成喷硅油和清枪的过程。

v 在控制上仅需要一个启动信号，清枪喷硅油按照规定好的动作顺序启动。

v 剪丝装置采用焊枪自触发结构设计，不需要使用电磁阀对它进行控制，简化了电气控制。

BRG2000清枪、剪丝机构

清枪前

清枪后

2. 安全装置

根据相关要求，机器人系统必须符合欧洲EN相应的安全法规。为了满足这样的要求，一般系统周围应设置隔离栅栏或通过各种形式的墙体实现区域隔离。用户应根据自己的厂房布局进行合理设置隔离栅栏或墙体，以实现安全高效地生产。

为防止工作时人员进入机器人工作区域，除了机器人控制系统可以通过软件设置安全区域外，另外提供人身安全开关，用于保证操作人员的人身安全和系统的安全运行。

浩捷智能公司专门为工作站的正面和两侧设计的1.8米铝合金防护栏。

3. 设备操作培训

v 培训内容：编程、操作、日常维护等内容。

v 培训要求：一次培训一周，甲方可在设备预验收时安排2-3人到乙方现场进行；二次培训随安装调试进行，由乙方负责对甲方设备操作、编程和维修人员在甲方现场进行培训，经培训的人员需能达到甲方的上岗要求。乙方负责向甲方学员提供培训教材。

4. 随机工具

工具名称

数量

专用工具箱

1

导电嘴板手

1

控制柜钥匙

1

剪丝钳

1

内六角扳手套装

1

5. 设备的发货及安装

v 货到甲方场地后，甲方根据乙方的发货清单进行点检 并将点检结果及时通报乙方。

v 甲方按地基图纸的要求事先做好设备安装的一切准备工作。甲方负责在设备交货前15天完成基础施工和二次灌浆，并将设备电源引进到主机开关位置，通知乙方派人安装。

v 乙方负责设备安装、调试并自带所需的工具；乙方接到甲方安装通知到达甲方现场后， 双方根据合同的供货清单共同开箱验收；其后完成整体设备的安装、调试和程序编写输入，满足需求。

v 甲方应在辅助人员、起重设备、常用工具、仪器仪表和辅助材料等方面给予无偿合作，并为安装人员提供必须的生活便利。

v 甲方设备安装结束，双方代表对安装结束日期共同签字确认。

6. 预验收及终验收

验收分为预验收和终验收。在发货前，甲方可派代表到乙方生产现场进行设备预验收。

v 设备预验收

v 设备出厂前由甲方派专人到乙方工厂对设备进行预验收；由甲方提供5件标准材料。

v 验收设备配置之完整性及功能性；

v 预验收合格后乙方方可发货。

v 最终验收

v 验收地点在用户使用现场。

v 在此期间的安调费用由乙方自行承担。

v 质量、效率：

设备安装调试完成后，乙方负责完成一个产品的程序编制，连续焊接产品不低于1个小时，并在买方现场进行连续焊接10个工件以上，满足买方质量、效率要求为最终验收标准。

7. 设备的质量保证期和售后服务

v 售后技术服务及备件供应由乙方负责；

v 乙方对产品在正常使用条件下实行质量保证，自最终验收签字之日起，乙方对该设备质保12个月。

v 在质保期内，确属乙方设备本身的质量问题，乙方负责免费维修；乙方应对由于设计和制造原因造成的故障进行免费技术及部件服务。出现下列情形乙方提供有偿服务：

v 非正常条件下使用设备造成的故障

v 由于误操作造成的故障

v 使用非本公司供应的备件及耗材，视为自动放弃保修权利

v 非本公司指定人员修理或改造机器 视为自动放弃保修权利

v 因不可抗力如火灾、地震、水灾等造成的损伤

v 备件、耗材及焊枪附件

v 在质量保证期外，设备使用过程中出现故障甲方无法解决时，乙方在接到通知后8小时内以书面形式做出响应，如甲方仍无法排除故障，乙方在24内派出维修工程师到达用户现场。修理工期不超过2天，大故障双方协商。

v 甲乙双方建立长期（5年以上）稳定的备件供应关系，乙方保证长期提供技术支持。

8. 客户提供的现场服务及其他重要说明

v 安全要求

v 甲方使用的气体，零备件必须符合国家的有关标准。

v 气源应设置在室外，与明火距离不小于15米，并且燃气与氧气安置距离亦不小于15米，气源应保持良好的通风条件，且应在避风阴凉处。

v 工作前必须检查各气路，如有漏气，必须修复后才能开机工作，确保万无一失。

v 调压器调节不正常，显示压力不正确不得开机工作。

v 甲方提供的现场服务

v 发货前所有必要准备工作，例如，地基、必要的焊接工作、定位点、固定辅助工具等

v 混凝土强度最小C25，地基厚度约为220 mm

v 根据供应商要求的现场布置，现场要求通风良好并远离振动源

v 提供可调节的干燥无水压缩空气（压力最小6 bar流量最小100升/min）至使用位置。放置所有电源线到相关位置（三相交流电3×380V/50HZ/64KVA、单相交流电220V），并作好连接准备

v 在订单处理过程所需的所有数据、文件、样品等请根据宁波浩捷智能公司提出的要求及时免费提供。