ABB焊接机器人硬件系统原理及故障分析.docVIP

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 张冬梅 王 伟 （1、黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163319 2、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 1 ABB S4Cplus 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 外部其它设备通讯。 I/O 板单元通过 CAN Bus 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 DSQC500、 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。 机器人常见故障分析 报警是焊接机器人焊接变压器过热报警，在焊接变压器上有一 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