ZY-IRH02型 焊接工業機器人實訓系統
一、機器人焊接系統功能目標
1、機器人、送絲桶、送絲機及清槍減絲機構安裝在導軌上，控制柜和焊接電源集成于一個吊籃內。2、機器人焊接系統執行焊接任務時，首先將機器人及導軌底座整體吊裝至焊縫一側，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，通過螺栓調節導軌底座的水平度，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、焊縫預掃描結束，機器人回到焊縫起始點附近，調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，為清槍減絲機構提供壓縮空氣。第一道焊接結束，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、為保證焊接作業環境的安全，實驗室配備綜合報警裝置，實現對實驗室漏水、漏電、火災等危險狀態的及時報警。二、系統功能要求1、機器人系統：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，具備實現多層多道焊的軟硬件。2、焊接系統：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：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：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，并滿足在鋼結構上快速定位的需求；兩段導軌底座能夠實現拼接，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構強度；供應商需提供焊接機器人靜置、行走以及擺動焊接狀態下的導軌底座應力應變有限元分析報告。5、保障系統：配備空壓機為清槍機構提供壓縮空氣，安裝實驗室綜合報警裝置，實現對實驗室漏水、漏電、火災等危險狀態的及時報警。
三、設備技術參數要求
| 系統名稱 |
要求 |
| 機器人系統 |
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，機器人*大動作半徑范圍在水平方向≥1900mm，重量≤300kg；整個機器人系統內置碰撞傳感器，出現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 |
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，*大電流500A，額定暫載率≥60%。
送絲機：與焊接電源配套，性能穩定。
焊槍：防碰撞水冷焊槍。
清槍剪絲站：自動清槍、剪絲。 |
| 跟蹤系統 |
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 |
含空壓機、綜合報警等裝置。
空壓機：空壓機為清槍機構提供壓縮空氣。
綜合報警裝置：安裝實驗室綜合報警裝置，實現對實驗室漏水、漏電、火災等危險狀態的及時報警。 |
| 行走系統 |
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，并滿足在鋼結構上快速定位的需求；兩段導軌底座能夠實現拼接，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構強度；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（從安裝調試正常使用后開始計算）。 |
四、機器人焊接系統主要設備配置：
| 系統名稱 |
主要設備 |
品牌 |
型號 |
參數 |
數量 |
| 機器人系統 |
機器人本體 |
KUKA |
KR 16L6-2 |
負載6KG；*大工作范圍1911mm；軸數：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 |
焊接電源 |
EWM |
Phoenix 551 |
數字化逆變，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 |
TBI |
BRG-2000D |
自動清槍、剪絲 |
1套 |
| 水冷裝置 |
國產 |
國內配套 |
滿足水冷要求 |
1套 |
| 跟蹤系統 |
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 |
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、火災等危險狀態的及時報警 |
1套 |
| 行走系統 |
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、機器人系統設備介紹
機器人系統主要由機器人本體、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：
| 型號 |
負荷 |
軸數 |
*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、保養和維護成本，并且同時持久地提高系統的效率和靈活性。所以庫卡開發了一個全新的、結構清晰且注重使用開放高效數據標準的系統架構。這個系統架構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）均擁有相同的數據基礎和基礎設施并可以對其進行智能化使用和分享，使系統具有*高性能、可升級性和靈活性。引領時代、開創未來—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）繼續采用歷經驗證的基于計算機的控制技術（3）通過繼續采用已有標準實現快速和簡捷的操作（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實現了*大化的數據一致性（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，網絡更加安全（11）創新的軟件功能，能源效率得以*優化（12）適合未來發展、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）利用千兆以太網的快速通信（15）一體化集成存儲卡，儲存重要系統數據（16）專為380-480VAC設計（17）優化能源效率的全新風扇設計（18）冷卻裝置無需保養且不帶濾氈（19）在*小的空間內實現*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）堅定不移地繼續發展了庫卡久經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、焊接系統設備介紹
焊接裝置主要由焊接電源、焊槍、送絲機構、清槍剪絲機構、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、InterBus、Profibus、DeviceNet等主流通訊方式。焊接機器人與清槍剪絲機構之間通過I/O直接通訊，可實現清槍、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；優化的預設焊接任務（JOBs）和一元化操作系統使您工作得心應手；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，工業總線及自動化生產線中；極佳的焊槍冷卻系統，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、機械制造、車輛制造、管道建設、容器、高壓容器、造船業、海上作業等。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、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）冷卻液壓力監測系統、溫度控制式水泵和冷卻風扇。（5）PHOENIX DRIVE 4輪驅動(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：
| 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 |
圖1.6 TBi BRG-2000D清槍站
4、德國TBi BRG-2000D清槍剪絲機構特點：（1）德國TBi BRG-2000D清槍剪絲機構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清槍剪絲機構清槍全程只需6-7秒，相比其它同類產品12秒完成，大大節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清槍剪絲機構重要元器件都有高質量機殼保護，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構緊湊，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，外露管線非常少。5、德國TBi BRG-2000D清槍減絲機構技術參數：
| 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、跟蹤系統設備介紹
1、POWER-TRAC特點：
| 硬件 |
視覺 |
軟件 |
● 全套標準系統包括光傳感器、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。
● 不受電弧環境干擾(飛濺、熱、煙塵、磁場、沖擊和振動)。
● 不受環境照明條件影響。
● 能夠在所有可焊的材料上實現跟蹤。
● 接頭幾何尺寸真實3D激光測量。
● 豐富的焊縫接頭數據庫可用于所有類型焊縫的跟蹤、尋位和測量。
● 高速數字激光傳感器實現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
● 直接數字接口連接到大多數的焊接機器人
● 通過以太網HMI連接實現遠程診斷與服務
● 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中 |
獨有功能
● 高性價比，兼有智能的解決方案
● 系統組件尺寸減小，易于在機器人單元內集成
● 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，提高焊接過程穩定性，從而減少飛濺并提高焊接質量 |
八、保障系統設備介紹
保護系統包含空壓機和綜合報警裝置兩部分。
1、空壓內參數
| 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 溫度監控、濕度監控、漏水監控、UPS電壓監控、空調遠程控制，空調來電自啟。（2）結構簡單 積木式結構：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）性能穩定 采用進口32位工業級微控制芯片，工作穩定可靠。（4）安裝簡單 獨創積木式結構，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、行走系統設備介紹
行走系統長度13米，導軌底座分為兩段制作，滿足在鋼結構上快速定位的需求；兩段導軌底座能夠實現拼接，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構強度；配置用于導軌底座和機器人吊裝的吊籠，該吊籠能夠將機器人罩��；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。
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