單元二 弧焊機(jī)器人的選型

1、工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 主講教師：汪勵 單元二 弧焊機(jī)器人的選型 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 工作任務(wù)描述: 掌握弧焊工業(yè)機(jī)器人選型以及接口技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo): 通過本任務(wù)學(xué)習(xí)，應(yīng)能： 1.熟悉弧焊機(jī)器人的選型依據(jù)。 2.熟悉弧焊機(jī)器人的特點。 3.掌握弧焊機(jī)器人的接口信號類型。 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 一、弧焊機(jī)器人的選擇依據(jù) 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 1 1焊接任務(wù)及工藝要求焊接任務(wù)及工藝要求 選擇弧焊機(jī)器人時，應(yīng)根據(jù)焊接產(chǎn)品形狀和大小來選擇機(jī)器人的工作范圍， 一般保證一次

2、將產(chǎn)品上的所有焊點都焊到為準(zhǔn)；其次考慮效率和成本，選擇機(jī) 器人的軸數(shù)和速度以及負(fù)載能力。 在其它情況同等的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇具備內(nèi)置弧焊程序的工業(yè)機(jī)器人，便 于程序的編制和調(diào)試；應(yīng)優(yōu)先選擇能夠在上臂內(nèi)置焊槍電纜，底部還可以內(nèi)置 焊接地線電纜、保護(hù)氣氣管的工業(yè)機(jī)器人，這樣在減少電纜活動空間的同時， 也延長了電纜的壽命。 對于焊接機(jī)器人，還要考慮焊接用的專用技術(shù)指標(biāo)。 (1) 可以適用的焊接方法 這對弧焊機(jī)器人尤為重要。這實質(zhì)上反映了機(jī)器 人控制和驅(qū)動系統(tǒng)抗干擾的能力。一般弧焊機(jī)器人只采用熔化極氣體保護(hù)焊方 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 一、弧焊機(jī)器人的選擇依據(jù) 知識

3、準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 1 1焊接任務(wù)及工藝要求焊接任務(wù)及工藝要求 法不需采用高頻引弧起焊，機(jī)器人控制和驅(qū)動系統(tǒng)沒有特殊的抗干擾措施。能 采用鎢極氬弧焊的弧焊機(jī)器人是近幾年的新產(chǎn)品，它有一套特殊的抗干擾措施 。 (2) 擺動功能 關(guān)系到弧焊機(jī)器人的工藝性能。目前弧焊機(jī)器人的擺動功能 差別很大，有的機(jī)器人只有固定的幾種擺動方式，有的機(jī)器人只能在x-y平面內(nèi) 任意設(shè)定擺動方式和參數(shù)。最佳的選擇是能在空間（x-y，z）范圍內(nèi)任意設(shè)定 擺動方式和參數(shù)。 (3) 焊接工藝故障自檢和自處理功能 對于常見的焊接工藝故障，如弧焊的 粘絲、斷絲等，如不及時采取措施，則會發(fā)生損壞機(jī)器人或報廢工件等大事故 。因此，機(jī)器人必須

4、具有檢出這類故障并實時自動停車報警的功能。 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 一、弧焊機(jī)器人的選擇依據(jù) 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 1 1焊接任務(wù)及工藝要求焊接任務(wù)及工藝要求 (4) 引弧和收弧功能 為確保焊接質(zhì)量，在焊接過程中需要改變參數(shù)。在機(jī) 器人焊接中，通過示教應(yīng)能設(shè)定和修改參數(shù)，這是弧焊機(jī)器人必不可少的功能 。 (5) 焊接尖端點示教功能 這是一種在焊接示教時十分有用的功能，即在焊 接示教時，先示教焊縫上某一點的位置，然后調(diào)整其焊槍或焊鉗姿態(tài)，在調(diào)整 姿態(tài)時，原示教點的位置完全不變。 工業(yè)機(jī)器人弧焊工作站選擇的弧焊機(jī)器人分別是安川MA1400和MH6，DX100控 制器

5、中內(nèi)置了弧焊專用功能。 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 1 1MA1400MA1400機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu) MA1400是安川專用弧焊工業(yè)機(jī)器人， 焊槍可直接通過法蘭盤安裝在機(jī)器人的 腕部，上臂內(nèi)置焊槍電纜，預(yù)留送絲機(jī) 構(gòu)安裝位置。 MA1400機(jī)器人本體由6個高精密伺服 電機(jī)按特定關(guān)系組合而成，機(jī)器人各部 和動作軸名稱如圖所示。 MA1400機(jī)器人各部和動作軸名稱 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 MA1400工業(yè)機(jī)器人本體的技術(shù)參

6、數(shù)見表 MA1400機(jī)器人技術(shù)參數(shù) 安裝方式 地面、壁掛、倒掛 自由度6 負(fù)載3kg 垂直可達(dá)距離1434mm 水平可達(dá)距離1743 重復(fù)定位精度0.08mm 最大動作范圍 S軸（旋轉(zhuǎn)）-170+170 L軸（下臂）-90+150 U軸（上臂）-175+190 R軸（手腕旋轉(zhuǎn)）-150+150 B軸（手腕擺動）-45+180 T軸（手腕回轉(zhuǎn)）-200+200 最大速度 S軸（旋轉(zhuǎn)）220/S L軸（下臂）200/S U軸（上臂）220/S R軸（手腕旋轉(zhuǎn)）410/S B軸（手腕擺動）410/S T軸（手腕回轉(zhuǎn)）610/S 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA

7、1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 2 2MA1400MA1400機(jī)器人的特點機(jī)器人的特點 (1) 啟動和停止瞬間的顫動小 MA1400機(jī)器人的輕型機(jī)體與具備軌跡精度控制和振動抑制控制的DX100控制柜 有機(jī)結(jié)合，減弱了機(jī)器人啟動和停止瞬間的顫動，從而縮短了機(jī)器人的運行周 期。 (2) 可焊工件的范圍大 MA1400機(jī)器人采用同軸焊槍，將焊絲、焊槍電纜和冷卻水管內(nèi)置于機(jī)器人手 臂內(nèi)，消除了焊槍電纜與工件及周邊設(shè)備的干涉。使機(jī)器人可以實現(xiàn)以前被認(rèn) 為比較困難的工件內(nèi)部的焊接以及連續(xù)焊接和圓周焊接。 (3) 送絲順暢 送絲機(jī)構(gòu)安裝在最佳位置，焊絲送入焊槍電纜內(nèi)時比較平直，腕部B軸仰起時 工業(yè)機(jī)器

8、人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 2 2MA1400MA1400機(jī)器人的特點機(jī)器人的特點 比較平直，腕部B軸仰起時焊槍電纜僅有輕微的彎曲，如圖所示。機(jī)器人末端姿 態(tài)變化時，焊接電纜彎曲小，保障送絲平穩(wěn)，保證始終具有良好的焊接質(zhì)量。 (4) 結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊 機(jī)器人采用安川的扁平型交流伺服電機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快、可靠性高、運動 平滑靈活，效率高，動作范圍大。送絲機(jī)安裝在機(jī)器人手臂上，位置的優(yōu)化使 送絲機(jī)與周邊設(shè)備的干涉半徑降低，僅為R325mm，而機(jī)器人最大可達(dá)半徑為 R1743mm。 B軸的動作范圍得到擴(kuò)展 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集

9、成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 3 3DX100DX100控制柜的特點控制柜的特點 弧焊用DX100除了具有通用DX100的功能外，還內(nèi)置了弧焊功能。可以根據(jù)預(yù) 定的焊接程序，完成焊接參數(shù)輸入、焊接程序控制及焊接系統(tǒng)的故障診斷。 弧焊用DX100控制柜具有以下特點。 (1) 通過專用的弧焊基板與所配套的焊接電源進(jìn)行通訊，有2路模擬量通道實 現(xiàn)電流及電壓參數(shù)的實時傳輸，這樣,就可以方便地實現(xiàn)焊接過程中的焊接電流 和電壓的更改； (2) 具有專門的焊機(jī)特性文件，設(shè)定焊接電流/電壓值與焊接電流/焊接 電壓指令值之間的對應(yīng)關(guān)系，操作者可以直觀地設(shè)

10、定使用的焊接電流(A)/電壓 (V)值； 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 3 3DX100DX100控制柜的特點控制柜的特點 (3) 可以提供48個引弧條件文件、12個熄弧條件文件，可以對每條 焊縫分別設(shè)定不同引弧和熄弧條件； (4) 具有“弧焊管理功能”，可以對導(dǎo)電嘴的更換及清槍等機(jī)器人的焊接輔 助工作進(jìn)行管理； (5) 示教器具有焊接專用操作鍵，在輸入焊接指令、送絲、退絲等操作時非 常方便； (6) 在再現(xiàn)模式下，可以在焊接進(jìn)行的同時實現(xiàn)焊接電流/焊接電壓的調(diào)節(jié)， 這樣，可以大大縮短焊接規(guī)范的調(diào)整時間。 工業(yè)機(jī)器

11、人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 4 4DX100DX100控制柜的接口控制柜的接口 (1) DX100控制柜與焊接電源的接口信號類型 機(jī)器人與焊接電源的接口信號一般要實現(xiàn)三種功能。 對焊接電源狀態(tài)的控制：送氣、送絲、退絲和焊接。 對焊接參數(shù)的控制：輸出電壓控制、送絲速度控制。 焊接電源給機(jī)器人的反饋信號：起弧成功信號、電弧電壓信號、焊接電流 信號和粘絲信號等。 (2) 弧焊專用基板 DX100控制柜通過弧焊專用基板JANCD-YEW01與焊接電源連接來交換信息。基 板JANCD-YEW01具備2路模擬輸出、2路模擬輸入，以及

12、焊電源的輸入輸出狀態(tài)信 號。 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 4 4DX100DX100控制柜的接口控制柜的接口 基板JANCD-YEW01的信號分配如圖所示。 基板JANCD-YEW01信號分配 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 4 4DX100DX100控制柜的接口控制柜的接口 基板JANCD-YEW01主要I/O信號說明見表 基板JANCD-YEW01的I/O信號說明 針號名稱信號含義功能信號形態(tài) 31 32 CH1（電壓命令） CH1

13、.G 焊接電壓指 令 給出焊接電壓的自動數(shù)據(jù)的修正值。 （電壓個別調(diào)節(jié)時為焊接電壓指令） 0V14V 模擬 量電壓輸出 33 34 CH2（電流命令） CH2.G 焊接電流指 令 給出焊接電源輸出電流（送絲量）的 設(shè)定值。 0V14V模擬 量電壓輸出 15 16 ARCOM（引?。〢 ARCOM（引弧）B 焊接起動/ 停止指令 指令焊接的起動與停止。 觸點輸出 閉：起動 17 18 WIRINCH（點動送絲 ）A WIRINCH（點動送絲 ）B 點動送絲指 令 實現(xiàn)點動送絲。 觸點輸出 閉：有效 19 20 WIRINCH（點動退絲 ）A WIRINCH（點動退絲 ）B 點動退絲指 令 實現(xiàn)點

14、動退絲。 觸點輸出 閉：有效 21 22 氣體檢查A 氣體檢查B 氣體檢查 對保護(hù)氣電磁閥門進(jìn)行開關(guān)（ON/OFF ）操作 觸點輸出 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 二、安川MA1400焊接機(jī)器人 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 4 4DX100DX100控制柜的接口控制柜的接口 11 12 CH1（電壓輸入） CH1.G 焊接電壓輸 入 焊接電壓的反饋值，用于監(jiān)視。 0V5V 模擬量 電壓輸入 8 28 CH2（電流輸入） CH2.G 焊接電流輸 入 焊接電流反饋值，用于監(jiān)視。 0V5V 模擬量 電壓輸入 26 27 STICK（粘絲） STICK（粘絲） 焊絲粘絲檢 測 焊絲

15、粘著檢測電壓（約15V）。發(fā)生粘 絲時按照設(shè)定的條件，在粘絲的暫停 中，自動進(jìn)行粘絲的解除處理。 焊接電源輸出 電壓（模擬量 值） 2 3 +GASOF（斷氣） -GASOF（斷氣） 氣體壓力不 足檢測 檢測氣體壓力是否不足。 觸點輸入 閉：有效 4 5 +WIRCUT -WIRCUT 斷絲檢測檢測焊絲余額是否不足。 觸點輸入 閉：有效 6 7 +ARCACT（引弧確認(rèn)） -ARCACT（引弧確認(rèn)） 電弧發(fā)生檢 測 檢測引弧是否成功。 觸點輸入 閉：有效 13 14 +ARCOFF（斷?。?-ARCOFF（斷弧） 斷弧檢測檢測是否斷弧或焊機(jī)是否異常。 觸點輸入 閉：有效 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集

16、成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 三、焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)弧焊功能 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 1 1再引弧功能再引弧功能 在工件引弧點處有鐵銹、油污、氧化皮等雜物時，可能會導(dǎo)致引弧失敗。通 常，如果引弧失敗，機(jī)器人會發(fā)出“引弧失敗”的信息，并報警停機(jī)。當(dāng)機(jī)器 人應(yīng)用于生產(chǎn)線時，如果引弧失敗，便有可能導(dǎo)致整個生產(chǎn)線的停機(jī)。為此， 可利用再引弧功能來有效地防止這種情況的發(fā)生。 再引弧實現(xiàn)的步驟如如圖所示。與再引弧功能相關(guān)的最大引弧次數(shù)、退絲時 間、平移量以及焊接速度、電流、電壓等參數(shù)均可在焊接輔助條件文件中設(shè)定 。 a)引弧點引弧失敗 b)從引弧失敗點處移開一點， 進(jìn)行再引弧。 c)引弧成功,返回引弧點,之

17、后繼續(xù) 以正常焊接條件進(jìn)行焊接作業(yè)。 再引弧實現(xiàn)的步驟 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 三、焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)弧焊功能 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 2 2再啟動功能再啟動功能 因為工件缺陷或其它偶然因素，有可能出現(xiàn)焊接中途斷弧的現(xiàn)象，并導(dǎo)致機(jī) 器人報警停機(jī)。若在機(jī)器人停止位置繼續(xù)焊接,焊縫容易出現(xiàn)裂紋。 利用再啟動功能可有效地防止避免焊縫裂紋。利用再啟動功能后，按照在焊 接輔助條件文件中指定的方式繼續(xù)動作。斷弧后的再啟動方法有三種。 (1) 不再引弧，但輸出異常信號，輸出“斷弧、再啟動中”的信息，機(jī)器人 繼續(xù)動作。走完焊接區(qū)間后，輸出“斷弧、再啟動處理完成”的信息，之后繼 續(xù)正常

18、的焊接動作。如圖所示。 斷弧后的再啟動方法1 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 三、焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)弧焊功能 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 2 2再啟動功能再啟動功能 (2) 引弧后，以指定搭接量返回一段，之后以正常焊接條件繼續(xù)動作。如圖 所示。 (3) 如果斷弧是由機(jī)器人不可克服的因素導(dǎo)致的，則停機(jī)后必須由操作者手 工介入。手工介入解決問題后，使機(jī)器人回到停機(jī)位置，然后按“啟動”按鈕, 使其以預(yù)先設(shè)定的搭接量返回，之后再進(jìn)行引弧、焊接等作業(yè)。如圖所示。 斷弧后的再啟動方法2 斷弧后的再啟動方法3 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 三、焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)弧焊功

19、能 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 3 3自動解除粘絲的功能自動解除粘絲的功能 對于大多數(shù)的自動焊機(jī)來說，都具有防粘絲功能。即：在熄弧時，焊機(jī)會輸 出一個瞬間相對高電壓以進(jìn)行粘絲解除。盡管如此，在焊接生產(chǎn)中仍會出現(xiàn)粘 絲的現(xiàn)象，這就需要利用機(jī)器人的自動解除粘絲功能進(jìn)行解除。若使用該功能 ，即使檢測到粘絲，不會馬上輸出“粘絲中”信號，而是自動施加一定的電壓 ，進(jìn)行解除粘絲的處理。 自動解除粘絲功能也是利用一個瞬間相對高電壓以使焊絲粘連部位爆斷。至 于自動解除粘絲的次數(shù)、電流、電壓、時間等參數(shù)均可在焊接輔助條件文件中 設(shè)定。 在未使用粘絲自動解除的功能時，若發(fā)生粘絲，或者自動解除粘絲的處理失 敗的情況下，機(jī)器人

20、就會進(jìn)入暫停狀態(tài)，停機(jī)。暫停狀態(tài)時，示教編程器 HOLD顯示燈亮。并且外部輸出信號（專用）輸出“粘絲中”的信息。 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 三、焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)弧焊功能 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 3 3自動解除粘絲的功能自動解除粘絲的功能 自動解除粘絲功能的實現(xiàn)步驟如圖所示 焊絲與工件粘在 一起，發(fā)生粘絲。 瞬間的相對高電壓進(jìn)行 粘絲解除。 經(jīng)過焊機(jī)自身的粘絲解除 處理后，粘絲仍未能解除， 則利用機(jī)器人的自動解除粘 絲功能。 自動解除粘絲功能的實現(xiàn)步驟 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 三、焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)弧焊功能 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 4 4漸變功

21、能漸變功能 所謂漸變功能是在焊接的執(zhí)行中，逐漸改變焊接條件的功能。即在某一區(qū)段 內(nèi)將電流/電壓由某一數(shù)值漸變至另一數(shù)值。示意說明如圖所示。 漸變功能 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 三、焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)弧焊功能 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 4 4漸變功能漸變功能 a：以引弧條件文件中設(shè)定的規(guī)范參數(shù)引弧。 b：焊接電流（電壓）由小漸變大。 c：以恒定的規(guī)范參數(shù)焊接。 d：焊接電流（電壓）由大漸變小。 e：以熄弧條件文件中設(shè)定的規(guī)范參數(shù)熄弧。 對于鋁材、薄板以及其它特殊材料的焊接，由于其容易導(dǎo)熱，特別是焊接到 結(jié)束點附近時，工件容易發(fā)生斷裂、燒穿。若在結(jié)束焊接前，逐漸降低焊接條 件，可防止工件斷裂、燒穿。 工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成 常州機(jī)電 三、焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)弧焊功能 知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備 5 5擺焊功能擺焊功能 擺焊功能的利用提高了焊接