单元二 点焊机器人的选型

《工业机器人工作站系统集成》主讲教师：汪励单元二点焊机器人的选型电阻焊接机广泛运用于各产业的生产线中，这也就意味着电阻焊接机与其他接方法相比，更适合运用于机器人进行自动化生产。选择点焊机器人，必须考虑母材的特点以及生产节拍，例如在汽车的生产工序中，每台车的焊接点数达到数千点之多，如何能够快速的进行焊接已经成为缩短生产节拍的关键原因。一、点焊机器人的选择依据

(1)必须使点焊机器人实际可达到的工作空间大于焊接所需的工作空间。焊接所需的工作空间由焊点位置及焊点数量确定。

(2)点焊速度与生产线速度必须匹配。首先由生产线速度及待焊点数确定单点工作时间，而机器人的单点焊接时间（含加压、通电、维持、移位等）必须小于此值，即点焊速度应大于或等于生产线的生产速度。

(3)应选内存容量大，示教功能全，控制精度高的点焊机器人。

(4)机器人要有足够的负载能力。点焊机器人需要有多大的负载能力，取决于所用的焊钳形式。对于用与变压器分离的焊钳，30～45kg负载的机器人就足够了；对于一体式焊钳，这种焊钳连同变压器质量在70kg左右。(5)点焊机器人应具有与焊机通信的接口。如果组成由多台点焊机器人构成的柔性点焊焊接生产系统，点焊机器人还应具有网络通信接口。(6)需采用多台机器人时，应研究是否采用多种型号，并与多点焊机及简易直角坐标机器人并用等问题。当机器人间隔较小时，应注意动作顺序的安排，可通过机器人群控或相互间联锁作用避免干涉。工业机器人点焊工作站选择的弧焊机器人是安川ES165D机器人，DX100控制柜中内置了点焊专用功能。知识准备二、安川ES165D机器人知识准备1．ES165D机器人本体结构安川ES165D机器人属于大型工业机器人，负载能力达到165kg，主要用于搬运和点焊。ES165D机器人本体由6个高精密伺服电机按特定关系组合而成，机器人各部和动作轴名称如图3-15所示。图3-15ES165D机器人各部和动作轴名称知识准备表3-8ES165D机器人技术参数安装方式地面自由度6负载165kg垂直可达距离3372mm水平可达距离2651mm重复定位精度±0.2mm最大动作范围S轴（旋转）-180°～+180°L轴（下臂）-60°～+76°U轴（上臂）-142.5°～+230°R轴（手腕旋转）-205°～+205°B轴（手腕摆动）-120°～+120°T轴（手腕回转）-200°～+200°最大速度S轴（旋转）110°/SL轴（下臂）110°/SU轴（上臂）110°/SR轴（手腕旋转）175°/SB轴（手腕摆动）150°/ST轴（手腕回转）240°/S本体重量1100kg电源容量7.5kVA知识准备2．ES165D机器人的特点

(1)点焊只需点位控制，至于焊钳在点与点之间的移动轨迹没有严格要求。

(2)ES165D机器人不仅有足够的负载能力，而且在点与点之间移位时速度快捷，动作平稳，定位准确，以减少移位的时间，提高机械臂工作效率。(3)在机器人基座设有电缆、气管、水管的接入接口，如图3-16所示。焊钳连接的气管、水管、I/O电缆及动力电缆都已经被内置安装于机器人本体的手臂内，通过接口与外部连接。这样机器人在进行点焊生产时，焊钳移动自由，可以灵活地变动姿态，同时可以避免电缆与周边设备的干涉。图3-16电缆、气管、水管的接入接口知识准备1BC：机器人/焊钳控制信号电缆插座，与DX100的X21接口连接，控制焊钳伺服电机的运行，包括焊钳的开合与加压；2BC：机器人伺服电机动力电缆插座，与DX100的X11接口连接，控制机器人各关节伺服电机的运行；3BC：焊钳伺服电机动力电缆插座，与DX100的X22接口连接，焊钳伺服电机的动力电缆；S1：焊钳变压器控制电缆插座，与DX100的用户I/O接口连接；T：焊接变压器动力电缆插座，与点焊控制器接口连接；C：冷却水接入口，为焊钳电极、变压器提供冷却水。(4)在机器U臂上设有焊钳轴电机动力电缆插座、焊钳轴电机编码器电缆插座、焊钳控制I/O信号电缆插座以及压缩空气出口，与设备的连接非常方便。如图3-17所示。3．DX100控制柜点焊用DX100控制柜除了机器人通用控制功能外，还内置了点焊专用功能。包括点焊用I/O接口、点焊控制命令、点焊特性文件设置、伺服焊钳开度设置、伺服焊钳压力设置、电极磨损检测与补偿等，使得点焊机器人的操作与使用非常方便与灵活。点焊DX100控制柜I/O接口包括CN306、CN307、CN308、CN309，其I/O信号定义、接线图参见附录三。知识准备图3-17机器人U臂连接部知识准备表3-9专用输入输出信号功能逻辑号码/名称功能20010外部启动与再现操作盒的[启动]键具有同样的功能。此信号只有上升沿有效，可使机器人开始运转(再现)。但是在再现状态下如禁止外部启动，则此信号无效。20012调出主程序只有上升沿有效，调出机器人程序的首条，即调出主程序的首条。但是在再现过程中、禁止再现调出主程序时此信号无效。20013清除报警/错误发生报警或错误时(在排除了主要原因的状态下)，此信号一接通可解除报警及错误的状态。20022焊接通/断信号(自PLC)输入来自联锁控制柜如PLC的焊接通/断选择开关的状态。根据此状态及机器人的状态可给焊机输出焊接通/断信号，信号输出时给焊接机的焊接通/断信号置为断，则不进行点焊。20023焊接中断(自PLC)在焊机及焊钳发生异常需将机器人归复原位时，输入此信号。输入此信号时，机器人可忽略点焊命令进行再现操作。20050焊机冷却水异常监视焊机冷却水的状态。本信号输入时，机器人显示报警并停止作业。但伺服电源仍保持接通状态。20051焊钳冷却水异常监视焊钳冷却水的状态。本信号输入时，机器人显示报警并停止作业。但伺服电源仍保持接通状态。20052变压器过热将焊钳变压器的异常信号直接传送给机器人控制器。此信号为常闭输入信号(NC)，信号切断时则报警。伺服电源仍保持接通状态。20053气压低气压低，此信号接通并报警。伺服电源仍