ABB焊接机器人硬件系统原理及故障分析

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1、张冬梅王伟（1、黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆1633192、黑龙江农垦通信有限公司，黑龙江哈尔滨150030）摘要：介绍了ABB机器人S4Cplus硬件系统，分析该机器人在工作时的典型故障及产生原因，并提出排除故障的方法。排除硬件故障后再检查系统软件，全方面排除机器人故障，这样就会大大缩短故障排除的时间，为生产线的正常生产提供保障。关键词：焊接机器人；故障；控制系统1ABBS4Cplus机器人硬件系统ABB机器人硬件系统是由两部分组成，即机器人本体和控制柜。1.1机器人本体。机器人本体是由六个转轴组成的机构，每个转轴都带有一个西门子生产的交流伺服

2、电机。同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转动的角度，机器人运动精度达到±0.05mm～±0.2mm。编码器与串口测量板（SMB）连接，每个交流伺服电机都有单独的供电和编码器测量线路。串口测量板主要起接收六个轴编码器位置参数的作用，并通过串口测量板与控制柜计算机系统通信，调整机器人运行。1.2控制柜组成。机器人控制柜由机器人直流供电系统，输入输出系统，安全系统，计算机控制板单元组成，机器人系统最多支持4块I/O板单元，每块I/O板有16个输入点和16个输出点。I/O单元板使用数字和模拟输入输出信号与外部其它设

3、备通讯。I/O板单元通过CANBus总线和计算机系系统，伺服驱动系统等，散热冷却系统组成。1.2.1机器人直流供电系统。统连接，通过一对一机器人直流供电单元-DSQC506将输入220V交流电转换为输出24V，15V直流电，为机器人驱动系统、I/O板单元、安全板、串口测量板等设备供电；计算机直流供电单元DSQC505将24V直流电转换为相应5V、3.3V、12V直流电，为机器人内部计算机系统提供电源。主计算机通过系统监控总线SMBus监控所有直流输出；电池组单元-DSQC508导线与外部设备PLC通讯。焊接机器人输入输出系统通过外部PLC与焊接设备

4、通讯，机器人的图1计算机控制系统由控制卡，电池组，测试电阻三部分组成。控制卡是电池微处理管理板。移动焊接工作过程：机器人移动到焊接工作点位置，控制系统由输入输电池组是由带温度传感器的可充电镍铬电池组成,输入24V直流，输出21.6V直流，当机器人关机输入交流电压小于180V时，并超过20ms，电池组开始放电，为机器人系统备份提供电力。机器人通过温度检测控制充电状态，并每周一次通过测试电阻放电自检电池状态。主计算机通过系统监控总线监控电池组电力、充电状态、电池功能与电池状态。1.2.2计算机控制系统。机器人计算机系统如图1所示，由主计算机板DSQC5

5、00、轴计算机板DSQC503、I/O计算机板DSQC522、底板DSQC501、快速硬盘DSQC518、计算机直流供电单元DSQC505、电池组单元DSQC508、冷却风扇等组成。主计算机，轴计算机，I/O计算机通过底板连接，快速硬盘安装在主计算机板上。计算机系统支持1-2块出系统通过外部PLC向焊接控制箱发出启动焊接信号，焊接控制箱发出信号焊枪闭合焊接开始，焊接结束控制箱发出焊接完了信号，打开焊枪，机器人接收焊接完了信号和焊枪打开到位信号后发出移动信号，机器人移动到下一焊接工作点位置。2机器人常见故障分析3报警是焊接机器人焊接变压器过热报警，在

6、焊接变压器上有一个温度过热保护，保护信号通过I/O系统与机器人通讯，受安全面板监控，当这个过热保护损坏或连接导线断路均可以造成此故障；04报警是焊接机器人焊接异常报警。机器人发出焊接启动信号给焊接控制箱，焊接控制箱发出焊枪闭合和焊接开始信号，焊接完成后返回焊接完了信I/O计算机板和1-3块轴计算机板。每块轴计算机板最多控制7个轴，号给机器人，当机器人接收不到焊接完了信号时04报警。造成这一故调整各轴的速率和转矩，轴计算机从主计算机接收位置数据，从串口测量板接收当前位置信号，计算机使用这些数据计算调整后输出位置信号至驱动系统。当计算机系统工作时通过外

7、部基础连接板DSQC504与驱动系统通信，输出运动指令，驱动驱动器运行，并接收串口测量板反馈信号，计算机器人运动位置，并发出下一指令。1.2.3伺服驱动系统。伺服驱动系统由计算机系统控制，对位置、速度和电机电流进行数字化调整，对电机的交流控制进行同步。机器人通过计算机系统发出运动指令，控制驱动器使机器人运动，并从串口测量板连续地接收机器人新的位置数据，输入位置调整器中，与先前的位置数据进行比较和放大，输出新的位置和速度控制参数。同时系统会根据重力、运动时的转动惯量和轴之间的相互作用，不断地计算和优化调整参数。驱动单元由驱动供电单元（DCLINK）和

8、三个驱动器组成。每个驱动器控制2个轴的交流伺服电机，1、6轴，2、4轴，3、5轴各共用一个驱动器。1.2.4安全系统。机器