單元二 點焊機器人的選型

《工業(yè)機器人工作站系統(tǒng)集成》主講教師：汪勵單元二點焊機器人的選型電阻焊接機廣泛運用于各產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)線中，這也就意味著電阻焊接機與其他接方法相比，更適合運用于機器人進行自動化生產(chǎn)。選擇點焊機器人，必須考慮母材的特點以及生產(chǎn)節(jié)拍，例如在汽車的生產(chǎn)工序中，每臺車的焊接點數(shù)達到數(shù)千點之多，如何能夠快速的進行焊接已經(jīng)成為縮短生產(chǎn)節(jié)拍的關鍵原因。一、點焊機器人的選擇依據(jù)

(1)必須使點焊機器人實際可達到的工作空間大于焊接所需的工作空間。焊接所需的工作空間由焊點位置及焊點數(shù)量確定。

(2)點焊速度與生產(chǎn)線速度必須匹配。首先由生產(chǎn)線速度及待焊點數(shù)確定單點工作時間，而機器人的單點焊接時間（含加壓、通電、維持、移位等）必須小于此值，即點焊速度應大于或等于生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度。

(3)應選內(nèi)存容量大，示教功能全，控制精度高的點焊機器人。

(4)機器人要有足夠的負載能力。點焊機器人需要有多大的負載能力，取決于所用的焊鉗形式。對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負載的機器人就足夠了；對于一體式焊鉗，這種焊鉗連同變壓器質(zhì)量在70kg左右。(5)點焊機器人應具有與焊機通信的接口。如果組成由多臺點焊機器人構(gòu)成的柔性點焊焊接生產(chǎn)系統(tǒng)，點焊機器人還應具有網(wǎng)絡通信接口。(6)需采用多臺機器人時，應研究是否采用多種型號，并與多點焊機及簡易直角坐標機器人并用等問題。當機器人間隔較小時，應注意動作順序的安排，可通過機器人群控或相互間聯(lián)鎖作用避免干涉。工業(yè)機器人點焊工作站選擇的弧焊機器人是安川ES165D機器人，DX100控制柜中內(nèi)置了點焊專用功能。知識準備二、安川ES165D機器人知識準備1．ES165D機器人本體結(jié)構(gòu)安川ES165D機器人屬于大型工業(yè)機器人，負載能力達到165kg，主要用于搬運和點焊。ES165D機器人本體由6個高精密伺服電機按特定關系組合而成，機器人各部和動作軸名稱如圖3-15所示。圖3-15ES165D機器人各部和動作軸名稱知識準備表3-8ES165D機器人技術(shù)參數(shù)安裝方式地面自由度6負載165kg垂直可達距離3372mm水平可達距離2651mm重復定位精度±0.2mm最大動作范圍S軸（旋轉(zhuǎn)）-180°～+180°L軸（下臂）-60°～+76°U軸（上臂）-142.5°～+230°R軸（手腕旋轉(zhuǎn)）-205°～+205°B軸（手腕擺動）-120°～+120°T軸（手腕回轉(zhuǎn)）-200°～+200°最大速度S軸（旋轉(zhuǎn)）110°/SL軸（下臂）110°/SU軸（上臂）110°/SR軸（手腕旋轉(zhuǎn)）175°/SB軸（手腕擺動）150°/ST軸（手腕回轉(zhuǎn)）240°/S本體重量1100kg電源容量7.5kVA知識準備2．ES165D機器人的特點

(1)點焊只需點位控制，至于焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴格要求。

(2)ES165D機器人不僅有足夠的負載能力，而且在點與點之間移位時速度快捷，動作平穩(wěn)，定位準確，以減少移位的時間，提高機械臂工作效率。(3)在機器人基座設有電纜、氣管、水管的接入接口，如圖3-16所示。焊鉗連接的氣管、水管、I/O電纜及動力電纜都已經(jīng)被內(nèi)置安裝于機器人本體的手臂內(nèi)，通過接口與外部連接。這樣機器人在進行點焊生產(chǎn)時，焊鉗移動自由，可以靈活地變動姿態(tài)，同時可以避免電纜與周邊設備的干涉。圖3-16電纜、氣管、水管的接入接口知識準備1BC：機器人/焊鉗控制信號電纜插座，與DX100的X21接口連接，控制焊鉗伺服電機的運行，包括焊鉗的開合與加壓；2BC：機器人伺服電機動力電纜插座，與DX100的X11接口連接，控制機器人各關節(jié)伺服電機的運行；3BC：焊鉗伺服電機動力電纜插座，與DX100的X22接口連接，焊鉗伺服電機的動力電纜；S1：焊鉗變壓器控制電纜插座，與DX100的用戶I/O接口連接；T：焊接變壓器動力電纜插座，與點焊控制器接口連接；C：冷卻水接入口，為焊鉗電極、變壓器提供冷卻水。(4)在機器U臂上設有焊鉗軸電機動力電纜插座、焊鉗軸電機編碼器電纜插座、焊鉗控制I/O信號電纜插座以及壓縮空氣出口，與設備的連接非常方便。如圖3-17所示。3．DX100控制柜點焊用DX100控制柜除了機器人通用控制功能外，還內(nèi)置了點焊專用功能。包括點焊用I/O接口、點焊控制命令、點焊特性文件設置、伺服焊鉗開度設置、伺服焊鉗壓力設置、電極磨損檢測與補償?shù)?，使得點焊機器人的操作與使用非常方便與靈活。點焊DX100控制柜I/O接口包括CN306、CN307、CN308、CN309，其I/O信號定義、接線圖參見附錄三。知識準備圖3-17機器人U臂連接部知識準備表3-9專用輸入輸出信號功能邏輯號碼/名稱功能20010外部啟動與再現(xiàn)操作盒的[啟動]鍵具有同樣的功能。此信號只有上升沿有效，可使機器人開始運轉(zhuǎn)(再現(xiàn))。但是在再現(xiàn)狀態(tài)下如禁止外部啟動，則此信號無效。20012調(diào)出主程序只有上升沿有效，調(diào)出機器人程序的首條，即調(diào)出主程序的首條。但是在再現(xiàn)過程中、禁止再現(xiàn)調(diào)出主程序時此信號無效。20013清除報警/錯誤發(fā)生報警或錯誤時(在排除了主要原因的狀態(tài)下)，此信號一接通可解除報警及錯誤的狀態(tài)。20022焊接通/斷信號(自PLC)輸入來自聯(lián)鎖控制柜如PLC的焊接通/斷選擇開關的狀態(tài)。根據(jù)此狀態(tài)及機器人的狀態(tài)可給焊機輸出焊接通/斷信號，信號輸出時給焊接機的焊接通/斷信號置為斷，則不進行點焊。20023焊接中斷(自PLC)在焊機及焊鉗發(fā)生異常需將機器人歸復原位時，輸入此信號。輸入此信號時，機器人可忽略點焊命令進行再現(xiàn)操作。20050焊機冷卻水異常監(jiān)視焊機冷卻水的狀態(tài)。本信號輸入時，機器人顯示報警并停止作業(yè)。但伺服電源仍保持接通狀態(tài)。20051焊鉗冷卻水異常監(jiān)視焊鉗冷卻水的狀態(tài)。本信號輸入時，機器人顯示報警并停止作業(yè)。但伺服電源仍保持接通狀態(tài)。20052變壓器過熱將焊鉗變壓器的異常信號直接傳送給機器人控制器。此信號為常閉輸入信號(NC)，信號切斷時則報警。伺服電源仍保持接通狀態(tài)。20053氣壓低氣壓低，此信號接通并報警。伺服電源仍