国产工业机器人伺服焊枪应用探究

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1、国产工业机器人伺服焊枪应用探究　　摘要：本文介绍了伺服焊枪在埃夫特机器人上的应用方法、步骤和注意事项，并详细讲解了伺服焊枪的命令实现和修模后的补偿原理。补偿采用简单新颖的方法实现，无需修改机器人插补算法，通过补偿工具坐标系直接实现。通过现场应用，与气动焊枪进行了优点比较。关键词：伺服焊枪；工业机器人；补偿中图分类号：TP242.2文献标识码：A一、概述伺服焊枪是采用带有数字控制的交流伺服电机控制，其电极速度、位置、压力都可以精确控制的焊接设备。主要应用在汽车制造白车身焊接工艺中。因其与气动焊枪相比能够大幅度提高焊点质量，有气动焊枪无法比拟的优点，目前国外

2、的一些汽车制造厂商如丰田、本田、宝马、福特等公司已经将伺服焊枪全面应用于生产线上进行车身的点焊焊接。国内的汽车厂商近几年已经逐步的将气动焊枪替换为伺服焊枪，如奇瑞、江淮。7伺服焊枪应用的主要形式是作为点焊机器人的附加轴（即第七轴），由机器人控制器对伺服焊枪进行速度、位置、压力的精确控制。但所使用的机器人绝大多数都是应用国外的机器人，如KUKA，FANUC，MOTOMAN等，使用国产机器人的寥寥无几。国产工业机器人目前尚在发展阶段，其功能性和稳定性正在逐步的完善。本文所述的国产机器人是由安徽埃夫特智能装备有限公司自主研发生产的ER165C-C10型工业机器

3、人，伺服焊枪应用的是由日本小原公司定制。伺服焊枪在机器人应用上的关键是电极帽修模后的补偿功能，本文采用一种新颖简单的方法实现补偿功能，无需更改机器人的运动学算法。二、伺服焊枪配置伺服焊枪的作为ER165C-C10的附加轴进行控制，附加轴类型设置外部直线型。外部直线型的意义是附加轴的位置表示是长度的形式，其运动关系与机器人自身的六个轴只有时间上的插补，即同时启动和同时到达，没有运动学关系上的插补。伺服焊枪安装完成后，主要配置以下几个参数，见图1。Positionscaling位置比例（减速比）SWlimitnegative负限位SWlimitpositiv

4、e正限位Maxvelocity最大速度Maxacceleration最大加速度Maxdeceleration最大减速度三、命令介绍7在ER165C-C10机器人系统中编程新增三条关于伺服焊枪的命令，即Spot、Compensate和Weld，见图2，以下详细介绍。Spot命令格式为Spot（pressure：REAL，thickness：REAL）Spot命令的功能是实现伺服焊枪的闭合加压，Spot首先将伺服焊枪动电极臂运动至板厚（thickness）位置，再进行加压，将焊枪两电极臂之间的压力加到指定压力值（pressure）。加压过程为电极一直运动，实

5、时采集电机的扭矩值（即压力值）若达到指定压力，停止电极运动。压力值与电机扭矩的对应关系是通过压力表多点采集压力扭矩曲线得到的，与国外机器人伺服焊枪压力标定方法一致，这里不再叙述。Compensate命令格式为Compensate（pressure：REAL，maxDist：REAL）Compensate命令的功能是对焊枪的电机帽磨损量进行补偿。（补偿原理下一节介绍）同样分为两个步骤，首先将伺服焊枪动电极臂运动至零点位置，再进行加压将焊枪两电极臂之间的压力加到指定压力值（pressure）。此时计算磨损量进行补偿，补偿后加载新的工具坐标系。Weld命令格式

6、为Weld（TimerSeries：DINT，GroupNO：DINT）7Weld命令的功能是向焊接控制器发送焊接规范好和组号，TimerSeries为焊接规范号，GroupNO为组号。规范号和组号都是只有16个，即0～15。Weld命令中不包含等待焊接完成的操作，用户需要自行编写等待焊接完成信号的程序。当用户输入不在0～15范围内时，此命令不执行，TimerSeries、GroupNO都为初始值0。四、补偿原理ER165C-C10机器人的伺服焊枪补偿功能是通过补偿工具坐标系实现的。在焊枪工具坐标系建立完成后，将七轴运行至设定补偿的压力值（pressur

7、e）位置，采集出七轴当前位置值，当前位置值就是上下电极帽的磨损量之和（offset），默认两个电机帽的修磨量相同。将offset加到Spot命令的板厚上，使七轴在电机帽修磨后多运行offset，另外将offset/2加到工具坐标系电机杆所对应的方向（假设为Z方向），然后加载新的工具坐标系，使机器人沿工具坐标系Z方向多运行offset/2。这样就实现了电极帽磨损后，仍然可以保证静电极臂始终贴着板件，动电极臂Spot时始终运行的真实的板厚位置，实现补偿。如图3所示。五、实现步骤与注意事项1实现步骤（见图4）2注意事项（1）制作焊枪零点、示教修改机器人位置时必

8、须更换为新电极帽。7（2）示教机器人记录位置点必须在DefaultTool工具坐