【編者按】本文針對FANUC焊接機器人控制系統(tǒng)的原理助安，對FANUC機器人控制系統(tǒng)結構和各部分的功能進行了闡述辰诱，對其出現(xiàn)的一些典型故障處理及日常維護注意事項進行了分析。

　　焊接作為工業(yè)生產制造過程中的“裁縫”现伺，是工業(yè)生產中非常重要的加工方式测佛，同時由于焊接煙塵度潜、弧光嘹据、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境非常惡劣致殉，焊接質量的好壞對產品質量起著決定性的作用茎贩，加之目前經濟形勢下，人工成本逐步上升逃铝。機器人焊接的應用代表了汽車工業(yè)的一個新發(fā)展方向锅锨。 (參閱發(fā)那科將攜小型加工中心亮相東博展)

　　FANUC控制系統(tǒng)概述

　　FANUC機器人主要應用在奇瑞公司乘用車一廠和乘用車三廠的焊裝車間，是奇瑞最早引進的焊接機器人恋沃，也是奇瑞公司最先用到具有附加軸的焊接機器人必搞。

　　其控制系統(tǒng)采用32位CPU控制，以提高機器人運動插補運算和坐標變換的運算速度囊咏。采用64位數(shù)字伺服驅動單元恕洲，同步控制6軸運動，運動精度大大提高梅割，最多可控制到21軸霜第，進一步改善了機器人動態(tài)特性葛家。支持離線編程技術，技術人員可通過離線編程軟件設置參數(shù)泌类，優(yōu)化機器人運動程序癞谒。控制器內部結構相對集成化刃榨，這種集成方式具有結構簡單弹砚、整機價格便宜、易維護保養(yǎng)等特點寺斟。

　
　　FANUC控制系統(tǒng)內部結構分析

　　控制器是機器人的核心部分食迈，實現(xiàn)對機器人的動作操作、信號通訊冀远、狀態(tài)監(jiān)控等功能嘿惜。下面以FANUC—F-200iB為例，對其控制系統(tǒng)內部結構和各部分的功能進行分析：

　　電源供給單元 變壓器向電源分配單元輸入230V交流電峰毙，通過該單元的系統(tǒng)電源分配功能對控制箱內部各工作板卡輸出210V交流電及±15V坯公、+24V直流電。

　　安全保護回路 由變壓器直接向急停單元供電失臂，并接入內部各控制板卡形成保護回路酷匹，對整個系統(tǒng)進行電路保護。

　　伺服放大器 不僅提供伺服電機驅動和抱閘電源权洼，并且與絕對值編碼器實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)轉換硼琢，與主控機間采用光纖傳輸數(shù)據(jù)，進行實時信號循環(huán)反饋献蛔。

　　輸入/輸出模塊 標配為ModuleA/B瞄邪，另外也可通過在擴展槽安裝Profibus板、過程控制板與PLC及外圍設備進行通訊允瞧。

　　主控單元 整個控制系統(tǒng)的中樞部分简软，包括主板、CPU述暂、FROM/SRAM組件及伺服卡痹升，負責控制器內部及外圍設備的信號處理和交換。

　　急停電路板 用來對緊急停止系統(tǒng)畦韭、伺服放大器的電磁接觸器以及預備充電進行控制疼蛾。

　　示教器 包括機器人編程在內的所有操作都能由該設備完成，控制器狀態(tài)和數(shù)據(jù)都顯示在示教盒的顯示器上艺配。

 
圖2察郁、控制內部結構

　　故障案例分析

　　機器人控制器斷電檢修后，對控制器送電妒挎，機器人報伺服故障绳锅，故障代碼為SERVO-062西饵。對此故障進行復位：按MENUS→SYSTEM→F1, [TYPE]→找master/cal→F3，RES_PCA →F4, YES后鳞芙，機器人仍然報伺服故障眷柔。

　　1、故障分析和檢查：故障代碼SERVO-062的解釋為SERVO2 BZAL alarm(Group:%d Axis:%d)防弧，故障可能原因分析如下：

　　1) 機器人編碼器上數(shù)據(jù)存儲的電池無電或者已經損壞：拆卸編碼器脈沖數(shù)據(jù)存儲的電池安裝盒允纬，電池盒內裝有4節(jié)普通1.5V的1號干電池，對每節(jié)電池的電壓進行測量历恨，均在1.4V以下氯也，電池電壓明顯偏低，于是更換新電池啃栋，再次對故障進行復位饮估，機器人仍然報SERVO-062故障。

　　2) 控制器內伺服放大器控制板壞：檢查伺服放大器LED“D7”上方的2個DC鏈路電壓檢測螺絲殴据，確認DC鏈路電壓墙目。如果檢測到的DC鏈路電壓高于50V，就可判斷伺服放大器控制板處于異常狀態(tài)又信。實際檢測發(fā)現(xiàn)DC鏈路電壓低于50V胰绢，所以初步判斷伺服放大器控制板處于正常狀態(tài)。 進一步對伺服放大器控制板上P5V抛冗、P3.3V切省、SVEMG、OPEN的LED顏色進行觀察帕胆，確認電源電壓輸出正常朝捆，沒有外部緊急停止信號輸入，與機器人主板通訊也正常惶楼，排除伺服放大器控制板損壞右蹦。

　　3) 線路損壞：對機器人控制器與機器人本體的外部電纜連線RM1诊杆、RP1進行檢查歼捐，RM1為機器人伺服電機電源、抱閘控制線晨汹，RP1為機器人伺服電機編碼器信號以及控制電源線路豹储、末端執(zhí)行器線路、編碼器上數(shù)據(jù)存儲的電池線路等線路淘这。拔掉插頭RP1剥扣，對端子5、6铝穷、18 用萬用表測量+5V钠怯、+24V控制電源均正常佳魔。接下來對編碼器上數(shù)據(jù)存儲的電池線路進行檢查。機器人每個軸的伺服電機脈沖編碼器控制端由1-10個端子組成福信，端子8惧仪、9、10為+5V電源蹲楷，端子4蠕艳、7為數(shù)據(jù)保持電池電源，端子5茬蒿、6為反饋信號磺则，端子3為接地，端子1附扭、2空牧俩。拔掉M1電機的脈沖控制插頭M1P，萬用表測量端子4叔寓、7虚育，電壓為0，同樣的方法檢查M2~M7電機全部為0吁沉，由此可以判斷編碼器上數(shù)據(jù)存儲的電池線路損壞衣式。順著線路，發(fā)現(xiàn)正負電源雙絞線的一端插頭長期埋在積水中檐什，線路已腐蝕嚴重碴卧。

　　2、故障處理：更換線路后復位乃正，對機器人進行全軸零點復歸“ZERO POSITION MASTER”住册，導入備份程序后恢復正常，故障排除瓮具。

　　機器人在焊裝生產線中運用的特點

　　焊接機器人在高質高效的焊接生產中荧飞，發(fā)揮了極其重要的作用，其主要特點：

　　1名党、性能穩(wěn)定和焊接質量穩(wěn)定,保證其均一性叹阔。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓传睹、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接結果起決定作用耳幢。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質量受人的因素影響較小,降低了對工人操作技術的要求欧啤，因此焊接質量是穩(wěn)定的痪僵。而人工焊接時，焊接速度倍挚、干伸長等都是變化的暮诫，因此很難做到質量的均一性诵城。

　　2、改善了工人的勞動條件参唆。采用機器人焊接工人只是用來裝卸工件瑟毡，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等矿退，對于點焊來說工人不再搬運笨重的手工焊鉗伸果，使工人從大強度的體力勞動中解脫出來。

　　3跪篷、提高勞動生產率刊搁。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續(xù)生產桃姐，另外隨著高速高效焊接技術的應用钻局，使用機器人焊接，效率提高的更加明顯口柳。

　　4苹粟、產品周期明確，容易控制產品產量跃闹。機器人的生產節(jié)拍是固定的嵌削，因此安排生產計劃非常明確。

　　5望艺、可縮短產品改型換代的周期,減小相應的設備投資苛秕。可實現(xiàn)小批量產品的焊接自動化找默。機器人與專機的最大區(qū)別就是他可以通過修改程序以適應不同工件的生產艇劫。

　　結 論

　　做為日系機器人的主要品牌之一，其在控制原理上與其它品牌機器人大致相同惩激，但其控制部分組成結構有著自己的風格店煞，體現(xiàn)亞洲人的使用習慣，比較適合國內使用风钻。我國焊接機器人技術的研究應用雖然較晚顷蟀，但借鑒于國外的成熟技術，得到了迅速的發(fā)展近沐。09年我公司與哈工大合作開發(fā)的奇哈機器人誕生庵坛，似乎看到了企業(yè)與科研合作的力量，覺得當企業(yè)進入的時候象瓤，特別是這種應用型企業(yè)開始參與設備的研究的時候，門就慢慢打開了士涤。但焊接機器人是個機電一體化的高技術產品叨林，單靠企業(yè)的自身能力是不夠的狞衷，需要政府對機器人生產企業(yè)及使用國產機器人系統(tǒng)的企業(yè)給予一定的政策和資金支持，加速我國國產機器人的發(fā)展料鲫。

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