激光焊接机器人系统通用技术条件(T-CWAN 0081—2023).pdf

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1、 ICS 25.160.30 CCS J 64 团体标准 T/CWAN 00812023 激光焊接机器人系统通用技术条件 General technical requirements for laser welding robot system 2023-08-28 发布 2023-09-01 实施 中国焊接协会 发 布 T/CWAN 00812023 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 系统分类.2 5 主要性能参数.2 6 技术要求.3 7 试验规则.8 8 标志.10 9 包装储运.10 T/CWAN 00812023 II 前言 本文件按

2、照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国焊接协会焊接设备分会专家工作委员会提出。本文件由中国焊接协会归口。本文件起草单位：哈尔滨工大焊接科技有限公司、深圳市联赢激光股份有限公司、江苏北人智能制造科技股份有限公司、南京辉锐光电科技有限公司、深圳市智流形机器人技术有限公司、唐山松下产业机器有限公司、无锡汉神电气股份有限公司、沈阳华维激光设备制造有限公司、昆山华恒焊接股份有限公司、南京英尼格玛工业自动化技术有限公司、山东启航新纪元智能装备科技有限公司、山东奥太电气有限公司、埃夫特智能装备股份有限公司、广东镱宝电机有限公司、深圳市瑞凌实业集

3、团股份有限公司、湖南中南智能激光科技有限公司、中国焊接协会焊接设备分会。本文件主要起草人：陈彦宾、卢国杰、林涛、齐欢、姜梦、商大伟、陈清阳、李宪政、闫志伟、牛增强、何晓阳、何洪韧、丁健、董巍、付玉俭、孙润生、尚旭冉、刘付建忠、魏占静、杨漾、林泳、陈曦、陈兴、李新松。T/CWAN 00812023 1 激光焊接机器人系统通用技术条件 1 范围 本文件规定了激光焊接机器人系统（工作站）的分类、主要性能参数、技术要求、试验规则、标志、包装储运等内容。本文件适用于采用激光焊接机器人作为执行机构的激光焊接系统（工作站）。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

4、其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 2893 安全色 GB 2894 安全标志及其使用导则 GB 7247.1 激光产品的安全 第1部分：设备分类、要求 GB 11291.1 工业环境用机器人 安全要求 第1部分：机器人 GB 19517 国家电气设备安全技术规范 GB 50169 电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范 GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 4768 防霉包装 GB/T 4879 防锈包装 GB/T 5048 防潮包装 GB/T 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第1部

5、分：通用技术条件 GB/T 8118 电弧焊机通用技术条件 GB/T 12642 工业机器人 性能规范及其试验方法 GB/T 12643 机器人与机器人装备 词汇 GB/T 12644 工业机器人 特性表示 GB/T 13306 标牌 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 15313 激光术语 GB/T 15579.1 弧焊设备 第1部分：焊接电源 GB/T 16977 机器人与机器人装备 坐标系和运动命名原则 GB/T 18490.1 机械安全 激光加工机 第1部分：通用安全要求 GB/T 19876 机械安全 与人体部位接近速度相关的安全防护装置的定位 T/CWAN 0

6、0812023 2 GB/T 20722 激光加工机器人 通用技术条件 GB/T 39463 工业机器人电气设备及系统 通用技术条件 GB/Z 19397 工业机器人 电磁兼容性实验方法和性能评估准则 指南 JB/T 8896 工业机器人 验收规则 3 术语和定义 GB/T 12643、GB/T 15313及GB/T 15579.1界定的术语和定义适用于本文件。4 系统分类 4.1.1 激光焊接机器人系统（包括激光自熔焊、激光填丝焊、激光熔钎焊、远程激光焊等）。4.1.2 激光电弧复合焊接机器人系统。4.2.1 单机器人激光焊接系统。4.2.2 多机器人激光焊接系统。5 主要性能参数 5.1

7、系统轴数（联动轴与非联动轴总和）。5.2 外形尺寸及重量。5.3 动力源参数及总功率。5.4 激光器最大输出激光功率。5.5 激光器激光波长。5.6 激光器输出光路数量。5.7 激光器光束质量。5.8 光纤纤芯直径。5.9 光纤接口类型。5.10 激光头可承受最大激光功率。5.11 激光头准直焦距。5.12 激光头聚焦焦距。5.13 机器人本体轴数。5.14 机器人额定负载。5.15 机器人重复定位精度。5.16 机器人动作半径。T/CWAN 00812023 3 5.17 机器人空走速度。5.18 机器人重复轨迹精度。5.19 机器人定位稳定时间。5.20 变位机轴数及结构形式。5.21 移

8、动装置轴数及结构形式。6 技术要求 6.1.1 产品使用条件 a）环境条件：环境温度：545；温度变化：最大1.1/min；环境湿度：80%RH，没有凝露；振动：加速度0.5g；b）电源要求：电压波动在 10%范围内。6.1.2 产品应符合本标准规定。6.1.3 产品外购件应符合技术文件要求。6.1.4 产品应布局合理、操作简便、造型美观、便于维修。6.1.5 外露器件和电气线路的防护 外露器件和电气线路的防护应符合GB 50169的规定。电气线路要用具有柔性防飞溅功能的套管防护，外露电气元器件防护采用防飞溅护板隔离，防止焊接飞溅的粘附，机器人的管线包应固定可靠，避免发生刮绕、拉扯、磨损现象。

9、6.1.6 产品不得有漏油现象。6.1.7 产品颜色应美观、协调、表面光洁，不应有漏漆、起皮、脱落等缺陷。6.1.8 产品应具备激光焊接专用软件包。本标准定义的激光焊接机器人系统基本组成如图1所示，包括机器人运动系统、激光焊接系统辅助装置。其中机器人运动系统包括：机器人本体、控制系统、示教器，移动装置（选配）和焊接变位机（选配）；激光焊接系统包括：激光器、激光焊接头、气路单元、水冷机（选配）弧焊电源（选配）和弧焊焊枪（选配）；辅助装置包括：焊接夹具、安全防护设施、送丝装置（选配）、烟雾净化装置（选配）、焊缝跟踪（选配）和监测系统（选配）等。T/CWAN 00812023 4 图1 激光焊接机器

10、人系统基本组成框图 6.3.1 应符合以下标准要求 a）GB/T 12642 工业机器人 性能规范及其试验方法；b）GB/T 12644 工业机器人 特性表示；c）GB/T 16977 机器人与机器人装备 坐标系和运动命名原则；d）GB/T 20722 激光加工机器人 通用技术条件；e）GB/Z 19397 工业机器人 电磁兼容性实验方法和性能评估准则 指南；f）JB/T 8896 工业机器人 验收规则。6.3.2 主要性能 a）重复定位精度0.05mm；b）应运行平稳，无抖动和爬行现象；c）各运动装置应具备可靠的硬件限位装置；d）在额定负载下，各关节最高速度运行时的噪音70dB（A）；e）平

11、均无故障工作时间（MTBF）和平均修复时间（MTTR）：MTBF5000h；MTTR0.5h；f）机器人刚性在一轴指标要求：450Nm/arcmin；g）机器人在额定负载和额定工作速度下连续运行 120h，应工作正常；h）机器人额定负载不低于夹持激光头及其附属装置总重量的1.3倍，并保持机器人运行平稳。6.4.1 主要技术参数 a）轴数；T/CWAN 00812023 5 b）移动范围（mm）；c）重复定位精度（mm）；d）移动速度（m/min）；e）电机功率（kW）；f）外形尺寸（W D H）（mm mm mm）；g）额定承载（kg）；h）最大负载（kg）。6.4.2 结构形式 根据具体待焊

12、工件的特点等因素，合理设计或选择移动装置的结构形式，主要有龙门式、悬臂式和坐式结构，一般按照前后、左右、上下三个方向平移和旋转的需求进行组合设计。6.5.1 主要技术参数 a）额定承载（kg）；b）额定转速（r/min）；c）额定转矩（Nm）；d）电机功率（kW）；e）重复定位精度（mm）；f）外形尺寸（W D H）（mm mm mm）。6.5.2 结构形式 a）单轴头尾架；b）单轴水平旋转/翻转；c）P 型双轴变位机；d）L 型双轴变位机；e）U 型双轴变位机。6.6.1 电气设备应符合 GB 19517 及 GB/T 5226.1 的规定。6.6.2 动力线与信号线布局合理，对信号线采用屏

13、蔽等抗干扰措施。6.6.3 电气设备在工作中、试验中或检修维护中突然停电后，再恢复供电时，设备不得自行恢复工作。6.6.4 控制系统具备完善的安全保护，确保人身、设备的安全。6.6.5 控制系统与机器人和激光器建立稳定可靠通讯，并具备与弧焊电源、焊缝跟踪和监测系统等选配装置的通讯接口。6.6.6 控制系统应具备急停功能。T/CWAN 00812023 6 6.7.1 功率衰减应2.5%/年。6.7.2 实际输出功率可在最大输出功率的 10%100%范围内自由设定。6.7.3 可选配光闸/光耦。6.7.4 应具备 I/O/总线控制接口，可以与机器人/控制系统建立稳定的通讯。6.7.5 应具有安全

14、控制回路，包含急停回路和安全回路。6.7.6 应具有光纤与激光焊接头连接断开的报警功能。6.7.7 应具备激光输出、准备、故障报警指示灯。6.7.8 应具备指示光。激光器一般采用光纤传输激光的激光器。6.8.1 最大承受功率不小于激光器的最大输出功率。6.8.2 具备与光纤连接的标准接口。6.8.3 具备保护镜片更换功能。6.8.4 具备激光输出安全警示标识。6.8.5 可具有防飞溅/烟尘空气刀。6.8.6 可具备摆动功能。6.8.7 可具备同轴和旁轴等监视功能。6.8.8 可具有配合送丝装置使用的送丝机构。6.8.9 可具有防碰撞装置。6.9.1 应符合以下标准中相关内容要求 a）GB/T

15、8118 电弧焊机通用技术条件；b）GB/T 15579.1 弧焊设备 第 1 部分：焊接电源。6.9.2 其它要求 a）具有数字通信接口或模拟通信接口，可以和机器人实现快速通信，能够通过机器人控制器设置、实时控制弧焊电源并读取其反馈参数、故障信息；b）具有常规报警功能并提示报警代码；c）具备引弧、燃弧、收弧的电流/电压调节功能。a）保证工件重复装卡精度；b）具有足够的刚度，保证装卡牢固可靠，同时防止焊接时造成焊接夹具变形导致工件不能卸下；T/CWAN 00812023 7 c）避免焊接时与激光焊接头的干涉；d）适应人体工程要求，操作方便、安全可靠；e）应有焊接工件安装防错装置或指示标识；f）

16、过光区域应预留足够的斜角和空间，不遮挡激光。6.11.1 制冷量应满足激光器最大功率使用的制冷要求。6.11.2 采用两路输出，一路用于激光器水冷，一路用于激光焊接头水冷。6.11.3 可进行双温双控，分别对两路输出的水温进行设置和反馈控制。6.11.4 出口温度控制精度：1。6.12.1 机器人运动系统安全防护设施应符合 GB 11291.1 的规定。6.12.2 机器人运动系统相关电气设备应符合 GB 19517 及 GB/T 39463 的规定。6.12.3 激光焊接系统应符合 GB/T 18490.1 的规定。6.12.4 辐射安全应符合 GB 7247.1 的规定，并对辐射安全进行标

17、记。6.12.5 具备机器人和激光器安全互锁机制。6.12.6 激光焊接头应采取防护措施，防止断电失控后损坏光学元件。6.12.7 应设置安全互锁电路，能够确保在安全条件不满足时，终止激光发射。6.12.8 在出光口、设备生产区域及观察口等位置粘贴安全区域标识，在设备上安装出光警示灯。6.12.9 根据 GB 7247.1 要求，应设置激光安全房、挡光屏和幕布等，安全房应配有监控摄像头，实时监控内部激光作业情况，观察窗口采用可过滤焊接激光相应波段光的透明材质。6.12.10 光纤传输系统的防护应符合下列要求：a）光纤应固定，并防止拖拽；光缆布放采用机械牵引时，光纤的最小弯曲半径不小于 200m

18、m；光缆布放无机械牵引时，光纤的最小弯曲半径100mm；b）设置防护和报警措施。6.12.11 电气设备的安全应符合 GB/T 5226.1 的规定。6.12.12 由材料和物质产生的危险的防护应符合下列要求：a）对产生的有毒气体、烟及粉尘应采取有效的防护措施/或设置排放装置；b）对焊接中产生的热危险应采取有效的防护措施。6.12.13 辅助气体使用的防护应符合下列要求：a）设置气源到系统气路的减压装置；b）设置系统气路进口的过压报警，防止高压泄漏对人和机器造成伤害。6.12.14 运转时容易松脱的零件应装有可靠的防松装置，影响安全的外露运动零件应有防护装置，定位T/CWAN 00812023

19、 8 要求应符合 GB/T 19876 的规定。6.12.15 操作用手柄、脚踏装置等的动作，应灵活、安全、可靠。6.12.16 应有故障监控和显示功能。6.12.17 安装使用设备需要正确接地，并确保接地可靠，使用过程需要注意用电安全，防止电击伤害。6.12.18 激光受控区是一个存在激光光束危害的区域，同时在这个区域内又存在某种程度的有效的危害控制，只有经过充分安全培训的指定人员和本区域的受控人员可以进入，并设置钥匙管理：设备或激光操作间上锁。6.12.19 拆装激光器时，工作人员必须关闭电闸，佩戴绝缘手套，断电维护。6.12.20 保持工作区域环境亮度，开灯工作，防止瞳孔扩张增加人眼损伤

20、风险。6.12.21 应在工作人员上料操作部位及控制系统操作部位设置急停按钮。6.12.22 紧急停止开关应能同时实现：a）使机器人及其附属设备停止工作；b）切断激光器泵浦电源，停止激光输出。7 试验规则 7.1.1 试验条件 试验前应保持空气干燥，周围无强气流、强磁场的影响，水、电、气供应正常。7.1.2 外观检查 a）目视检查所有管道及线缆不应有破损，所有电缆及管路接头连接紧密；b）检查水冷系统各接头连接处密封性，不应有渗漏现象；c）检查气动接头，不应有漏气声，调整减压阀及各阀的手动调整功能应能达到规定的要求。7.1.3 电气系统检查 检查电气系统的工作情况，各电气元器件应连接紧固，按钮反

21、应灵敏，按GB 5226.1及GB 50169的有关规定进行检验。7.1.4 焊接稳定性检查 在系统标称的激光焊接参数范围内，通过机器人示教器设置1组焊接参数（激光功率、焊接速度、离焦量等），不少于三次重复堆焊试验，在满足焊接成形要求情况下，在每条焊缝稳定段前部，中部和后部共取三个测量点，通过试验测量焊缝熔深和熔宽，测量结果：（最大值最小值）/平均值10%。7.1.5 机器人本体重复定位精度试验 按GB/T 12642的规定进行试验。7.1.6 移动装置性能试验 T/CWAN 00812023 9 测量移动装置各轴运动速度、电机电流及重复定位精度：a）移动装置以最大设计速度移动，实际速度与理论

22、速度偏差10%；b）在运动速度范围内，电机实测电流不超过额定电流值的 80%；c）重复定位精度0.05mm。7.1.7 焊接变位机性能试验 测量焊接变位机各轴速度、电机电流及重复定位精度：a）焊接变位机按照最大回转速度测量回转一圈，实际速度与理论速度偏差10%；b）在运动速度范围内，焊接变位机空载及最大负载时，电机实测电流不超过额定电流值的 80%；c）重复定位精度0.05mm。7.1.8 连续运行试验 编订系统测试程序，在额定负载状态下连续运行8h无故障。运行中如出现故障，经排除后重启系统，重新开始计时，24h无故障。7.2.1 检验分类 产品试验分为出厂试验和型式试验。7.2.2 出厂试验

23、 产品出厂前应经制造厂质量部门检查合格并签发合格证明书后方可出厂，出厂检查项目如下：a）外观检查；b）电气系统试验；c）焊接稳定性试验；d）机器人本体重复定位精度试验；e）移动装置性能试验；f）焊接变位机性能试验；g）连续运行试验。7.2.3 型式试验 有下列情况之一，应进行型式试验：a）新产品试制鉴定时；b）当设计、工艺、材料有较大改变，可能影响产品性能时；c）国家质量监督机构提出型式试验的要求时。型式试验项目为本标准的全部要求；型式检验的样品在出厂试验合格的产品中，任意抽取一种；T/CWAN 00812023 10 型式试验时，若有不合格项目，应重新抽样对不合格项目进行复检，若仍不合格，则

24、判定型式试验为不合格。8 标志 8.1.1 每台产品应在明显位置固定产品标志，并应符合GB/T 13306的规定。8.1.2 标志应包括下列内容：a）产品型号和名称；b）制造单位名称；d）出厂编号和制造日期；e）主要技术参数；f）外形尺寸和重量。8.2.1 每个产品都应有设备铭牌并应符合GB/T 13306的规定。8.2.2 标志应包括下列内容：a）激光器参数铭牌；b）移动装置铭牌、变位机铭牌、润滑铭牌；c）变位机旋转方向标识（左/右箭头）；d）焊接夹具卡紧试件螺栓锁紧/放松标识；e）变位机和移动装置重量标识；f）安全标识包括当心激光、佩戴激光防护眼镜、变位机回转注意提示、焊接夹具使用的提示；

25、g）移动装置护罩类防止踩踏标识；h）焊接回路、接地标识；i）防护栏内非工作人员禁入标识。产品在安装固定后，应设置有关的注意事项和警告标志。该标志的大小和位置应能使在危险区外面的人员清晰地看到。标志的颜色、尺寸及印刷形式应符合GB 2893、GB 2894及其使用导则的规定。包装储运标志应符合GB/T 191的规定。9 包装储运 9.1.1 设备安装在木托上，采用裸包装形式，并应符合 GB/T 13384 的规定。T/CWAN 00812023 11 9.1.2 机器人本体应单独包装，机器人活动手臂可靠固定。9.1.3 底座、焊接变位机、移动装置等应可靠固定。9.1.4 包装材料要求防雨。9.1.5 随机文件应用塑料袋封装并放置于单独箱内，文件包括：a）产品合格证；b）装箱单；c）安装使用说明书；d）设备使用、维护说明书；e）随机备件清单。9.1.6 包装还应符合 GB/T 4768、GB/T 4879、GB/T 5048 的规定。产品应在室内储存。环境湿度20%RH80%RH（不结露），无易燃气体和腐蚀性气体。产品在运输中应防止雨淋和受潮，搬运时应注意轻放。