FANUC-Panasonic机器人弧焊系统在白车身焊接的应用

FANUC-Panasonic机器人弧焊系统在白车身焊接的应用

吕家友，陈连国

奇瑞商用车（安徽）有限公司，安徽 芜湖 241000

摘要：FANUC-Panasonic 弧焊系统主要设备由机器人本体、机器人控制柜、焊接电源、通讯 接口装置、送丝机、焊枪构成。本文从FANUC-Panasonic 机器人弧焊系统连接方案、硬件构成、设备安装、软件调试、参数调试、应用效果等几个方面进行阐述。通过FANUC-Panasonic机器人弧焊系统在白车身焊接应用，充分验证了FANUC-Panasonic系统组合应用的可行性，通过选用FANUC内置管线包方案，解决了弧焊外置管线包应用故障频繁，可达性受限缺点问题，通过对焊接参数、焊枪角度、以及摆焊工艺调试优化，弧焊质量合格率得到了较大提升。，

关键字：FANUC，panasonic，弧焊系统，机器人

前言

在汽车生产焊装车间，传统机器人弧焊系统主要有FANUNC-LINCON 焊机组合、松下机器人及松下焊机组合、欧系机器人一般组合福尼斯焊机应用成本一般较高，考虑到FANUC弧焊机器人价格及松下焊机价格优势，把两者结合起来应用，可较大程度降低应用成本，且可达到焊接效果。通过FANUC-Panasonic相结合的机器人弧焊系统在白车身焊接应用，验证了FANUC-Panasonic 系统组合应用的可行性。

0 机器人弧焊系统方案

该机器人弧焊系统选用：Fanuc机器人本体 M-10iD/8L 内置弧焊管线包，控制柜：R-30iB Mate Plus; 松下焊接电源YD-350GR5、松下YW-CNF伺服送丝机、TBI焊枪、TBI清枪器。采用数字化接口板（一般控制柜中标配），并配备松下通讯接口装置，应用 Fanuc 与 松下合作开发的弧焊包，即 FANUC_PANASONIC_SETUP.RAR 软件方案。

1.机器人弧焊系统硬件构成

FANUC-Panasonic 弧焊系统主要设备由机器人本体、机器人控制柜、焊接电源、通讯 接口装置、送丝机、焊枪构成。如下图1所示：

图1 机器人弧焊系统构成

机器人设备主要由机器人本体和机器人控制柜组成。可根据客户需求选择不同型号的机 器人。焊接设备包括焊接电源和送丝机，焊接电源采用Panasonic的全数字控制GS5系列焊 接电源，采用第四代全数字控制技术，针对碳钢和不锈钢，都能实现稳定、极低飞溅的焊接。送丝机为Panasonic的YW-CNF自动焊送丝装置。FANUC机器人与Panasonic焊接电源通过通信接口装置进行连接，实现机器人与焊机 之间的通讯。

2.机器人弧焊系统硬件安装

2.1安装焊枪

按照焊枪安装说明书中的方法将焊枪安装到机器人J6轴上（如有转接 法兰，请先安装转接环）。

2.2 安装送丝系统

先将送丝机支架安装到机器人J3轴上，再将送丝机安装在支架上，将焊枪插入送丝机焊枪接口，顺时针旋转90°，拧紧内六角螺栓，并连上焊枪气管和焊枪开关。

2.3 安装焊机电源线

将焊机摆放到指定位置后，安装焊机电源线。焊机对电源及电源线要求如下：

焊机型号：YD350GR5；额定输入容量17.6KVA/13.5KW；额定输入电压380V；3相AC；额定频率50/60HZ；电源线6mm²。

2.4 安装通信接口装置电源

通信接口装置的电源线连接到焊机上。将来自通信接口装置的2相AC380V电源线连接到焊机电源输入端子，将通信装置地线电缆一头连接在通信接口装置的接地端子端，另一头连接在焊机接 地端子端，安装方式与步骤参考焊机电源线的安装。

2.5 安装焊机通讯电缆

将焊机通讯电缆一头（有地线的一端）与焊机上的焊机通讯接口（通信D-sub）相连，并将地线紧固到D-sub固定螺钉上，另一头（没有地线的一端）与通信接口装置背面的焊机通信接口相连。

2.6 安装外部通信电缆

将来自通信接口装置的外部通信电缆与机器 人控制柜中的相应模块（DeviceNet模块，EtherNet/IP模块）相连。根据所配通信接口装置型号确定所连接模块。

2.7安装送丝机通讯电缆、焊机电缆、气管、送丝管

将送丝机通讯电缆一端连在焊机上，另一端连在送丝机上；安装焊机电缆将正极电缆一端连接在焊机正极输出端子，另一端连接在送丝机电缆端子处，正极电缆通过管线包走线；将负极电缆一端连接在焊机负极输出端子，另一端与工件相连；将电压反馈线一端连接在焊机反馈线端子，另一端与工 件相连。将气管一端与气瓶相连，另一端与送丝机保护气体接口相连，并用卡箍固定，气管通 过管线包走线： 将送丝管一端与送丝机上的送丝管接头相连，另一头与送丝支架上的快插相连。

3、机器人弧焊软件系统调试

3.1.机器人软件安装

标通过 DeviceNet 通讯连接焊机与机器人时，一般安装所需软件为：1）ArcTool(H541)：弧焊软件包；2）DeviceNet Interface(J753)：DeviceNet通讯模块;3）FANUC_PANA.rar：通讯系统配置软件安装包。

3.2、通讯配置

第一步在控制启动模式下，将Manufacturer选项设成 General Purpose。Model选项设成 MIG(Volts,Amps），然后按下FCTN键，执行冷启动。

第二步：安装通讯配置软件

将安装包解压缩至存储设备（U盘或 MC卡）。将存储设备插在相应接口上，进入FANUC_PANA文件夹，光标移至INSTALL.CM文件，按下ENTER键执行安装文件。等待软件安装完毕。此时，软件被安装在 MENU 菜单下的SETUP子菜单中。

第三步：选择焊接设备编号

通过MENU->SETUP ->PANA SETUP进入通讯设置界面，根据提示输入设备编号。若只接入一台设备，则输入1。

第四步：选择设备通讯方式

根据提示设定通讯方式，若选择DeviceNet方式或Others其他方式，还需设置Rack号，完成相应设定后，机器人会自动完成配置并重启。

第五步：配置I/O

等待机器人重启完成，自动进入I/O配置界面，根据提示输入开始配置数字I/O的端口号，进行I/O配置，完成后，机器人自动重启。

第六步：运行背景程序

通过MENU->SETUP ->BGLogic，进入背景程序界面，选中PANA_BG按下F2【RUN】键启动背景程序。

3.3 焊接模式选择

Panasonic焊机目前支持3种焊接模式：独立模式、一元化模式、JOB模式。通过MENU->DATA->Weld Procedure进入焊接条件设置界面。将光标移至Process select后的数字上，输入相应的数字，切换至相应的模式。

3.4 干伸长及焊接程序查找

Panasonic焊机针对不同干伸长、不同焊丝种类、不同焊丝直径、不同保护气体等具有 不同的焊接程序。在机器人端通过 MENU->SETUP->PANA PROG，进入焊接程序设定界面进行设定，在Job模式下无需进行此步，由焊机端设置。根据提示先设定焊接设备编号，再设定干伸长号、选择焊丝材料、直径及保护气体，机器人会输出干伸长号 及焊接程序号。

4、机器人弧焊系统参数调试

在焊接程序选择完成后，可在焊接参数设置界面进行焊接参数设置，一元化模式下，设定焊接电流，焊接电压会相应调整，为达到较好的焊接效果，提高参数调试效率，推荐使用一元化参数应用方式。一元化焊接主要参数如下:

（1）、Weld Procedure：焊接程序号，用于机器人程序示教调用；

（2）、Process select：焊接工艺选择，设定范围1-5；

（3）、Weld Schedule：焊接条件号，用于机器人程序示教调用；

（4）、Current：焊接电流设置，设定范围 0-500A，调节单位0.1A；

（5）、Voltage：焊接电压微调，范围-9.9-+9.9V，调节单位0.1V；

（6）、Burnback Time：回烧时间调节，设定范围 -100-+100；

（7）、Arc Adjust：电弧特性调节，设定范围 -100-+100 ；

（8）、Wire FineTuning：慢送丝调节，设定范围 -50-+50 ；

（9）、Travel Speed：焊接速度 ；

（10）、 Delay Time:焊后停留时间。

一般焊装白车身板材材料为普通碳钢，厚度多为0.7-1.2mm 之间，焊接优化后的参考参数如下表1所示：

参数序号	电流	补偿电压	焊接速度	停滞时间
1	40	2.0	12	0.20
2	90	1.2	55	0.00
3	95	1.0	55	0.10
4	85	2.0	30	0.10
5	92	1.0	30	0.10
6	45	1.0	15	0.20
7	45	2.0	20	0.20
8	48	2.0	20	0.20

表1 机器人弧焊设置参数

5、机器人弧焊系统应用效果

在焊装车间首次使用FANUC-Panasonic机器人弧焊系统，因白车身部分焊缝位置及间隙存在较大的波动，存在一定的焊接质量缺陷及焊接故障，通过对焊接系统升级、参数优化及摆焊功能的应用，焊接质量显著提升，焊缝合格率稳定85%以上，焊接稳定性好、故障率低，为了进一步提升焊接质量、焊接稳定性，机器人弧焊系统建议增加激光寻缝系统，从而进一步提升焊接质量。