BOB焊接是工业生产中一种非常重要的加工方法。同时，由于焊接烟尘、弧光和金属飞溅物的存在焊接机械人，焊接的工作环境十分恶劣。随着人工成本的逐渐增加和焊接质量的提高，焊接机器人的应用越来越广泛。

焊接生产线机器人的特点

焊接机器人在优质高效的焊接生产中发挥着极其重要的作用。主要特点如下：

BOB1.性能稳定，焊接质量稳定，保证其均匀性

焊接电流、电压、焊接速度和焊接干伸长率等焊接参数对焊接效果起决定性作用。手工焊接时，焊接速度、干伸长率等都发生变化，难以达到质量的均匀性；采用机器人焊接，每个焊缝的焊接参数不变，焊缝质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技能的要求，焊接质量非常稳定。

2.改善工人的工作条件

BOB使用机器人焊接后，工人只需装卸工件焊接机械人，远离焊接电弧、烟雾和飞溅；点焊时，工人不再需要携带笨重的手工焊钳，从高强度的体力劳动中解脱出来。

3.提高劳动生产率

BOB机器人可以一天24小时连续生产。随着高速、高效焊接技术的应用，机器人焊接的使用将更加明显地提高效率。

4.产品周期清晰，产品产量易控制

机器人的生产周期是固定的焊接机械人，所以生产排程非常清晰。

5.可缩短产品改造周期，减少相应设备投资

可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机最大的区别在于它可以修改程序以适应不同工件的生产。

一、发那科控制系统概述

发那科机器人主要应用于奇瑞乘用车一厂和乘用车三厂的焊接车间，是奇瑞推出的第一款焊接机器人，也是奇瑞第一款采用附加轴的焊接机器人。

控制系统采用32位CPU控制，提高机器人运动插补和坐标变换的运算速度。采用64位数字伺服驱动单元同步控制6轴运动，运动精度大幅提升，最多可控制21轴，进一步提升机器人的动态特性。支持离线编程技术，技术人员可以通过离线编程软件设置参数，优化机器人运动程序。控制器内部结构相对集成。这种集成方式具有结构简单、整机价格低、维护方便等特点。

图1控制示意图

二、FANUC控制系统内部结构分析

控制器是机器人的核心部分，实现机器人动作操作、信号通讯、状态监控等功能。下面以FANUC-F-200iB为例，分析其控制系统的内部结构和功能：

1)电源单元

变压器向配电单元输入230V交流电，通过单元的系统配电功能向控制箱内各工作板输出210V交流电和±15V、+24V直流电。

2)安全保护回路

电源由变压器直接提供给急停单元，与内部各控制板相连，形成保护电路，保护整个系统的电路。

3)伺服放大器

不仅提供伺服电机驱动和刹车电源，还与绝对值编码器实现实时数据转换，并通过光纤与主控计算机传输数据，进行实时信号环路反馈。

4)输入/输出模块

标准配置为ModuleA/B。另外，通过在扩展槽中安装Profibus板和过程控制板，可以与PLC及外围设备进行通讯。

5)主控单元

整个控制系统的核心部分，包括主板、CPU、FROM/SRAM组件和伺服卡，负责控制器和外围设备的信号处理和交换。

6)急停电路板

用于控制急停系统、伺服放大器的电磁接触器和预充电。

7)示教器

包括机器人编程在内的所有操作都可以通过该设备完成，控制器状态和数据显示在示教器的显示屏上。

图2 控制内部结构

三、故障案例分析

机器人控制器断电维修后，给控制器供电，机器人报伺服故障，故障码SERVO-062。重置此故障：按MENUS→SYSTEM→F1，[TYPE]→find master/cal→F3，RES_PCA→F4，YES，机器人仍然报伺服故障。

1、故障分析与检查：故障码SERVO-062解释为SERVO2 BZAL报警（组：%d轴：%d）。故障的可能原因分析如下：

1） 机器人编码器数据存储电池没电或损坏：拆下编码器脉冲数据存储电池安装盒。电池盒内装有4节普通1.5V 1号干电池，测量每节电池电压，均低于1.4V，电池电压明显偏低，更换新电池，复位故障再次，机器人仍然报告SERVO-062故障。

2） 控制器中的伺服放大器控制板坏了：检查伺服放大器LED“D7”上方的2个直流链路电压检测螺钉，确认直流链路电压。如果检测到的直流环节电压高于50V，则可以判断伺服放大器控制板处于异常状态。实际检测发现直流环节电压低于50V，初步判断伺服放大器控制板状态正常。进一步观察伺服放大器控制板上P5V、P3.3V、SVEMG、OPEN的LED颜色，确认电源电压输出正常，没有外部急停信号输入，与机器人主板也正常，不包括伺服放大器控制板损坏。

3）线路损坏：检查机器人控制器和机器人本体之间的外部电缆连接RM1、RP1。 RM1为机器人伺服电机电源及刹车控制线，RP1为机器人伺服电机。编码器信号和控制电源线、末端执行器线、编码器上存储数据的电池线等。拔掉插头RP1，用万用表测量端子上的+5V和+24V控制电源5、@ >6、18.接下来，检查电池接线是否在编码器上存储数据。机器人各轴伺服电机脉冲编码器控制端由1-10个端子组成。端子5、@>6 为反馈信号，端子3 接地，端子1、2 为空。拔掉M1电机的脉冲控制插头M1P，万用表测量端子4、7，电压为0，用同样的方法检查M2~M7电机都是0，所以可以判断编码器上数据存储的电池电路损坏。沿线发现正负极电源双绞线一端的插头长期埋在水中，线路腐蚀严重。

2、故障排除：更换电路后复位，对机器人进行零位复位“ZERO POSITION MASTER”，导入备份程序后恢复正常，故障排除。

结论

BOB作为日本机器人的主要品牌之一焊接机械人，其控制原理与其他品牌机器人大致相同，但其控制部分有自己的风格焊接机械人，体现了亚洲人的使用习惯，更适合国内使用。我国焊接机器人技术的研究和应用虽然比较晚，但在借鉴国外成熟技术的基础上发展迅速。 2009年，我司与哈工大联合研发的奇哈机器人诞生。似乎看到了企业与科研合作的力量。当企业进入，特别是这类应用型企业开始参与设备研究时，大门就会慢慢打开。但是，焊接机器人是机电一体化的高科技产品。单靠企业的能力是不够的。政府需要对使用国产机器人系统的机器人制造商和企业给予一定的政策和资金支持，以加快国产机器人在中国的发展。