机器人工作站

油箱焊接机器人工作站
技术方案
●焊接对象：油箱端盖点定
●需方公司：
●供方公司：
编制日期：
2011月09月20日
油箱焊接机器人工作站方案书
1、焊接对象：熔化极CO2混合气体保护焊
●工件名称：微型车油箱
●工件品种：以用户提供图纸为准
●工件材料：碳钢
●工件焊前状态：未点定焊接
●工件外形图：
2、焊接工艺：
●焊缝形式：对接焊缝、角焊缝；
●焊接工艺：
接工艺（MAG）；机器人焊接工艺；
焊丝采用Φ0.8mm盘式焊丝；
焊接机器人选用日本MOTOMAN公司生产的专用同轴式弧焊机器人SSA-2000；
焊接电源选用日本MOTOMAN公司生产的机器人专用MOTOWELD-SR350逆变焊接电源;
焊枪选用日本MOTOMAN公司生产的机器人专用空冷MAG焊枪；
●上下料方式：人工上下料方式；
3、设备概述：
油箱焊接机器人工作站主要用于完成对微型车油箱通气管、加油管类工件环缝的自动焊接，固定坐式机器人工位及焊接变位机工位采用H型双工位平行布局方式；其中焊接工位分别由一套夹具固定平台和焊接工装夹具组成。

即油箱焊接机器人工作站采用壹套固定座式焊接机器人＋两套焊接夹具平台+两套焊接夹具（通气管和加油管各壹套）的组合方式。

当机器人作为双工位焊接时，两个工位能进行预约焊接，一个工位焊接的同时另一工位进行工件的装卸，有效提高机器人使用率和生产效率。

为方便进行多种规格工件焊接及参数设置，控制系统采用三菱PLC+工业触摸屏方式进行控制和操作。

⏹设备布局方式：H型双工位平行工位布局；两套焊接夹具平台对称布置，坐
式机器人安装在两套变位机的中间，工作站设置全封闭式安全围栏。

⏹机器人周边系统：设置清枪、剪丝及喷硅油装置，程序设定焊枪进行清枪、剪丝或喷硅油，避免焊枪堵死，造成焊接缺陷；设置全封闭式安全围栏，防止无关人员在工作时间进入焊接区域。

⏹工作站控制系统：采用三菱PLC＋工业触摸屏主控方式，系统的启动、停止以及暂停、急件等均可通过操作盘进行；系统的运行状态及系统报警可在操作盘上显示。

⏹工作站方案示意图如下：
带全封闭防护罩去掉全封闭防护罩
图1、油箱焊接机器人工作站示意图
⏹设备配置清单：
4、设备构成及分项说明：
油箱焊接机器人工作站由焊接机器人系统、焊接电源系统、机器人安装底座、焊接夹具安装平台、焊接夹具、全封闭式安全围栏、控制柜及焊接电源放置架以及电气控制系统组成。

设备布局如下图：
油箱焊接机器人工作站主视图控制柜及焊接
电源放置架机器人站安装底座
焊接机器人
全封闭式
安全围栏
机器人安
装座
油箱焊接机器人工作站俯视图
图2、油箱焊接机器人工作站设备布局示意图
4.1. 弧焊机器人系统：
见《附录1： 焊接机器人系统介绍》。

4.2 焊接系统
见《附录2： 焊接电源系统介绍》。

4.3 机器人及工作站安装底座
机器人和工作站安装底座由型材焊接而成，退火后加工成型；具有精度高、变形小等优点。

其中机器人安装底座的最主要功能为让机器人本体与焊接变位机之间形成合理的一个相对位置关系，使机器人在焊接时具有最好的焊接姿态；
工作站安装底座为设备的安装基准，机器人及焊接变位机都安装在其
通气管焊接夹具及平台 加油管焊接夹具及平台
机器人安装底座
焊接机器人
工作站安清枪剪
丝机构
上，保证了各机构之间的相对位置关系；整个工作站的布线采用线槽方式。

4.4 焊接工装夹具及平台
工装夹具采用手动+气动快速夹紧，由夹具安装定位板、定位块、定位销、
快速夹紧机构、快换连接接口等机构组成，主要完成零件的快速定位焊接时的夹
紧。

采用手动快速定位及夹紧,保证工件定位准确、牢靠。

根据同类型工件，可
手动快速调整个组件，以适应长短不同的工件的定位
及压紧；根据不同类型工件（产品换型），采用整体更
换夹具的方式实现，每一付夹具上均设置有可以快速
与变位机安装连接盘接口的装置，能保证安全、准确、
快速地实现夹具更换，以实现产品换型，提高工作站
的柔性。

夹具平台示意如右图：
对工件的要求：批量尺寸偏差≤0.5 mm。

4.5 全封闭式安全围栏
油箱焊接机器人工作站在设备周边
设置了安全防护围栏。

安全防护围栏置于
工作站的外围，防止系统运转时有人进入
以及焊接弧光对车间其他工位的影响。

安
全栏采用工业铝型材框架拼装方式。

4.6控制柜及焊接电源放置架
机器人控制箱、焊接电源、冷却循环
水箱、主
控制柜以
及控制附
属箱柜等都放置在机器人控制放置架上，放置架
安装在半封闭式安全围栏后部，由型材焊接而
成。

4.8 PLC+触摸屏控制系统
工作站控制系统除机器人控制柜和操作盘外，另有壹套用于整套设备动作程
序控制和检测的系统控制器、操作盒。

➢该系统控制器采用日本三菱公司PLC作为主控单元，配套工业级触摸屏用于参数设定和状态显示。

➢控制柜、配电柜内均设置有照明灯和维修用电源插头。

➢程序控制焊枪的清枪、剪丝及喷硅油动作。

➢控制柜内线路具耐油性，应有线号套管，接地标志等，内部设置照明灯，以及电源插座，方便维修。

控制柜设置有排风散热装置。

➢采用彩色触摸屏人机界面对全焊接过程进行监控，当设备出现故障时，设备能自动停止并发出报警信号，故障位置人机界面显示。

报警设置器
控制盒上，能发出声音警告，控制柜上方设置三色状态指示灯（绿色：
工作状态；黄色：等待状态；红色：故障）。

➢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。

附录1：机器人系统介绍
1、机器人制造公司简介：
首钢莫托曼机器人有限公司（SGM）是专门从事工业机器人及其自动化生产线设计、制造及销售的中日合资公司。

公司成立于1996年8月23日，注册资金700万美元，由首钢总公司、日本株式会社安川电机和日本岩谷产业株式会社共同投资，总部位于北京经济技术开发区。

SGM主营日本安川MOTOMAN系列机器人产品，广泛应用于弧焊、点焊、涂胶、切割、搬运、码垛、喷漆、科研及教学。

SGM的产品遍布汽车、摩托车、家电、烟草、陶瓷、工程机械、矿山机械、物流、铁路机车等诸多行业。

为促进企业发展、提升行业知名度，SGM每年都会参展多
个大型行业应用展会。

SGM拥有一批优秀的工程设计、项目调试人员，在机器人工作站及各种大中型机器人自动化系统生产线的研发、制造、调试及运行维护等方面具有成熟经验和较高水平，在应用技术上获得了多项国家专利。

SGM在不断发展壮大的过程中不断提高系统设计的精准性，这大大提高了系统设备的使用可靠性。

SGM与日本安川在机器人应用技术上密切合作，每年派遣专业人员赴日研修，学习行业最新技术，日本安川的专业人员定期来华同中方员工作技术交流。

SGM可
以提供完善的解决方案和交钥匙工程，提供全方位的备品备件、系统的技术培训和优质的售后服务，成为广大用户坚实的后盾。

2、机器人系统分项介绍：
MOTOMAN SSA2000，配NX100高性能机器人控制器。

末
端有效负载3Kg,最大伸长范围达1390mm。

本系统所选用的机器人是日本株式会社安川电机
当今最先进的同轴电缆机器人，包括机器人本体，机
器人控制柜（NX100），示教盒三部分及供电电缆。

机器人系统具备如下先进特性或功能：
2.1机器人本体：
机器人采用的新型交流伺服电机驱动，具有结构紧凑、高输出、响应快、高可靠性等特点。

因此，使机器人本体更紧凑、更灵活，同时，具有了更大的运行空间和更好的稳定性，以及可以适应各种焊接工艺姿态的卓越性能。

机器人系统连接示意图
MOTOMAN-SSA2000机器人将焊丝、焊枪电缆和冷却水管内藏与机器人手比臂内，可以有效的消除焊枪电缆与工件周边设备的干涉。

没有电缆的干涉，机器人系统可以实现以前被人为比较困难的工件内部焊缝的焊接、连续焊接和圆周焊接功能。

焊接示意图片
送丝机构安装在最佳位置，焊枪电缆内藏与机器人手比臂内，焊丝送入焊
枪电缆内比较平直，可以有效提高送丝顺畅，提高焊接质量。

MOTOMAN-SSA2000机器人本体动作范围：
摆动功能: 能在空间(X-Y-Z)范围内任意设定摆动方式和参数。

2.2机器人控制柜（NX100）：
机器人控制柜（NX100）最多可控制36个轴。

附表二：【NX100控制柜技术规格】
2.3示教盒：
用于示教和设备维护的示教盒具有6.5″带触摸功能的彩色LCD显示屏，分辨率640X480。

采用图标、图画显示，操作与Windows类似，操作方法简单，容易掌握，屏幕显示的帮助向导功能协助操作者确认操作示教盒的步骤。

示教盒可以显著提高在工作现场对I/O信号的调试效率，可以在显示屏上编辑梯形图。

通过选用电弧检测功能，可以在焊接过程中监视焊接电压和电流。

示教盒图片
接口FC1/FC2用，RS-232C(通道) 应用弧焊、点焊、搬运、通用及其它
安全措施基本安全标准JIS(日本工业标准)
安全速度设定可实现
安全保护方式通过信号触发进行慢速再现
示教锁定模式示教过程中不允许操作再现操作盒
干涉监视领域S轴干涉监视(扇形)，立体空间干涉监视
自诊断功能
报警两个系统(轻故障，重故障)，故障分类
和数据显示
用户报警显示能显示周边设备报警信息
机械锁定对周边设备进行运行测试(机器人不动作) 门互锁MCCB置于“OFF”位时，可开安全门
维护功能累计运行时间显示
控制电源接通时间，伺服电源接通时间，再
现时间，操作时间，工作时间
报警显示报警内容及以往报警记录
输入/输出诊断可模拟使能/使不能的输出
工具常数校准使用校对模架，自动校准终端效应器的参数
编程功能编程方式菜单提示，人机对话方式
程序语言机器人语言：INFORMⅡ
动作控制关节运动、直线及圆弧插补、工具姿态控制速度设定功能
百分比设定(关节运动)，0.1mm/s设定(插
补)，角速度设定(工具姿态控制)
程序控制命令
跳转命令，调用命令，定时命令，机器人停
止，机器人工作中一些命令的执行
变量全程变量、局部变量
变量类型
字节型、整数型、双精度型、实数型、位置
型
输入/输出命令
离散输入/输出控制。

模拟输出控制，组方式
输入/输出处理
3. 清枪剪丝机构
剪丝清嘴装置对于机器人上长时间进行焊接的焊枪来说，是非常必要的。

进行剪丝清嘴
时，一般编制一个专门的程序。

当焊枪到达剪
丝位置后，自动控制送丝及剪丝动作。

当焊枪
到达清嘴位时，开关检测焊枪是否到位，锁定
焊枪后，由气缸推动旋转刀片对喷嘴内部粘附
的飞溅进行清理。

该装置放在机器人的一侧。

机器人可以最舒适的姿态进行剪丝和清嘴。

优点：
●清枪站的喷硅油装置采用了喷嘴喷射，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。

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

●在控制上清枪喷硅油装置仅需要一个启动信号，它就可以按照规定好的动作
顺序启动。

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

清枪前清枪后
附录2：焊接系统介绍
1、焊接电源：选用日本株式会社安川电机制造公司MOTOWELD-SR350全数字化
MIG/MAG焊机
/MAG焊接电源，工作站采用MOTOMAN公司MOTOWELD-SR350全数字逆变CO
2
焊枪配用MOTOMAN公司机器人专用空冷焊枪。

1.1焊接电源：
焊接电源采用日本安川电机生产的机器人专用
MIG/MAG焊接电源MOTOWELD-SR350；电气控制系统可以控
制焊接电源的启动与停止，与焊接电源配套实现焊接参数
的设置和程序化控制。

1.2送丝机：
采用四轮送丝机，保证送丝的稳定性，可靠性。

送丝机可以适应输送0.8、1.0、1.2、1.6mm的药芯和实心焊丝要求；最大送丝速度可达到22m/min；无级调速；可以调节送丝轮的压力满足各种焊丝对送丝压力的要求。

附属设备包括焊枪把持器（带防碰撞传感器）、管线支撑架、相关电缆及管线等。

1.3空冷焊枪：
焊枪采用MOTOMAN公司机器人专用空冷焊枪，空冷内喷式，保证焊枪在长时间工作环境下的使用性能。

1.4主要技术参数：
其它事项说明
1.设备运行环境
该产品应室内安装，放在避免阳光直射、避雨、干燥通风、无粉尘的环境中，尽量避免严重影响设备使用的气体蒸汽、化学沉积、霉菌及其它爆炸性、腐蚀性介质，并应远离剧烈震动和颠簸的场合。

电网电压波动：≤±10%（当电网频率为额定值时）
电网频率波动：≤±1% （当电网电压为额定值时）
周围空气温度范围焊接时 0℃～＋40℃
2．设备制造执行标准符合
GB8366－87 《电阻焊机通用技术条件》
ZBJ64008－88 《电阻焊机变压器通用技术条件》
ZBJ64023－89 《固定式点凸焊机》
ZBJ64005－88 《电阻焊机控制器通用技术条件》
3 . 制作及设备安装、调试
3.1.设备基础、配电柜由买方自制；
3.2.设备安装、调试由卖方负责，买方配合安装。

4. 技术服务
4.1. 整机质保期为终验收后12个月；在质保期期间，我方将免费提供相关技术服务。

4.2.设备最终验收后，设备的保修期为1年，免费提供零件及服务，服务应及时有效。

在接到用户故障信息后要求4工作小时内响应，3个工作日内到达甲方现场。

4.3. 我方将建立详细用户档案，当设备质量保证期过后，依然能提供广泛而优惠的技术支持、接受咨询及设备备件的供应。

5.提供的随机资料
5.1.设备总装示意图1 套；
5.2.设备说明书1 套；
5.3.备品备件及易损件清单1 份；
5.3.合格证1 份；
5.4.发货清单1 份
6.设备交货期、报价表、付款方式单位：万元
付款方式：1.合同生效后，预付50%货款；产品制作完成后再付45%货款，并发货；剩余5%货款作为质保金，6个月后的5个工作日付清剩余货款。

2.合同生效，预付款到后叁个月具备发货条件；
7.包装、运输
包装：简易/木箱包装；运输：（国内交货地）汽运。

8.验收及培训
9.1 验收
验收地点：卖方生产车间；
验收标准：按照技术协议的要求及国家有关标准进行，在规定时间内若因买方原因无法正常进行终验收项目，视为卖方设备已通过终验收。

9.2 培训
在验收期间，由卖方负责对买方的工程技术人员及操作工进行设备操作、维
护保养等方面的培训。