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1、路漫漫其修远兮,吾将上下而求索19 五月 2023机器人焊接工作站初级培训教材路漫漫其修远兮,吾将上下而求索第一章 机器人焊接系统 1.1 机器人系统 1.2 焊接系统 1.3 周边设备 1.4 安全设备 1.5 其他附件 第二章 库卡 smartPAD 2.1 smartPAD介绍 2.2 smartHMI操作界面 2.3 状态栏 2.4 用户组 2.5 零点和TCP校正第三章 机器人操作与基本运动编程 3.1 机器人坐标系 3.2 文件管理 3.3 程序操作 3.4 编程指令第四章 焊接程序编程 4.1 焊接运行方式 4.2 编程指令 4.3 电弧跟踪的应用 第五章 接触寻位 5.1 寻位
2、原理 5.2 寻位时注意事项 5.3 操作步骤 5.4 编程指令第六章 系统日常维护及保养 6.1 日检查及维护 6.2 周检查及维护 6.3 月检查及维护 6.4 KR C4 保养目录路漫漫其修远兮,吾将上下而求索第一章 机器人焊接系统 KUKA机器人焊接系统主要包括机器人系统焊接系统 周边设备 安全设备其他附件组成kuka焊接工作站路漫漫其修远兮,吾将上下而求索1.1 机器人系统1 机械手 2 机器人控制器（标准柜）3 手持式编程器 4 连接电缆机器人系统包括机器人本体、机器人控制柜及示教盒组成。高柜小型柜路漫漫其修远兮,吾将上下而求索机器人C4控制柜系统内部概览1.电源滤波器 2.总开关
3、 3.CSP 4.控制系统 PC 机 5.驱动电源（轴7和8的驱动调节器选项）6.4 至 6号轴驱动调节器 7.1至3号轴驱动调节器 8.制动滤波器 9.CCU 10.SIB/SIB 扩展型 11.保险元件 12.蓄电池 13.接线面板 14.滚轮安装组件（选项）19.库卡 smartPAD标准柜1 接线板 11 CSP2 蓄电池 12 控制系统 PC 机3 保险元件 Q3 13 制动滤波器 K24 保险元件 Q13 14 驱动电源 KPP G1 5 总开关 15 驱动调节器 KSP T16 内部风扇 16 驱动调节器 KSP T27 驱动调节器 KSP T12 17 SIB/SIB 扩展型8
4、 驱动调节器 KSP T11 18 CCU 路漫漫其修远兮,吾将上下而求索C4控制柜后面概览1.KSP/KPP 散热器 2.制动电阻3.热交换器4.外部风扇5.低压电源件1 外部风扇 2 低压电源件 3 制动电阻 4 热交换器5 电源滤波器路漫漫其修远兮,吾将上下而求索C4控制柜显示面板路漫漫其修远兮,吾将上下而求索C4标准控制柜PC 机接口1.DC 24 V 电源插头 X961 2.PC 风扇的 X962 插头 3.现场总线卡插座 1 至 7 4.LAN 双网卡 DualNIC：库卡控制器总线 5.LAN 双网卡 DualNIC：库卡系统总线（6、7）.4 USB 2.0 端口 8.DVI-
5、I（支持 VGA，借助 DVI-VGA 适配器）。9.4 USB 2.0 端口 10.板载 LAN 网卡：库卡选项网络接口 11.板载 LAN 网卡：KUKA Line Interface（库卡线路接口）路漫漫其修远兮,吾将上下而求索C4控制柜冷却循环回路1.外部风扇空气入端 6.热交换器空气出口2.低压电源件冷却器 7.电源滤波器空气出口3.KPP 空气出口 8.热交换器4.KSP 空气出口 9.KPC 进气道5.KSP 空气出口 10.电脑风扇1 外部风扇 2 侧面热交换器 3 上部热交换器 4 侧面空气出口5 风扇 KPP_SR 和 KSP_SR.6 低压电源件风扇7 电脑风扇路漫漫其修
6、远兮,吾将上下而求索1.2 焊接系统 焊接系统包括焊接电源、送丝机构、电缆总成、焊枪。送丝机焊枪枪缆路漫漫其修远兮,吾将上下而求索周边设备主要有行走龙门架（13 轴），工件旋转头尾架变位机或L型变位机，工装夹具，机器人行走的地轨等组成。周边设备需根据被焊工件的情况选定。行走龙门架（13 轴）x轴Y轴Z轴根据产品大小，选择适当的行程1.3 周边设备路漫漫其修远兮,吾将上下而求索L 型变位倾翻：355旋转：355倾翻式变位机倾翻：-15-100旋转：355头尾架变位旋转：355根据工件种类设计合适的工装夹具，在变位机上使用变位机路漫漫其修远兮,吾将上下而求索1.4 安全设备安全设备主要有安全围栏、
7、安全光栅等组成。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索1.5 其他附件其他附件包括防碰撞、清枪剪丝机构、除尘设备等。防碰撞碰撞的作用：减轻机器人及焊枪碰到工件因撞击所造成的损坏程度。原理：防碰撞实际上为一常闭触点，当碰撞发生时，由于焊枪偏离正常位置而导致常闭触点断开，信号返回控制系统，机器人停止运行。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索清枪站清枪装置 用以保持焊枪喷嘴内的清洁，使保护气对焊接的焊缝有比较好的保护，从而保证焊缝的质量。喷硅油装置 目的在于使焊接飞滅与焊枪喷嘴的粘接力降低，以利于清枪装置对焊枪内焊接飞溅物的清除。剪丝装置 焊接系统中采用了自动寻位功能，必须借助自动剪丝装置保证焊丝的干伸长。保证焊
8、丝的起弧质量，即：容易起弧、起弧稳定。借助剪丝装置，可以保证焊丝在任何焊接位置有一致的干伸长度，明显地提高示教目点的位置精度。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索第二章 库卡 smartPAD功能：smartPAD 是用于工业机器人的手持编程器。smartPAD 具有工业机器人操作和编程所需的各种操作和显示功能。smartPAD 配备一个触摸屏：smartHMI 可用手指或指示笔进行操作。无需外部鼠标和外部键盘。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索2.1 面板介绍正面：路漫漫其修远兮,吾将上下而求索正面面板说明路漫漫其修远兮,吾将上下而求索路漫漫其修远兮,吾将上下而求索操作步骤拔下：1.按用来拔下 sma
9、rtPAD 的按钮。smartHMI 上会显示一个信息和一个计时器。计时器会计时 30 秒。在此时间内可从机器人控制器上拔下 smartPAD。2.从机器人控制器上拔下 smartPAD。如果在计时器计时期间没有拔下 smartPAD，则此次计时失效。可任意多次按下用于拔下的按钮，以再次显示计时器。插入：将 smartPAD 插入机器人控制器。可随时插入smartPAD。前提：与拔出的 smartPAD 类型相同。插入 30 秒后，紧急停止和确认开关再次恢复功能。将自动重新显示 smartHMI。（可能需要 30 秒以上）插入的 smartPAD 会应用机器人控制器的当前运行方式。取下和插入
10、smartPAD路漫漫其修远兮,吾将上下而求索更换运行方式操作步骤1.在smartPAD 上转动用于连接管理器的开关。连接管理器随即显示。2.选择运行方式。3.将用于连接管理器的开关再次转回初始位置。所选的运行方式会显示在 smartPAD 的状态栏中。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索手动运行机器人说明手动运行机器人分为 2 种方式：笛卡尔式运行：TCP 沿着一个坐标系的轴正向或反向运行。与轴相关的运行：每个轴均可以独立地正向或反向运行。有 2 个操作元件可以用来运行机器人：运行键3D 鼠标路漫漫其修远兮,吾将上下而求索调用主菜单操作步骤点击 smartPAD 上的主菜单按键。窗口主菜单打开，会
11、总是显示上次关闭窗口时的视图。说明主菜单窗口属性：左栏中显示主菜单。用箭头触及一个菜单项将显示其所属的下级菜单（例如配置）。视打开下级菜单的层数多少，可能会看不到主菜单栏，而是只能看到下级菜单。右上箭头键重新显示上一个打开的下级菜单。左上 Home 键显示所有打开的下级菜单。在下部区域将显示上一个所选择的菜单项（最多 6 个）。这样能直接再次选择这些菜单项，而无须先关闭打开的下级菜单。左侧白叉关闭窗口。图片见下图路漫漫其修远兮,吾将上下而求索主菜单键主菜单显示路漫漫其修远兮,吾将上下而求索键盘 smartPAD 配备一个触摸屏：smartHMI 可用手指或指示笔进行操作。smartHMI 上有
12、一个键盘可用于输入字母和数字。smartHMI 可识别到，什么时候需要输入字母或数字并自动显示键盘。键盘只显示需要的字符。例如如果需要编辑一个只允许输入数字的栏，则只会显示数字而不会显示字母。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索面板背面背面：1.确认开关 2.启动键（绿色）3.确认开关 4.USB 接口 5.确认开关 6.型号铭牌路漫漫其修远兮,吾将上下而求索背面面板说明路漫漫其修远兮,吾将上下而求索2.2操作界面 KUKA smartHMI路漫漫其修远兮,吾将上下而求索操作界面说明路漫漫其修远兮,吾将上下而求索路漫漫其修远兮,吾将上下而求索2.3 状态栏 状态栏显示工业机器人特定中央设置的状态。多
13、数情况下通过触摸就会打开一个窗口，可在其中更改设置。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索状态栏说明路漫漫其修远兮,吾将上下而求索提交解释器的状态显示路漫漫其修远兮,吾将上下而求索驱动装置路漫漫其修远兮,吾将上下而求索程序运行方式路漫漫其修远兮,吾将上下而求索2.2.5 确定 3D 鼠标定位 说明 3D 鼠标可按用户所在地进行调整适配，以使 TCP 的移动方向与 3D 鼠标的偏转动作相适应。用户所在地以角度为单位给出。该角度数据的参照点是机床基座上的接线盒。机器人或轴的位置无关紧要。默认设置：0。这相当于一位操作人员站在接线盒的对面。在切换成自动化外部运行方式时，3D 鼠标自动定位为 0。路漫漫其修远
14、兮,吾将上下而求索操作步骤1.打开窗口手动移动选项并选择选项卡Kcp 项号。2.将 smartPAD 拉到用户所在地相应的位置上。（步距刻度=45)3.关闭窗口手动移动选项。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索2.4用户组操作步骤说明默认密码为“kuka”。新启动时将选择默认用户组。如果要切换至 AUT（自动）运行方式或 AUT EXT 运行方式（外部自动运行），则机器人控制器将出于安全原因切换至默认用户组。如果希望选择另外一个用户组，则须此后进行切换。如果在一段固定时间内未在操作界面进行任何操作，则机器人控制系统将出于安全原因切换至默认用户组。默认设置为 300 秒。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索
15、用户组在库卡系统软件（KSS）中，视用户组的不同有不同功能可供选择。共有下列用户组:路漫漫其修远兮,吾将上下而求索2.5 零点和TCP校正1.在主菜单中选择投入运行 调整 EMD 带负载校正 首次调整。一个窗口自动打开。所有待零点标定轴都显示出来。编号最小的轴已被选定。2.取下接口 X32 上的盖子。3.将 EtherCAT 电缆连接到 X32 和零点标定盒上。4.从窗口中选定的轴上取下测量筒的防护盖。（翻转过来的 SEMD 可用作螺丝刀。）5.将 SEMD 拧到测量筒上。6.将测量导线接到 SEMD 上。可以在电缆插座上看出导线应如何绕到 SEMD 的插脚上。7.如果未进行连接，则将测量电缆
16、连接到零点标定盒上。8.点击校正。9.按下确认开关和启动键。10.将测量导线从 SEMD 上取下。然后从测量筒上取下 SEMD，并将防护盖重新装好。11.对所有待零点标定的轴重复步骤 4 至 10。12.关闭窗口。13.将 EtherCAT 电缆从接口 X32 和零点标定盒上取下。零点校正路漫漫其修远兮,吾将上下而求索TCP校正操作步骤1.在主菜单中选择投入运行 测量 工具 XYZ 4 点。2.为待测量的工具给定一个号码和一个名称。用继续键确认。3.用 TCP 移至任意一个参照点。点击测量。点击是回答安全询问。4.用 TCP 从一个其他方向朝参照点移动。点击测量。点击是回答安全询问。5.把第
17、步重复两次。6.输入负载数据。（如果要单独输入负载数据，则可以跳过该步骤。）7.用继续键确认。8.在需要时，可以让测量点的坐标和姿态以增量和角度显示（以法兰坐标系为基准）。为此按下测量点。然后通过退回返回到上一个视图。9.或者：点击保存，然后通过关闭图标关闭窗口。或：按下ABC 2 点法或ABC 世界坐标法。迄今为止的数据被自动保存，并且一个可以在其中输入工具坐标系姿态的窗口自动打开。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索第三章 机器人操作与基本运动编程机器人操作3.1 机器人坐标系在机器人控制系统中定义了下列笛卡尔坐标系：世界 ROBROOT基础工具路漫漫其修远兮,吾将上下而求索3.1.1 世界坐标
18、系 世界坐标系（大地坐标系）世界坐标系是一个固定定义的笛卡尔坐标系，是用于ROBROOT 坐标系和基础坐标系的原点坐标系。在默认配置中，世界坐标系位于机器人足部。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索3.1.2 ROBROOT（关节坐标系）ROBROOT 坐标系是一个笛卡尔坐标系，固定位于机器人足部。它可以根据世界坐标系说明机器人的位置。在默认配置中，ROBROOT 坐标系与世界坐标系是一致的。用$ROBROOT 可以定义机器人相对于世界坐标系的移动。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索3.1.3基础（工件坐标）基础坐标系是一个笛卡尔坐标系，用来说明工件的位置。它以世界坐标系为参照基准。在默认配置中，基础坐
19、标系与世界坐标系是一致的。由用户将其移入工件。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索3.1.4工具（工具坐标）工具坐标系是一个笛卡尔坐标系，位于工具的工作点中。在默认配置中，工具坐标系的原点在法兰中心点上。（因而被称作法兰坐标系。）工具坐标系由用户移入工具的工作点。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索坐标系之间旋转关系旋转关系：路漫漫其修远兮,吾将上下而求索3.2文件管理3.2.1 新建程序：说明：在应用人员用户组中不可选择模板。将默认生成一个“模块”类型的程序。操作步骤1.在目录结构中选定要在其中建立程序的文件夹，例如文件夹程序（不是在所有的文件夹中都能建立程序）。2.按下新建。3.仅限于在专家用户组中：
20、窗口选择模板将自动打开。选定所需模板并用OK确认。4.输入程序名称，并点击 OK 确认。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索新建程序显示界面1.标题行 2.目录结构 3.文件清单 4.状态行路漫漫其修远兮,吾将上下而求索3.3程序操作选择或打开程序可以选择或打开一个程序。之后将显示出一个编辑器和程序，而不是导航器。程序已选定：语句指针将被显示。程序可以启动。可以有限地对程序进行编辑。选定的程序尤其适用于应用人员用户组进行编辑的情况。例如：不允许使用多行的 KRL 指令（例如 LOOP ENDLOOP）。在取消选择时，无需回答安全提问即可应用更改。如果对不允许的更改进行了编程，则会显示出一则故障信息。
21、程序已打开：程序不能启动。程序可以编辑。打开的程序尤其适用于专家用户组进行编辑的情况。关闭时会弹出一个安全询问。可以应用或取消更改。区别路漫漫其修远兮,吾将上下而求索程序界面路漫漫其修远兮,吾将上下而求索3.4编程指令 机器人运动方式KUKA机器人有PTP(点到点）、LIN(直线)、CIRC（圆弧）、样条运动四种基本的运动方式。3.4.11）点至点（PTP）运动方式 机器人沿最快的轨道将引至目标点。一般情况下最快的轨道并不是最短的轨道，也就是说并非直线。因为机器人轴进行回转运动，所以曲线轨道比直线轨道进行更快。无法事先知道精确的运动过程。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索机器人运行方式2）LIN
22、运动方式 机器人沿一条直线以定义的速度将 TCP 引至目标点。3）CIRC 运动方式机器人沿圆形轨道以定义的速度将 TCP 移动至目标点。圆形轨道是通过起点、辅助点和目标点定义的。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索机器人运行方式4）轨迹逼近 轨迹逼近的意思是：将不会精确移至程序编定的点。圆滑过渡是一个选项，可在进行运动编程时选择。当在运动指令之后跟着一个触发预进停止的指令时，无法进行圆滑过渡。PTP 运动时的轨迹逼近 TCP 离开可以准确到达目标点的轨道，采用另一条更快的轨道。进行运动编程时将确定至目标点的距离，TCP 最早允许在此距离处离开其原有轨道。当发生轨迹逼近的 PTP 运动时，轨迹曲线不
23、可预见。而且，滑过点在轨道的哪一侧经过也无法预测。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索机器人运行方式LIN 运动时的轨迹逼近 TCP 将离开其上有应精确移至的目标点的轨道，在一条更短的轨道上运行。进行运动编程时将确定至目标点的距离，TCP 最早允许在此距离处离开其原有轨道。CIRC 运动时的轨迹逼近 TCP 将离开其上有应精确移至的目标点的轨道，在一条更短的轨道上运行。进行运动编程时将确定至目标点的距离，TCP 最早允许在此距离处离开其原有轨道。精确移至辅助点。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索机器人运行方式5）LIN 和 CIRC 运动的方向导引 TCP 在运动的起始点和目标点处的方向可能不同。起始方
24、向可能以多种方式过渡到目标方向。在 CP 运动编程时必须选择一种方式。LIN 恒定的方向LIN 姿态引导路漫漫其修远兮,吾将上下而求索机器人运行方式CIRC 恒定的方向CIRC 姿态引导路漫漫其修远兮,吾将上下而求索3.4.2程序指令操作步骤路漫漫其修远兮,吾将上下而求索指令界面PTP路漫漫其修远兮,吾将上下而求索指令界面LIN路漫漫其修远兮,吾将上下而求索指令界面CIRC路漫漫其修远兮,吾将上下而求索状态指令菜单坐标选择说明1路漫漫其修远兮,吾将上下而求索状态指令菜单说明2路漫漫其修远兮,吾将上下而求索第四章 焊接程序编程4.1 焊接运行方式说明以一个工件为例通过两条焊缝来解释焊接流程。一条
25、焊缝必须至少由以下部分组成：路漫漫其修远兮,吾将上下而求索焊接运行方式说明路漫漫其修远兮,吾将上下而求索焊接流程 一段式焊缝需要以下焊接指令：分为几段的焊缝则需要以下焊接指令：路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2 编程指令4.2.1 引弧指令 ARCon操作步骤：选择菜单序列指令 ArcTech ARC 开。说明：指令ARC 开包含至引燃位置（=目标点）的运动以及引燃、焊接、摆动参数、焊接速度。引燃位置无法轨迹逼近。电弧引燃并且焊接参数启用后，指令ARC 开结束。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.1 引弧指令 ARCon 菜单介绍路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.2 ARC SWITC
26、H 操作步骤：选择菜单序列指令 ArcTech ARC SWITCH。说明：指令ARC SWITCH用于将一个焊缝分为多个焊缝段。一条ARC SWITCH指令中包含其中一个焊缝段中的运动、焊接以及摆动参数。始终轨迹逼近目标点。对最后一个焊缝段必需使用指令ARC 关。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.2 ARC SWITCH 菜单介绍路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.3 ARC 关操作步骤：选择菜单序列指令 ArcTech ARC 关。说明：ARC 关在终端焊口位置（=目标点）结束焊接工艺过程。在终端焊口位置填满终端弧坑。终端焊口位置无法轨迹逼近。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.3
27、 ARC 关 菜单介绍路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.4 引燃参数说明：图1路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.5 焊接参数说明：图2路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.6 摆动参数说明：图3路漫漫其修远兮,吾将上下而求索焊接摆动说明预设定的摆动图形有 4 个：三角形、梯形、不对称梯形和螺旋形。摆动图形的形状和焊接速度有关。焊接速度越高，摆动图形的轨迹逼近就越强。摆动图形的形状还取决于用户为摆动长度和振幅设定的数值。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索预设定的摆动图形路漫漫其修远兮,吾将上下而求索预设定的摆动图形路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.7 选项窗口说明：坐标系 图4路漫漫其修
28、远兮,吾将上下而求索4.2.8 选项窗口：移动参数(LIN,CIRC)图5路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.2.9 终端焊接参数说明 图6路漫漫其修远兮,吾将上下而求索4.3 电弧跟踪运用 电弧跟踪（ArcSense）是机器人弧焊应用当中，在中厚板领域最为基本的功能之一，能够在实际焊接过程当中很好的解决由于拼点、焊接变形带来的位置误差。1，摆动幅度2，摆动长度3，允许最大偏差量路漫漫其修远兮,吾将上下而求索ArcSense 功能的原理工作原理：1，通过焊接期间电弧的有效电流，结合摆动过程实时纠正示教轨迹与实际轨迹中心的偏差 2，在1段到第2段显示的是焊缝开端最初的5至15个摆动周期 3，第3段
29、表示激活的电弧跟踪过程路漫漫其修远兮,吾将上下而求索ArcSense 功能的硬件构成 1，数据线接口 X31 2，地线接口 3，电源的焊接电缆输入端 4，至机器人的焊接电缆输出端路漫漫其修远兮,吾将上下而求索KUKA 电弧跟踪系统电气联线图示1，控制柜2，至电源的焊接电缆3，ArcSense 分流器箱4，至机器人的焊接电缆 5，机器人6，位于机器人端的RDC7，数据线 X21-X318，接地线 路漫漫其修远兮,吾将上下而求索电弧跟踪功能的开启与关闭 跟踪功能的启用与关闭，在程序编制中都很简单，只需要在ArcSense的按钮出选出来或者选成空格，即可快速实现电弧跟踪功能的切换路漫漫其修远兮,吾将上下而求索跟踪相关参数设定一1、摆动类型 2、摆动角度，如果选择跟踪摆动则无效