排气筒焊接机器人系统

一、工件基础资料及工件技术资料

工件名称：汽车消音器，汽车排气管

被焊工件典型零件图纸：（如图，具体尺寸以双方签字确认的蓝图为准）

被焊工件焊缝形式：T型接头，搭接接头。

排气管

消音器

二、工艺简介

工件组对和固定：在本案设备上完成。

工件装卸方式：人工装卸，快速压紧。

工件变位：本案设备中变位机进行1向变位。

水平回转平台：切换2个工位。

焊接：本案设备执行机构（机械手）控制焊枪动作。

编程：现场示教。

焊丝：建议采用0.8mm焊丝。采用MIG焊接方式，提高焊接效率。

本案采用机器人动作，而工件不动的焊接方式。

可焊接率：排气筒100%

消音器100%。

三、工作环境

电 源： 3相380V 50Hz，三相五线制

工作温度：使用:0～45℃

工作湿度：≤90%，不结露。

四、 设备简介

1、焊接分步流程

2、排气管流程：

焊接速度：10mm/s

第一工序焊接法兰1和件2，件4和件5。

焊缝长度：175+155.焊接节拍为：33+5+2=40秒

第二工序（配变位机）焊接件3两端焊缝。

焊缝长度：175+175.焊接节拍为：35+5+3=43秒

组对时间可以省去（与焊接同时进行）。

3、消音器流程：

第一工序焊接左端法兰和弯管，左端总成。焊缝长度：173+30+30+30+30+173.焊接节拍为：47+6+6=59秒

第二工序焊接右端法兰和弯管，右端总成。焊缝长度：173+30+30+173.焊接节拍为：41+4+4=49秒

组对时间可以省去（与焊接同时进行）。

4、设备参考布局图

占地面积：长宽高：7100X3000X3000mm

本案提供2套设备：

第一工作站设备焊接消音器，

第二工作站设备焊接排气管。

如下图所示。

a、 设备效果图

b、 设备动作流程

首件进行人工现场示教编程，后续同型号工件即可直接调用程序进行焊接。

流程：

将组件放在焊接变位机/焊接平台上→人工装夹定位并压紧工件→按启动按钮→机器人对工件进行焊接→工件焊接完毕，变位机回到起点位置→人工卸装工件。

机器人焊接A工位时，人工在B工位装卸，依类推进行循环动作。

c、设备配置清单

五、工作站主要配置介绍

1、 KUKA KR5弧焊机器人系统

机器人主要构成:机器人本体、控制柜、示教器、控制电缆等。

2、机器人系统KR5

3、机器人控制系统 KRC2

KRC2控制柜采用熟悉的个人电脑WINDOWS操作界面，中英文多种语言菜单；

标准的工业控制计算机处理器；

基于WindowsXP操作系统平台，中文操作界面(可选择多种语言)，编程控制界面2友好易懂；

示教盒KCP具有示教、编程、存储、检测、安全保护、绝对位置检测记忆、软PLC功能。

输入：400V+10%/-15% , 49-61Hz

工作环境温度：-10°-45°

防护等级：IP54

制造标准：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

自重：185公斤

负载功率：7,3--13,5千瓦（视外部轴数量及功率）

五、弧焊软件包（Arc Tech）

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。

起弧时的焊接参数控制

收弧时的焊接参数控制

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）。

六、焊接系统

1、焊接电源

原装进口KempArc Pulse 350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自动化焊机系列可根据特定焊接环境设置标准或定制软件程序包，例如KempArc Pulse焊机系列可提供WorkPack全能软件包，包括碳钢焊接、铝合金焊接、不锈钢焊接的软件，或完全符合现场具体需要的Project Pack专家软件库。两种软件包都可以随时进行升级。

Wise焊接专家程序自动化产品提供额外的、与实际焊接相匹配的选择和解决方案，可确保满足您现在和将来的焊接要求。

KempArc Pulse 350焊接系统由KempArc Pulse350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。

KempArc Pulse 350焊接电源示意图

DT400机器人送丝机

2、KempArc Pulse350 技术参数

电源电压： 400V(-15~+20 %)

保险丝（慢熔）： 25 A

负载容量(40 ˚C)： 负载持续率 80% 时，350A

外形尺寸 (mm)： 590 x 230 x 500

重量 (kg)： 36

送丝机DT400▼

DT400送丝装置，安装于机器人臂上，或作为机械化焊接系统的集成送丝解决方案。结构紧凑，重量轻，配备了4x4的送丝机构。

小于 5kg

适配各种导丝管

全金属送丝轮

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×H269×175×169mm

重量：4.5kg

3、机器人焊枪

冷却方式: 气冷式

额定值:350A CO 2

300A混合气体M21，根据DIN EN ISO 14175

暂载率: 100%

焊丝直径: 0.8～1.2mm

枪颈角度: 30°/35°

七、防碰撞传感器

1、功能:

焊枪依靠预载弹簧实现准定位，发生碰撞时，弹簧弯曲后启动开关，机器人立即停止运动。需要按下启动按钮才能重新启动机器人。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。

可感应偏移:

X或Y轴方向的撞击

绕Z轴的转动

Z轴方向的撞击

2、特点:

感应任何位置的偏差；

撞击发生时立即停止；

精准的缓冲区间设计降低了停机时间；

精准的微动开关带来革命性的开关反应时间；

追求最高精准度、轻薄材料焊接工作的最佳工具；

功能可视化使得维修、维护更加方便、快；

套盖下的螺丝使得维修、维护更加方便、快捷；

八、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：

1、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。

2、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。

3、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。

九、单支座单轴变位机

本案中，针对工件特征，我们利用单支座单轴变位机来变位工件，使焊缝处于水平位置焊接。

作用：

变位机有1个轴，可以将工件进行翻转变位，从而能够将焊缝变换到水平位置焊接。

配置：

立柱、翻转梁、底座、驱动系统等。

立柱、翻转梁由型材焊接加工而成。

翻转驱动系统采用普通伺服电机和精密减速机作为驱动力，驱动工件实现精密变位。

参数：

承载：50Kg

翻转角度：0°到360°

速度：10rpm

定位精度：±0.5°

十、工装：

根据工件三维空间特征，本案中采用仿形固定的方式，手动快速压钳夹紧。

十一、焊接围栏

采用框架围栏作为工作站防护。

十二、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。

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