點(diǎn)焊是汽車(chē)生產(chǎn)線必不可少的焊接方法之一，使用數(shù)量雖因產(chǎn)量而有所不同，但為成功組裝汽車(chē)車(chē)身，平均每條生產(chǎn)線上活躍著200～300臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人。近年來(lái)用戶為實(shí)現(xiàn)成本最小化，致力于建設(shè)以縮短生產(chǎn)線長(zhǎng)度、減少工序數(shù)和減少機(jī)器人臺(tái)數(shù)為目標(biāo)的生產(chǎn)線。面對(duì)此類(lèi)需求，機(jī)器人廠商首先應(yīng)當(dāng)考慮以機(jī)器人的高速化來(lái)應(yīng)對(duì)。

點(diǎn)焊機(jī)器人的高速化可在用戶構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)幫助其減少機(jī)器人的使用臺(tái)數(shù)。如機(jī)器人速度提升20%，每臺(tái)機(jī)器人的打點(diǎn)數(shù)就會(huì)增加20%，那么在原本由100臺(tái)機(jī)器人構(gòu)成的汽車(chē)車(chē)身焊接生產(chǎn)線上，從工作量考慮只需要80臺(tái)機(jī)器人即可，因此用戶減少了 20臺(tái)機(jī)器人的使用成本及能源損耗。但由于動(dòng)作范圍的原因機(jī)器人要分開(kāi)打點(diǎn)，因此必須擴(kuò)大機(jī)器人的動(dòng)作范圍，特別是手臂軸的動(dòng)作范圍。

此外為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線長(zhǎng)度的縮短和工序數(shù)的減少，必須在維持高速化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高密度機(jī)器人布局。為此更加需要機(jī)器人具備布局的柔軟性，即設(shè)置的高自由度、低干涉的機(jī)器人形態(tài)。同時(shí)，為維持高密度的生產(chǎn)線配置，也需要同時(shí)提升機(jī)器人的維護(hù)性。

為此，安川機(jī)器人圍繞高速化（含通電的點(diǎn)焊動(dòng)作）、機(jī)器人本體小型化（增加負(fù)載重量和擴(kuò)大動(dòng)作范圍）及提高維護(hù)性等理念進(jìn)行了相關(guān)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)。而新型點(diǎn)焊機(jī)器人MOTOMAN-MS165/210（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MS165/210）具備的特征可應(yīng)用于與汽車(chē)相關(guān)的領(lǐng)域中，并可為用戶在使用過(guò)程中提升優(yōu)勢(shì)。

MS165/210為點(diǎn)焊用機(jī)器人MOTOMAN-ES165D/200D（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES165D/200D）的升級(jí)機(jī)型。以最適合點(diǎn)焊為關(guān)鍵進(jìn)行開(kāi)發(fā)的原機(jī)型ES165D/200D，將點(diǎn)焊用管線包內(nèi)置于機(jī)器人內(nèi)部，為設(shè)備的高密度設(shè)置作出了相應(yīng)的貢獻(xiàn)。而此次開(kāi)發(fā)的MS165/210，與ES165D/200D同樣將管線包置于機(jī)器人內(nèi)部，是適合于設(shè)備更小型化且密度配置更高的點(diǎn)焊機(jī)器人（如圖）。

點(diǎn)焊機(jī)器人的高速化用可通過(guò)各種切入點(diǎn)推進(jìn)并實(shí)現(xiàn)，如控制最佳化、機(jī)器人基本性能的提升和振動(dòng)減少這三項(xiàng)特點(diǎn)。作為點(diǎn)焊機(jī)器人特有的伺服電焊槍和延時(shí)控制可通過(guò)伺服點(diǎn)焊槍的最佳動(dòng)作、加壓控制的切換速度和延時(shí)及通信的最佳化，減少不必要的控制時(shí)間，實(shí)現(xiàn)每處打點(diǎn)時(shí)間的降低。在基本性能高速化方針的基礎(chǔ)上，還準(zhǔn)備了無(wú)傳感器學(xué)習(xí)控制，即示教后執(zhí)行一次程序，此時(shí)由配備在機(jī)器人各軸上的伺服電動(dòng)機(jī)識(shí)別頂端的振動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)加減速時(shí)間及振動(dòng)的最佳化。

通過(guò)無(wú)傳感器化，用戶可省去繁瑣的傳感器安裝，只需重復(fù)運(yùn)行程序，便可得出最適合的加/減速，從而使高速化更加明顯。在系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，機(jī)器人的高速化使每一臺(tái)機(jī)器人的打點(diǎn)數(shù)增加，提升了節(jié)拍內(nèi)生產(chǎn)效率，而增加打點(diǎn)數(shù)導(dǎo)致點(diǎn)焊槍姿勢(shì)的獲取成為了一個(gè)重要的課題。配備伺服點(diǎn)焊槍的機(jī)器人在示教時(shí)不獲取槍的姿勢(shì)而直接改變布局的情況時(shí)有發(fā)生，這種不獲取打點(diǎn)姿勢(shì)的方式，使高速化的意義銳減。

此次安川開(kāi)發(fā)的MS165/200相比原來(lái)的機(jī)型在小型化方面具有革新性的改變，主要是將原來(lái)的彈簧墊圈式的平衡器變更為充氣式平衡器，且采用了流線型手臂。考慮到充氣式平衡器的形狀、可靠性及維護(hù)的作業(yè)性，通過(guò)使用充氣式平衡器，實(shí)現(xiàn)了最小旋轉(zhuǎn)干涉半徑從R608mm縮小約100mm，縮小至R515mm左右。

考慮到汽車(chē)制造廠商左右對(duì)稱(chēng)的零部件較多，單側(cè)示教完成之后使用鏡像變換生成另一側(cè)的動(dòng)作。此時(shí)，由于手臂自身受到單側(cè)超程的影響，也會(huì)發(fā)生與治具或柱子間的相互干涉。為解決這個(gè)課題，安川采用了將機(jī)械臂設(shè)置于中心，避免超程的發(fā)生，并使機(jī)器人寬度最小化的構(gòu)造。關(guān)于機(jī)器人的底座將伺服點(diǎn)焊槍用配線包在機(jī)器人第一軸回轉(zhuǎn)的處理方式變更為第一軸內(nèi)部處理方式，底座的面積減少了44%。

設(shè)備成本最小化的關(guān)鍵如前所述為機(jī)器人臺(tái)數(shù)的減少和工序的縮短。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，除機(jī)器人自身的改變外，其周邊設(shè)備配合的系統(tǒng)構(gòu)建也十分重要。與焊接品質(zhì)相關(guān)的要點(diǎn)除加壓力、電流值和通電時(shí)間外，還有電極頂端形狀。這是由于反復(fù)焊接會(huì)導(dǎo)致電極頂端變形，工件的電流直徑（電流密度）的變化會(huì)直接影響焊接品質(zhì)。所以一般的處理方法是點(diǎn)焊中每數(shù)十次打點(diǎn)后用修磨器切削電極，調(diào)整電極頂端。安川在修磨器的驅(qū)動(dòng)源中使用伺服電動(dòng)機(jī)，由機(jī)器人控制柜來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制，防止切削不足，同時(shí)能夠自動(dòng)檢測(cè)出異常的伺服電極修磨器也投入了市場(chǎng)。

通過(guò)修磨器的伺服化，可以檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)修磨器時(shí)的電機(jī)力矩。同時(shí)，使用伺服槍?zhuān)稍谇邢魍瓿珊髾z出電動(dòng)機(jī)位置的變化。由此可以通過(guò)修磨器無(wú)負(fù)載時(shí)和切削時(shí)力矩的變化及電動(dòng)機(jī)位置的變化，判斷切削動(dòng)作是否正常完成。

此外，從無(wú)負(fù)載時(shí)力矩的變化中可檢出修磨器驅(qū)動(dòng)系的異常，從切削時(shí)力矩的變化也可檢測(cè)出修磨器刀刃的磨損及加壓力不足等異常情況。還可以在切削的同時(shí)檢測(cè)電極位置，指定最低需要切削量，有效降低交換電極的頻率。通過(guò)引進(jìn)更加智能的設(shè)備和功能，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的生產(chǎn)。在維持生產(chǎn)線運(yùn)作的基礎(chǔ)上盡力減少不必要消耗，對(duì)于今后的系統(tǒng)構(gòu)建也必不可少。

點(diǎn)焊的成本最小化系統(tǒng)構(gòu)建還將持續(xù)，特別是配合新興國(guó)產(chǎn)量變動(dòng)的生產(chǎn)線的構(gòu)成變得非常重要。如原來(lái)以100的成本對(duì)應(yīng)100的生產(chǎn)量，今后則需要由25的成本對(duì)應(yīng)25的生產(chǎn)量。這是由于新興國(guó)家與發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)量不同所致。作為機(jī)器人廠商，根據(jù)這一狀況來(lái)提供解決方案十分重要。