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1、工业机器人工作站系统集成常州机电工业机器人工作站系统集成主讲教师：汪励单元二 弧焊机器人的选型 工业机器人工作站系统集成常州机电工作任务描述:掌握弧焊工业机器人选型以及接口技术学习目标:通过本任务学习，应能：1.熟悉弧焊机器人的选型依据。2.熟悉弧焊机器人的特点。3.掌握弧焊机器人的接口信号类型。 工业机器人工作站系统集成常州机电一、弧焊机器人的选择依据知识准备 1焊接任务及工艺要求 选择弧焊机器人时，应根据焊接产品形状和大小来选择机器人的工作范围，一般保证一次将产品上的所有焊点都焊到为准；其次考虑效率和成本，选择机器人的轴数和速度以及负载能力。在其它情况同等的情况下，应优先选择具备内置弧焊程
2、序的工业机器人，便于程序的编制和调试；应优先选择能够在上臂内置焊枪电缆，底部还可以内置焊接地线电缆、保护气气管的工业机器人，这样在减少电缆活动空间的同时，也延长了电缆的寿命。对于焊接机器人，还要考虑焊接用的专用技术指标。(1) 可以适用的焊接方法 这对弧焊机器人尤为重要。这实质上反映了机器人控制和驱动系统抗干扰的能力。一般弧焊机器人只采用熔化极气体保护焊方工业机器人工作站系统集成常州机电一、弧焊机器人的选择依据知识准备 1焊接任务及工艺要求 法不需采用高频引弧起焊，机器人控制和驱动系统没有特殊的抗干扰措施。能采用钨极氩弧焊的弧焊机器人是近几年的新产品，它有一套特殊的抗干扰措施。(2) 摆动功能
3、 关系到弧焊机器人的工艺性能。目前弧焊机器人的摆动功能差别很大，有的机器人只有固定的几种摆动方式，有的机器人只能在x-y平面内任意设定摆动方式和参数。最佳的选择是能在空间（x-y，z）范围内任意设定摆动方式和参数。(3) 焊接工艺故障自检和自处理功能 对于常见的焊接工艺故障，如弧焊的粘丝、断丝等，如不及时采取措施，则会发生损坏机器人或报废工件等大事故。因此，机器人必须具有检出这类故障并实时自动停车报警的功能。工业机器人工作站系统集成常州机电一、弧焊机器人的选择依据知识准备 1焊接任务及工艺要求 (4) 引弧和收弧功能 为确保焊接质量，在焊接过程中需要改变参数。在机器人焊接中，通过示教应能设定和
4、修改参数，这是弧焊机器人必不可少的功能。(5) 焊接尖端点示教功能 这是一种在焊接示教时十分有用的功能，即在焊接示教时，先示教焊缝上某一点的位置，然后调整其焊枪或焊钳姿态，在调整姿态时，原示教点的位置完全不变。工业机器人弧焊工作站选择的弧焊机器人分别是安川MA1400和MH6，DX100控制器中内置了弧焊专用功能。工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识准备 1MA1400机器人本体结构MA1400是安川专用弧焊工业机器人，焊枪可直接通过法兰盘安装在机器人的腕部，上臂内置焊枪电缆，预留送丝机构安装位置。MA1400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
5、人各部和动作轴名称如图所示。MA1400机器人各部和动作轴名称 工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识准备 MA1400工业机器人本体的技术参数见表 MA1400机器人技术参数安装方式地面、壁挂、倒挂自由度6负载3kg垂直可达距离1434mm水平可达距离1743重复定位精度0.08mm 最大动作范围S轴（旋转）-170+170L轴（下臂）-90+150U轴（上臂）-175+190R轴（手腕旋转）-150+150B轴（手腕摆动）-45+180T轴（手腕回转）-200+200 最大速度S轴（旋转）220/SL轴（下臂）200/SU轴（上臂）220/SR轴（手腕旋转）41
6、0/SB轴（手腕摆动）410/ST轴（手腕回转）610/S工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识准备 2MA1400机器人的特点 (1) 启动和停止瞬间的颤动小MA1400机器人的轻型机体与具备轨迹精度控制和振动抑制控制的DX100控制柜有机结合，减弱了机器人启动和停止瞬间的颤动，从而缩短了机器人的运行周期。(2) 可焊工件的范围大MA1400机器人采用同轴焊枪，将焊丝、焊枪电缆和冷却水管内置于机器人手臂内，消除了焊枪电缆与工件及周边设备的干涉。使机器人可以实现以前被认为比较困难的工件内部的焊接以及连续焊接和圆周焊接。(3) 送丝顺畅送丝机构安装在最佳位置，焊丝送入
7、焊枪电缆内时比较平直，腕部B轴仰起时工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识准备 2MA1400机器人的特点 比较平直，腕部B轴仰起时焊枪电缆仅有轻微的弯曲，如图所示。机器人末端姿态变化时，焊接电缆弯曲小，保障送丝平稳，保证始终具有良好的焊接质量。(4) 结构设计紧 凑机器人采用安川的扁平型交流伺服电机，结构紧凑、响应快、可靠性高、运动平滑灵活，效率高，动作范围大。送丝机安装在机器人手臂上，位置的优化使送丝机与周边设备 的干涉半径降低，仅为R325mm，而机器人最大可达半径为R1743mm。 B轴的动作范围得到扩展 工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400
8、焊接机器人知识准备 3DX100控制柜的特点弧焊用DX100除了具有通用DX100的功能外，还内置了弧焊功能。可以根据预定的焊接程序，完成焊接参数输入、焊接程序控制及焊接系统的故障诊断。弧焊用DX100控制柜具有以下特点。(1) 通过专用的弧焊基板与所配套的焊接电源进行通讯，有2路模拟量通道实现电流及电压参数的实时传输，这样,就可以方便地实现焊接过程中的焊接电流和电压的更改；(2) 具有专门的焊机特性文件，设定焊接电流/电压值与焊接电流/焊接电压指令值之间的对应关系，操作者可以直观地设定使用的焊接电流(A)/电压(V)值；工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识准备
9、3DX100控制柜的特点(3) 可以提供48个引弧条件文件、12个熄弧条件文件，可以对每条焊缝分别设定不同引弧和熄弧条件；(4) 具有“弧焊管理功能”，可以对导电嘴的更换及清枪等机器人的焊接辅助工作进行管理；(5) 示教器具有焊接专用操作键，在输入焊接指令、送丝、退丝等操作时非常方便；(6) 在再现模式下，可以在焊接进行的同时实现焊接电流/焊接电压的调节，这样，可以大大缩短焊接规范的调整时间。工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识准备 4DX100控制柜的接口(1) DX100控制柜与焊接电源的接口信号类型机器人与焊接电源的接口信号一般要实现三种功能。 对焊接电源状
10、态的控制：送气、送丝、退丝和焊接。 对焊接参数的控制：输出电压控制、送丝速度控制。 焊接电源给机器人的反馈信号：起弧成功信号、电弧电压信号、焊接电流信号和粘丝信号等。(2) 弧焊专用基板DX100控制柜通过弧焊专用基板JANCD-YEW01与焊接电源连接来交换信息。基板JANCD-YEW01具备2路模拟输出、2路模拟输入，以及焊电源的输入输出状态信号。工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识准备 4DX100控制柜的接口基板JANCD-YEW01的信号分配如图所示。 基板JANCD-YEW01信号分配 工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识
11、准备 4DX100控制柜的接口基板JANCD-YEW01主要I/O信号说明见表 基板JANCD-YEW01的I/O信号说明针号名称信号含义功能信号形态31 32CH1（电压命令） CH1.G焊接电压指 令给出焊接电压的自动数据的修正值。 （电压个别调节时为焊接电压指令）0V14V 模拟 量电压输出33 34CH2（电流命令） CH2.G焊接电流指 令给出焊接电源输出电流（送丝量）的 设定值。0V14V模拟 量电压输出15 16ARCOM（引弧）A ARCOM（引弧）B焊接起动/ 停止指令指令焊接的起动与停止。触点输出 闭：起动17 18WIRINCH（点动送丝 ）A WIRINCH（点动送丝
12、）B点动送丝指 令实现点动送丝。触点输出 闭：有效19 20WIRINCH（点动退丝 ）A WIRINCH（点动退丝 ）B点动退丝指 令实现点动退丝。触点输出 闭：有效21 22气体检查A 气体检查B气体检查对保护气电磁阀门进行开关（ON/OFF ）操作触点输出工业机器人工作站系统集成常州机电二、安川MA1400焊接机器人知识准备 4DX100控制柜的接口11 12CH1（电压输入） CH1.G焊接电压 输入焊接电压的反馈值，用于监视。0V5V 模拟 量电压输入8 28CH2（电流输入） CH2.G焊接电流 输入焊接电流反馈值，用于监视。0V5V 模拟 量电压输入26 27STICK（粘丝）
13、STICK（粘丝）焊丝粘丝 检测焊丝粘着检测电压（约15V）。发 生粘丝时按照设定的条件，在粘 丝的暂停中，自动进行粘丝的解 除处理。焊接电源输 出电压（模 拟量值）2 3+GASOF（断气） -GASOF（断气）气体压力 不足检测检测气体压力是否不足。触点输入 闭：有效4 5+WIRCUT -WIRCUT断丝检测检测焊丝余额是否不足。触点输入 闭：有效6 7+ARCACT（引弧确 认） -ARCACT（引弧确 认）电弧发生 检测检测引弧是否成功。触点输入 闭：有效13 14+ARCOFF（断弧） -ARCOFF（断弧）断弧检测检测是否断弧或焊机是否异常。触点输入 闭：有效工业机器人工作站系统
14、集成常州机电三、焊接机器人标准弧焊功能 知识准备 1再引弧功能在工件引弧点处有铁锈、油污、氧化皮等杂物时，可能会导致引弧失败。通常，如果引弧失败，机器人会发出“引弧失败”的信息，并报警停机。当机器人应用于生产线时，如果引弧失败，便有可能导致整个生产线的停机。为此，可利用再引弧功能来有效地防止这种情况的发生。再引弧实现的步骤如如图所示。与再引弧功能相关的最大引弧次数、退丝时间、平移量以及焊接速度、电流、电压等参数均可在焊接辅助条件文件中设定。a)引弧点引弧失败b)从引弧失败点处移开一点， 进行再引弧。c)引弧成功,返回引弧点,之后继续 以正常焊接条件进行焊接作业。再引弧实现 的步骤 工业机器人工
15、作站系统集成常州机电三、焊接机器人标准弧焊功能 知识准备 2再启动动功能因为工件缺陷或其它偶然因素，有可能出现焊接中途断弧的现象，并导致机器人报警停机。若在机器人停止位置继续焊接,焊缝容易出现裂纹。利用再启动功能可有效地防止避免焊缝裂纹。利用再启动功能后，按照在焊接辅助条件文件中指定的方式继续动作。断弧后的再启动方法有三种。(1) 不再引弧，但输出异常信号，输出“断弧、再启动中”的信息，机器人继续动作。走完焊接区间后，输出“断弧、再启动处理完成”的信息，之后继续正常的焊接动作。如图所示。断弧后的再启动方法1 工业机器人工作站系统集成常州机电三、焊接机器人标准弧焊功能 知识准备 2再启动动功能(
16、2) 引弧后，以指定搭接量返回一段，之后以正常焊接条件继续动作。如图所示。(3) 如果断弧是由机器人不可克服的因素导致的，则停机后必须由操作者手工介入。手工介入解决问题后，使机器人回到停机位置，然后按“启动”按钮,使其以预先设定的搭接量返回，之后再进行引弧、焊接等作业。如图所示。断弧后的再启动方法2 断弧后的再启动方法3工业机器人工作站系统集成常州机电三、焊接机器人标准弧焊功能 知识准备 3自动动解除粘丝丝的功能 对于大多数的自动焊机来说，都具有防粘丝功能。即：在熄弧时，焊机会输出一个瞬间相对高电压以进行粘丝解除。尽管如此，在焊接生产中仍会出现粘丝的现象，这就需要利用机器人的自动解除粘丝功能进行解除。若使用该功能，即使检测到粘丝，不会马上输出“粘丝中”信号，而是自动施加一定的电压，进行解除粘丝的处理。自动解除粘丝功能也是
