點焊是汽車生產線必不可少的焊接方法之一，使用數(shù)量雖因產量而有所不同，但為成功組裝汽車車身，平均每條生產線上活躍著200～300臺點焊機器人。近年來用戶為實現(xiàn)成本最小化，致力于建設以縮短生產線長度、減少工序數(shù)和減少機器人臺數(shù)為目標的生產線。面對此類需求，機器人廠商首先應當考慮以機器人的高速化來應對。
點焊機器人的高速化可在用戶構建系統(tǒng)時幫助其減少機器人的使用臺數(shù)。如機器人速度提升20%，每臺機器人的打點數(shù)就會增加20%，那么在原本由100臺機器人構成的汽車車身焊接生產線上，從工作量考慮只需要80臺機器人即可，因此用戶減少了 20臺機器人的使用成本及能源損耗。但由于動作范圍的原因機器人要分開打點，因此必須擴大機器人的動作范圍，特別是手臂軸的動作范圍。
此外為實現(xiàn)產線長度的縮短和工序數(shù)的減少，必須在維持高速化的同時實現(xiàn)高密度機器人布局。為此更加需要機器人具備布局的柔軟性，即設置的高自由度、低干涉的機器人形態(tài)。同時，為維持高密度的生產線配置，也需要同時提升機器人的維護性。
為此，安川機器人圍繞高速化（含通電的點焊動作）、機器人本體小型化（增加負載重量和擴大動作范圍）及提高維護性等理念進行了相關機器人的開發(fā)。而新型點焊機器人MOTOMAN-MS165/210（以下簡稱MS165/210）具備的特征可應用于與汽車相關的領域中，并可為用戶在使用過程中提升優(yōu)勢。
MS165/210為點焊用機器人MOTOMAN-ES165D/200D（以下簡稱ES165D/200D）的升級機型。以最適合點焊為關鍵進行開發(fā)的原機型ES165D/200D，將點焊用管線包內置于機器人內部，為設備的高密度設置作出了相應的貢獻。而此次開發(fā)的MS165/210，與ES165D/200D同樣將管線包置于機器人內部，是適合于設備更小型化且密度配置更高的點焊機器人（如圖）。
點焊機器人的高速化用可通過各種切入點推進并實現(xiàn)，如控制最佳化、機器人基本性能的提升和振動減少這三項特點。作為點焊機器人特有的伺服電焊槍和延時控制可通過伺服點焊槍的最佳動作、加壓控制的切換速度和延時及通信的最佳化，減少不必要的控制時間，實現(xiàn)每處打點時間的降低。在基本性能高速化方針的基礎上，還準備了無傳感器學習控制，即示教后執(zhí)行一次程序，此時由配備在機器人各軸上的伺服電動機識別頂端的振動，并實現(xiàn)了對加減速時間及振動的最佳化。
通過無傳感器化，用戶可省去繁瑣的傳感器安裝，只需重復運行程序，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)構建時，機器人的高速化使每一臺機器人的打點數(shù)增加，提升了節(jié)拍內生產效率，而增加打點數(shù)導致點焊槍姿勢的獲取成為了一個重要的課題。配備伺服點焊槍的機器人在示教時不獲取槍的姿勢而直接改變布局的情況時有發(fā)生，這種不獲取打點姿勢的方式，使高速化的意義銳減。
此次安川開發(fā)的MS165/200相比原來的機型在小型化方面具有革新性的改變，主要是將原來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、可靠性及維護的作業(yè)性，通過使用充氣式平衡器，實現(xiàn)了最小旋轉干涉半徑從R608mm縮小約100mm，縮小至R515mm左右。
考慮到汽車制造廠商左右對稱的零部件較多，單側示教完成之后使用鏡像變換生成另一側的動作。此時，由于手臂自身受到單側超程的影響，也會發(fā)生與治具或柱子間的相互干涉。為解決這個課題，安川采用了將機械臂設置于中心，避免超程的發(fā)生，并使機器人寬度最小化的構造。關于機器人的底座將伺服點焊槍用配線包在機器人第一軸回轉的處理方式變更為第一軸內部處理方式，底座的面積減少了44%。
設備成本最小化的關鍵如前所述為機器人臺數(shù)的減少和工序的縮短。為實現(xiàn)這個目標，除機器人自身的改變外，其周邊設備配合的系統(tǒng)構建也十分重要。與焊接品質相關的要點除加壓力、電流值和通電時間外，還有電極頂端形狀。這是由于反復焊接會導致電極頂端變形，工件的電流直徑（電流密度）的變化會直接影響焊接品質。所以一般的處理方法是點焊中每數(shù)十次打點后用修磨器切削電極，調整電極頂端。安川在修磨器的驅動源中使用伺服電動機，由機器人控制柜來對其進行控制，防止切削不足，同時能夠自動檢測出異常的伺服電極修磨器也投入了市場。
通過修磨器的伺服化，可以檢測出驅動修磨器時的電機力矩。同時，使用伺服槍，可在切削完成后檢出電動機位置的變化。由此可以通過修磨器無負載時和切削時力矩的變化及電動機位置的變化，判斷切削動作是否正常完成。
此外，從無負載時力矩的變化中可檢出修磨器驅動系的異常，從切削時力矩的變化也可檢測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檢測電極位置，指定最低需要切削量，有效降低交換電極的頻率。通過引進更加智能的設備和功能，可實現(xiàn)穩(wěn)定的生產。在維持生產線運作的基礎上盡力減少不必要消耗，對于今后的系統(tǒng)構建也必不可少。
點焊的成本最小化系統(tǒng)構建還將持續(xù)，特別是配合新興國產量變動的生產線的構成變得非常重要。如原來以100的成本對應100的生產量，今后則需要由25的成本對應25的生產量。這是由于新興國家與發(fā)達國家的生產量不同所致。作為機器人廠商，根據(jù)這一狀況來提供解決方案十分重要。
