工业机器人工作站系统集成常州机电工业机器人工作站系统集成主讲教师：汪励单元三 弧焊工作站焊接系统的设计 工业机器人工作站系统集成常州机电工作任务描述:掌握弧焊系统工作站的弧焊电源以及接口电路学习目标:通过本任务学习，应能：1.掌握机器人弧焊系统构建与特点。2.熟悉机器人弧焊系统的工作原理。3.掌握机器人与弧焊电源的接口电路。工业机器人工作站系统集成常州机电弧焊机器人一般较多采用熔化极气体保护焊（MIG焊、MAG焊、CO2焊）或非熔化极气体保护焊（TIG焊、等离子弧焊）方法。机器人弧焊系统主要包括弧焊电源、送丝机、焊枪、等。知识准备 工业机器人工作站系统集成常州机电一、弧焊电源的选型 知识准备 弧焊电源是用来对焊接电弧提供电能的一种专用设备。弧焊电源的负载是电弧，它必须具有弧焊工艺所要求的电气性能，如合适的空载电压，一定形状的外特性，良好的动态特性和灵活的调节特性等。1弧焊电源的类型弧焊电源有各种分类方法。按输出的电流分，有直流、交流和脉冲三类；按输出外特性特征分，有恒流特性，恒压特性和介于这两者之间的缓降特性三类。工业机器人工作站系统集成常州机电一、弧焊电源的选型知识准备 2弧焊电源的特点和适用范围(1) 弧焊变压器式交流弧焊电源 特点：将网路电压的交流电变成适于弧焊的低压交流电，结构简单，易造易修，耐用，成本低，磁偏吹小，空载损耗小，噪声小，但其电流波形为正弦波，电弧稳定性较差，功率因数低。适用范围：酸性焊条电弧焊、埋弧焊和TIG焊。(2) 矩形波式交流弧焊电源特点：网路电压经降压后运用半导体控制技术获得矩形波的交流电，电流过零点极快，其电弧稳定性好，可调节参数多，功率因数高，但设备较复杂、成本较高。适用范围：碱性焊条电弧焊、埋弧焊和TIG焊。(3) 直流弧焊发电机式直流弧焊电源工业机器人工作站系统集成常州机电一、弧焊电源的选型知识准备 2弧焊电源的特点和适用范围特点是：由柴（汽）油发动机驱动发电而获得直流电，输出电流脉动小，过载能力强，但空载损耗大，效率低，噪声大。适用范围：适用于各种弧焊。(4) 整流器式直流弧焊电源特点：将网路交流电经降压和整流后获得直流电，与直流弧焊发电机相比，制造方便，省材料，空载损耗小，节能，噪声小，由电子控制的近代弧焊整流器的控制与调节灵活方便，适应性强，技术和经济指标高。适用范围：适用于各种弧焊。(5) 脉冲型弧焊电源特点：输出幅值大小周期变化的电流，效率高，可调参数多，调节范围宽而均匀，热输入可精确控制，设备较复杂，成本高。适用范围：TIG、MIG、MAG焊和等离子弧焊 工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 机器人弧焊工作站选用MOTOMAN焊接机器人专用数字式逆变焊接电源RD350。 1RD350弧焊电源额定规格RD350的额定规格见表。RD350的额定规格焊接电源名称全功能逆变式脉冲气体保护焊机额定输入电压、相数VAC 380V10%，三相额定频率HZ50/60通用额定输入KVA18KW15输出电流范围A30350（根据焊丝粗细而有所不同）输出电压范围V1236（根据焊丝粗细而有所不同）额定使用率%60（以10分为周期）溶接法（焊接方法）_C02短路焊接、MAG/MIG短路焊接、脉冲焊接适用母材_普钢、不锈钢、铝送丝机构_初始设定为四轮机械伺服马达，也可以采用伺服焊接 使用的小惯量马达、印刷电路式伺服马达工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 1RD350弧焊电源额定规格送丝速度m/分1.518送丝速度减慢m/分3：C02短路焊接（可调整范围：1.56） 2：MAG/MIG短路焊接、脉冲焊接（可调整范围：14）编码器电缆m标准5、最大7（通过电缆延长单元，最大可大25米）保护气体调整时间秒大约20（可调整）预送气时间（起弧前的送气时 间）秒大约0.06（可调整）滞后气时间（熄弧后的送气时 间）秒大约0.5（可调整）粘丝防止时间秒大约0.2（可调整）侦测电压（选型）V波峰值22020%（为全波整流波线）外形尺寸（宽进深高）mm371645600（不包括螺丝及吊环螺栓等起部分）质量kg大约67焊接电压设定方法_通过自动/个别按钮切换接触起弧功能D-2参数选择2、3、4，进行有效设定使用者内容文件数3个；D-1参数选择11时，进行面板/机器人切换电流、电压波形控制的调整可通过使用者内容中的P参数进行调整机器人接口有工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 1RD350弧焊电源额定规格输出设定（模拟量指令输入）V014（在面板上显示所设定的电压、电流以及送丝速 度）异常信号的输出向机器人侧输出断弧信号（异常内容将在面板上显示出 来）电弧监视用的输出向机器人侧输出电流/电压相应信号。此外，还包括模 拟量仪表用输出端子台保护气压力调整器用加热电源无工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 2RD350弧焊电源容量配备及接线规格焊接电源的额定输入电压为 三相380V/400V，应尽可能使用稳定的电源电压，电压波动范围在额定输入电压值 10% 以上时，将不能满足所要求的焊接条件，还会导致焊接电源出现故障。为了安全起见，每个焊接电源均须安装无保险管的断路器或带保险管的开关；母材侧电源电缆必须使用焊接专用电缆，并避免电缆盘 卷，否则因线圈的电感储积电 磁能量，二次侧切断时会产生巨大的电压突波，从而导致电源出现故障。工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 2RD350弧焊电源容量配备及接线规格电源容量配备及接线规格见表 电源容量配备及接线规格配电设备容量（KVA）20保险管额定电流（A）45（额定电压380V）输入侧电缆(mm2)14以上母材侧电缆(mm2)60以上接地电流（mm2）14以上工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 3RD350弧焊电源电气系统接线(1) 电源侧接线电源侧接线如图所示。电源线及接地线连接在焊接电源背面的输入端子台上，线缆规格要符合表的规定。(2) 焊接侧接线焊接侧接线如图所示。 焊接电缆 焊枪与电源输出端子（+）之间接线。 母材侧电缆 母材与输出电源（-）之间接线。 焊接电压检出线 母材与插口CON7之间接线。如果不连接焊接电压检出线，将会出现错误提示Err702（电压检出线异常），致使无法焊接。工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 3RD350弧焊电源电气系统接线(3) 控制电缆接线各种控制电缆与焊接电源背面的插口相连接，如图所示。 将机器人控制柜的控制电缆与插口CON3相连接。 将送丝机构的马达电缆与插口CON4相连接。 将送丝机构的编码器电缆与插口CON5相连接。 工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 3RD350弧焊电源电气系统接线焊接电源背面接线 工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 3RD350弧焊电源电气系统接线(4) 接地为了安全使用，在焊接电源背面下部设计了接地端子，使用14mm2以上的电缆按D种接地施工接线。母材侧的接地如图2“焊接电源正面接线”所示，对母材侧单独接地（D 种接地施工）。如果没有接地线，在母材中会产生电压，从而引起危险。工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 3RD350弧焊电源电气系统接线焊接电源正面接线 工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 4焊接电压检出线的接线(1) 单台焊接电源单工位焊接在进行焊接电压检出线的接线作业时，务必严格遵守以下各项内容。否则焊接时飞溅量可能会增加。 焊接电压检出线应连接到尽可能靠近焊接处。 尽可能将焊接电压检出线与焊接输出电缆分开，间隔至少保持在100mm 以上。 焊接电压检出线的接线须避开焊接电流通路。工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 4焊接电压检出线的接线(2) 单台焊接电源多工位焊接采用多工位焊接时，如图 “多工位焊接时焊接电压检出线的连接”所示，将焊接电压检出线连接到距离焊接电源最远的工位。多工位焊接时焊 接电压检 出线的连接 工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 4焊接电压检出线的接线(3) 多台焊接电源单工位焊接使用多台焊接电源进行焊接时，如图所示。将各自母材侧焊接输出电缆配至焊接工件附近；母材侧电压检 出线须避开焊接电流通路进行接线，尤其是焊接输出电缆A电压检 出线B、焊接输出电缆B电压检 出线A，至少保持100mm以上的距离。多台焊接电源焊接时焊 接电压检 出线的连接工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 5焊焊接保护护气系统统的连连接(1) 混合气及二氧化碳气体保护焊 确认气体的质量及所使用的气瓶的种类无误。清除气瓶安装口的杂物，安装上二氧化碳气体、混合气体（MAG 气体）及氩气兼用的压力调整器。 送丝机构附带的气体软管与压力调整器的出口相联接，使用管夹以确保气管切实连接。 使用二氧化碳气体保护焊时，压力调整器加热所需要的电源为AC100V。(2) 焊接用气体与气瓶的注意事项气瓶属于高压容器，一定要妥善安放。气体调整器的安装要根据相应的“使用说明书”小心操作。工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 5焊焊接保护护气系统统的连连接 气瓶的放置场所 要将气瓶安放在指定的“气体容器放置地点”并且要避免阳光直射。必须放置于在焊接现场时，一定要把气瓶垂直立放使用气瓶固定板并加以固定，以免翻倒。同时，要避免焊接电弧的辐射及周围其它物体的热影响。 气瓶的种类 盛放二氧化碳气体的气瓶一般分为两种：一种是“非虹吸式”，一种是“虹吸式”。如果将附带的二氧化碳气体压力调整器直接安装在虹吸式气瓶上，瓶内物质将以液态形式进入气体压力调整器，从而使减压装置出现故障，无法正常工作。另外，在压力异常高时安全阀则会动作，此时应马上停止使用，并查找原因，以避免事故的发生。 焊接保护气的质量 用于保护电弧的混合气体、二氧化碳气体及氩气中有工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 5焊焊接保护护气系统统的连连接水分或杂质时，会造成焊接质量下降，因此，须使用含水分少的高纯度气体。混合气体：使用80%氩气+20%二氧化碳的混合气体（MAG气体）。混合气体的混合比例恒定，有利于焊接质量的稳定性。特别是使用脉冲焊接时，氩气的比例少于80%时，脉冲焊接的质量将难以得到保证。二氧化碳气体：使用“焊接专用”二氧化碳气体或与JIS-K1106 第3种（水分含有率在0.005%以下或更少)同等以上的二氧化碳气体。如果二氧化碳气体中水分过多，则会导致出现焊接缺陷，甚至还可能在气体调整器中出现结冰现象，从而影响保护气的流出。工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 5焊焊接保护护气系统统的连连接 气体压力调整器 气体压力调整器兼作流量计使用，应与所使用的保护气相匹配。气体压力调整器的示例见表。气体压力调整器规格适合气体备注FCR-2505ACO2、MAG仪表：二次压力显示、兼用于显示流量；加热：AC100V、 190WFCR-225CO2、MAG、Ar仪表：一次压力显示，浮球式流量计。加热：AC100V、190W工业机器人工作站系统集成常州机电二、数字式逆变焊接电源RD350 知识准备 6焊焊接准备备焊接准备的步骤见表。焊接准备步骤序 号项目内