原创技术方案16:机器人火焰切割工作站技术方案

工业机器人培训 2021-07-28 14:43:52

一、工作站要求

1.1 用途及工艺要求:  

  • 用途:用于部分固定架体中板、活动架体中板及机头架中板的两侧焊接坡口切割(替代机加工),破碎机架板曲线坡口切割(替代机加工),机头架活动中板曲线切割;

  • 加工后需要加工或者切割的倒角;

  • 小型板材件重要外露倒角的切割;

  • 下料分厂遗漏的倒角的切割;

  • 下料分厂无法下料的工艺堵板的切割下料;

  • 提高大型结构件外露倒角的外观质量和坡口焊接质量,提高生产效率。

  • 切割对象:主要为低碳钢、合金钢等热轧中厚板。

  • 切割气体:丙烷、氧气。

  • 切割方式:机器人坡口切割采用轨道移动式。

1.2 技术参数及性能要求:

  • 有效切割宽度≥2米,有效切割长度0~10米 ;

  • 有效切割高度0~2米;

  • 有效切割厚度>100毫米;最大坡口角度>60°;

  • 轨道行程8.5米;

  • 火焰切割速度 100~800毫米/分钟。

  • 无工作台

  • 设备可以连续24 小时工作。

二、设备工作环境条件:

  • 工作电源: 三相交流380V 50HZ

  • 环境温度: -10~50℃,湿度≤80%

  • 周边环境: 通风良好,有轻微振动

  • 切割气体:燃气液化石油气或天然气+氧气

  • 管道燃气压力: 0.35~0.5 Mpa

  • 燃气最大流量: 120~150 m³/h

  • 管道氧气压力: 0.5Mpa

  • 管道压缩空气压力: 0.5~0.6 Mpa

三、机器人火焰切割工作站简介

3.1 工作站简述

本机器人工作站配置德国库卡KR 30 L16-2机器人(负载16KG,臂展3102mm),机器人滑台、火焰切割系统,支撑平台,电气控制系统等组成,能够实现对工件高效、可靠的自动切割。该系统结构紧凑,操作简便,降低工人劳动强度;切割表面光滑,不需要二次处理等优点。平台采用双工位布置,减少了工作间歇时间,切割废料统一有平台下的废料小车收集,提高了整个系统的连续性

3.2 机器人工作站布局: (图中尺寸仅供参考)

占地5米*13米

3.3 机器人工作站效果图

3.4 机器人工作站工作流程介绍

生产工艺流程:

  • 将要切割的工件放到切割平台上定位;

  • 启动机器人开始按预定的切割程序进行切割;

  • 待切割完成,将工件调离切割平台,再吊装下一个工件,

  • 启动机器人开始按预定的切割程序进行焊接;

  • 依此循环。

四、工作站配置清单

序号

名称

型号及配置

生产厂家

数量

备注

一、机器人系统

1

机器人本体

KUKA KR 30 L16-2

德国KUKA

1套


2

控制柜

KRC4

德国KUKA

1套


3

示教器

KCP

德国KUKA

1套


4

控制电缆

7m

德国KUKA

1根


5

机器人与控制柜间电缆

15m

德国KUKA

1根


6

机器人标准中文操作系统


德国KUKA

1本


7

系统联线总成


德国KUKA

1套


8

气管线吊挂平衡机构



1套


二、切割系统

1

自动点火装置


美国捷锐

1套


2

配气阀及附件


美国捷锐

1套


3

割枪及附件


美国捷锐

1套


三、周边设备

1

一维行走滑台

有效切割行程8.5M


1套


2

机器人底座



1套


四、系统控制设备

1

控制系统

外部控制盒、配线盒,


1套


五、安全防护装置

1

安全围栏



1套


五、主要设计产品

5.1 一维行走滑台:

1、机器人一维滑台的主要特点:

  • 机器人一维行走滑台主要由KUKA伺服马达驱动,精密直线导轨导向,精密齿轮齿条无间隙传动,可实现机器人快速平稳横移,同时设有坦克链导线装置、防飞溅挡光装置等;

  • 其机构合理,体积小,重量轻,可较大范围地扩展机器人的工作空间和防止机器人有干涉;

  • 机器人行走平稳,无明显的抖动和振动现象。

2、机器人一维滑台的机构示意图:

3、机器人一维滑台主要技术参数:

最大横移速度

10m/min

有效切割行程

8.5m

重复定位精度

± 0.2mm

5.2 切割平台及工装夹具(客户自制):

1、切割机器人工作站的切割平台的机构形式如下图所示:

此切割平台为柔性度较高的工作平台,可实现贵公司提供的工件规格的切割,工件由人工装夹定位;工件在切割平台上的装夹形式如下图:

工件为碳钢平板,其放置形式为水平放置,通过人工吊装至切割平台上并定位,由于工件较大和较重,只需要在三个方向进行定位即可,其定位方式如上图所示。

2、接渣盘:

采用该结构能有效的使切割废料快速进入小车中。

3、废料小车:

废料小车采用万向滚轮移动和抽取式镶入接渣盘底部,能快速的在机器人间歇时间内转移废渣。

5.3 火焰切割及其控制系统:

本方案所配火焰切割系统由火焰切割气路及控制系统、割炬和割炬装置、自动点火装置、割枪管线吊挂平衡机构等组成。火焰切割系统中的气体汇流排组件、控制电磁阀、自动点火装置、火焰割炬、割嘴等关键零部件选用美国捷锐公司产品。

1、火焰切割气路及控制系统

供气系统采用切割氧、预热氧、燃烧气三路供气方式。三路气体由汇流排分别把燃烧气及氧气集中,分别接入纵向三路供气总管,通过总管吊架接到主机的管路,由各自的压力表显示气压值,再经电磁阀进入主机,由分气排分配到割炬,通过割嘴实现气割钢板之目的。

具有多级气路切换功能,可以在预热阶段对工件进行氧化焰强预热,缩短预热时间。在切割阶段,将预热焰切换至中性焰,以保证切割质量。穿孔时能实现切割氧压力的逐级切换,从而避免割嘴因钢水飞溅而堵塞。

2、割炬装置

割炬装置是由割炬体、夹持器、手动调节阀、回火防止器、割嘴、管接头等组成,将割炬气路与工厂气源隔离,保证供气的稳定和安全。

所配割炬为美国捷锐公司产品,具有一体化冷却流量阀、安全型射吸混合器的优点。

配备适用于丙烷气体、不同切割厚度的割嘴,割嘴1#~5#各配备2套。

回火防止器

气体流量计

减压器

3、自动点火装置

本设备可以通过自动点火系统配合自动点火程序实现机器人自动点火。点火系统的点火枪位于工作台内侧,如发现回火防止器有堵塞现象应及时更换。

4、红外线指示器

配备红外线指示器,用于示教时使枪头准确定位,提高切割加工定位精度。

5、割枪管线吊挂平衡机构

割枪管线吊挂平衡机构的电缆气管设计布置合理,不得影响机器人的各种工作姿态。