原创技术方案15：公交车投币箱机器人自动化焊接技术方案

一、工件基础资料及工件工艺要求

1.1 工件的基础资料：

• 工件种类与规格：以用户签字盖章版的工件图纸为准（结构形式见“典型工件附图”）。

• 材质：普通碳钢。

• 工件板厚：0.8-2mm。

• 工件名称：公交车投币箱。

• 最大工件外形尺寸：900×303 ×303mm。

• 工件最大重量：10kg。

• 工艺流程：人工输送散件至固定位置处→搬运机器人抓取散件→焊接机器人起弧焊接→搬运机器人和焊接机器人配合完成工件的组对和焊接→完成工件的组对和焊接→搬运机器人将组对和焊接完毕的工件搬运至成品位置处，待转运。

• 零件图纸：（如图所示）。

1.2 工件零件图纸：

工件二维图纸

工件图片

1.3    对工件的要求：

• 工件表面不能有影响运作质量的油、水分和氧化皮。

• 工件上不能有影响定位的流挂和毛刺等缺陷。

二、工作环境

• 电源：3相AC380V （3相5线制），功率：25KW，50Hz±1Hz，电源的波动小于10% 。

• 工作温度：5℃— 45℃。

• 工作湿度：90%以下。

• 压缩空气：不低于0.5MPa。

• 压缩空气压力：0.4～0.6MPa。

• 光线：充足，通风良好。

三、机器人工作站简介：

3.1 工艺流程：

工艺流程：人工输送散件至固定位置处→搬运机器人抓取散件→焊接机器人起弧焊接→搬运机器人和焊接机器人配合完成工件的组对和焊接→完成工件的组对和焊接→搬运机器人将组对和焊接完毕的工件搬运至成品位置处，待转运。

物流方式：人工小车。

3.2 工作站简述：

• 该机器人工作站主要用于公交车投币箱的自动化焊接。本案设备采用单工位三班制，每班工作时间8小时，并且设备满足24小时三班连续作业工作能力。

• 系统主要包括各一套6自由度搬运和焊接机器人本体、机器人控制系统及应用软件、专用焊接吸盘、焊接电源、机器人空冷焊枪、清洗机构、搬运机构、物料托盘、变压器、焊接工装夹具及配套安全围栏等设备。

• 操作人员只需将待焊接的散件转运至待抓取位置处，直接调用相关程序即可完成的自动化搬运和组对以及焊接，具有高效、快捷、稳定可靠等特点。

• 工作站基础采用混凝土地基结构。

• 系统为以1台搬运机器人+1台焊接机器人+焊接系统+焊接工装夹具+搬运工装夹具，能够完成工件的自动化过程。

3.3 机器人工作站布局:

工作站平面布置图（占地面积约为5500×5500×2500mm）

3.4 机器人工作站效果图：

方案三维模型图

3.5 机器人动作流程

3.6    节拍计算：

抓取散件放至组对工装夹具上5秒，焊接机器人起弧焊接时间为5秒，完成整个工件的时间大约为5*10+5*9=95秒=1.58min。每工作日按8小时计算，可完成303件。

四、工作站配置清单：

配置清单明细表

序号	名称	型号及配置	生产厂家	数量
一、机器人
1	机器人本体及控制器	型号：HP20F	日本安川	1套
		主要配置：标准配置机器人本体，有效负20kg，臂展1717米柜，重复定位精度 0.12mm
2	机器人本体及控制器	型号：MA1400	日本安川	1套
		主要配置：标准配置机器人本体，有效负3kg，臂展1434米柜，重复定位精度 0.16mm
二、搬运、焊接设备
1	搬运夹具	型号：暂无		1套
2	组对焊接夹具	型号：暂无		1套
3	回转平台	型号：暂无		1套
4	机器人底座	型号：暂无		2套
5	机器人空冷焊枪		凯尔达	1套
6	机器人焊接电源	数字脉冲RD350(含送丝机、通讯电缆)	凯尔达	1套
7	供料装置	型号：暂无		2套
8	变压器		日本安川	2套
三、周边设备
1	安全围栏			1套
2	控制柜底座			1套
四、系统控制设备
1	电气控制系统	配置：操作盒、配线盒		1套
2	安全防护系统			1套
五、随机备品备件、资料
1	备品备件			1套
2	随机工具			1套
3	配套资料	设备整机说明书，出厂随机资料		1套

五、关键设备的主要参数及配置：

5.1 专用搬运夹具：

5.1.1 抓手简介：

抓手主要由电永磁吸盘和型材骨架以及机器人安装法兰三部分组成。型材骨架的结构和吸盘在骨架上的安装位置是根据工件参数等数优化设计，避免抓具与工件干涉和吸点位置不合理造成工件因自重下坠变形。

主要由：电永磁吸盘和型材骨架以及机器人安装法兰等组成。

5.1.2 抓具特点：

-型材骨架采用铝型材搭建，重量轻、强度高、外形美观且吸盘安装方便。

-吸盘采用电永磁，精度高，无热变形，节能。

5.1.3 关键元器件品牌：

序号	名称	品牌（产地）
1	铝型材	依通（中国）
2	电永磁吸盘	株洲悍威（中国）

5.2 组对焊接夹具：

5.2.1 组对焊接夹具：

组对焊接夹具用于工件的精确组对和焊接，保证焊接机器人对工件有较准确的组对和适当的焊缝大小。

5.2.2   组对焊接夹具特点：

-    组对焊接夹具工件，活动部件，设备简单可靠；

-    四个检测开关只有同时触发后，确认板料精确吸到位后采会给焊接机器人一个吸到位完成信号，避免误操作。

5.3 控制柜底架：

控制系统集摆放在控制柜底架上。底架骨架采用型材搬运而成，上铺扁豆花纹钢板花纹钢板上制作过线孔，系统总线通过过线孔与站内设备连接。

六、电气控制系统：

6.1 在示较器上，可直观对搬运状况和参数进行监控并可随时提取搬运记录。对每种工件都可方便地设定搬运工艺及参数（搬运程序）, 搬运程序可进行储存并被随时调用；工作时按操作者选用的搬运程序完成工件的自动搬运。在搬运中，可人为干预搬运，在搬运中途因故停止后，智能处理继续搬运方式。

6.2 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，以及警记录。

6.3 异常诊断停止功能: 控制系统元器件、机器人等设备出现异常时，进行自动诊断，提供故障信息，保障系统安全；搬运异常、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。

6.4 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搬运操作。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。

6.5 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。

6.6 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。

6.7 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、搬运电源和传输线之间采用标准的线槽盒进行连接，规范整洁。

6.8 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。

6.9 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。

6.10 设备设有安全接地系统。

6.11 电气控制操作面板采用触摸屏。