场景说明:1 台安川机器人,带2 台独立变位机;每台变位机可以是单轴回转,也可以是双轴翻转 + 回转。 两种工作模式: 1)分时协调:机器人同一时刻只和其中一台变位机联动,另一台静止;工作站最常用(焊接、打磨、光伏支架焊接)。 2)同时协调:机器人同时跟随两台变位机运动,极少用,需要高级选项授权。
控制器硬件:DX200 / YRC1000;伺服 Σ‑7,总线 MECHATROlink‑Ⅲ,变位机伺服由机器人控制器统一管理,不是外部 PLC 独立控制。
一、硬件配置方案
1、控制器轴能力
YRC1000 控制柜内部最多内置3 个外部轴放大器;
2 台单轴变位机(合计 2 外部轴 S1、S2):主柜内置驱动即可,不需要额外轴柜。
2 台双轴变位机(共 4 根外部轴):本体内部最多 3 轴,第 4 轴需要外置轴放大器单元。
DX200 可扩展更多外部轴,适合重载多变位机工作站。
变位机伺服:Σ‑7S/G 伺服,驱动器为机器人外部轴专用放大器,不能用普通独立 SGD7S 驱动器;机器人控制器直接通过 MECHATROlink‑Ⅲ 控制伺服,实现工件坐标系联动协调运动。
2、硬件清单示例(2 台单轴变位机)
表格
| 部件 | 说明 |
|---|---|
| 机器人本体 | AR/MP 系列六轴本体 R1 |
| 机器人控制器 | YRC1000,内置 2 路外部轴放大器 |
| 变位机 1 | S1 轴,Σ‑7 伺服电机 + RV 减速机,带抱闸 |
| 变位机 2 | S2 轴,Σ‑7 伺服电机 + RV 减速机,带抱闸 |
| 电缆 | 伺服动力电缆、绝对值编码器电缆 |
| 安全 | 变位机抱闸控制、STO 安全回路,急停串联 |
变位机翻转轴必须带断电抱闸,防止工件自重下坠。
3、电气接线要点
伺服动力、编码器接入机器人控制柜外部轴放大器接口;
变位机电机抱闸信号由机器人控制器内部输出控制,程序控制抱闸开闭;
安全回路:变位机伺服 STO 接入机器人急停回路,急停同时切断机器人与变位机动力;
IO 交互:变位机无额外外部控制器,原点、故障、就绪全部机器人内部读取,不需要外部 PLC 做运动控制;PLC 只做工位逻辑、上下料信号。
二、系统参数设置(管理员模式,密码 999999)
1、外部轴机械参数(S1:变位机 1,S2:变位机 2)
系统→轴设置,分别设置 S1、S2:
机构种类:回转型;
减速比:填入变位机实际减速比;
动作范围:设置软限位(如‑360°~+360°);
最大速度、加速度,根据变位机机械限制设定;
电机型号匹配对应 Σ‑7 电机参数。
2、轴组组合登录
安川机器人一个程序只能绑定一套轴组,不能同时 R1+S1+S2 一起协调;只能切换轴组:R1+S1(机器人 + 变位机 1) / R1+S2(机器人 + 变位机 2)。
设置 → 登录轴组组合
增加轴组 1:R1+S1,主侧 S1(变位机为工件侧);
增加轴组 2:R1+S2,主侧 S2;
两套轴组分别保存。
编程新建程序时,选择对应轴组:
加工变位机 1 的程序:轴组选 R1+S1;
加工变位机 2 的程序:轴组选 R1+S2。
3、变位机工装坐标系标定
两套变位机要分别标定工装坐标系:
进入【机器人】‑【工装轴校准】;
选择 S1,按 5 点法标定变位机 1 回转中心;
切换 S2,同样 5 点法标定变位机 2 回转中心;
标定错误会导致联动时轨迹偏移、焊接跑偏。
三、两种编程工作模式
模式 A:分时联动(项目 95% 场景,推荐)
机器人同一时间只跟随一台变位机,另一台静止;工位切换时切换轴组。典型工艺:变位机 1 焊接,变位机 2 上下料;完成后互换。 程序逻辑示例:
NOP
*LOOP
CALL JOB1 R1+S1 //调用变位机1焊接程序,轴组R1+S1
CALL JOB2 R1+S2 //调用变位机2焊接程序,轴组R1+S2
GOTO *LOOP
END
JOB1 内部:MOVJ、MOVL、MOVLEXT,机器人与 S1 变位机协调联动,工件随动焊接;
JOB2 内部:机器人与 S2 变位机协调联动;
切换轴组时机器人需要回到安全位置,防止干涉。
指令:MOVLEXT 带外部轴联动插补;MOVJEXT 关节联动。
模式 B:两台变位机同时随动
需要开通轴组扩展选项功能,硬件压力大,编程复杂,一般不推荐;绝大多数工作站不需要。
四、IO 与安全逻辑
变位机原点回归:S1、S2 分别执行原点回归;断电重启必须回零(绝对值编码器可省去回零)。
抱闸逻辑:伺服使能后打开抱闸;伺服关闭、报警、急停立刻闭合抱闸。
互锁逻辑:
机器人在 R1+S1 工作时,禁止 S2 乱动;
机器人在 R1+S2 工作时,禁止 S1 乱动;
报警:变位机伺服报警直接进入机器人报警日志,停止整套工作站。
五、常见坑点与调试要点
不能把两套变位机当成同一个轴组 R1+S1+S2 做协调运动,安川不支持单程序内机器人同时对两套变位机工件随动,必须切换轴组。
两套变位机工装坐标系必须分别标定,只标定一个会出现轨迹跑偏。
双轴变位机(每台 2 轴):S1‑1、S1‑2 为第一台;S2‑1、S2‑2 第二台,注意轴编号分配。
切换轴组前,机器人必须走到安全避让点,避免机械干涉碰撞。
变位机减速比、旋转方向参数一旦填错,联动直接跑飞。
重载翻转变位机,务必确认抱闸力矩满足工件自重,防止掉件。
六、对比备选方案
如果变位机用独立 Σ‑7 伺服 + PLC 控制,机器人只做点位,没有工件随动协调,只能变位机转到位后机器人再干活,不能焊接过程中变位机同步旋转,适合简单搬运,不适合焊接、打磨随动工艺。
七、光伏行业应用注意点
光伏支架焊接、边框焊接经常使用 1 机器人带 2 台变位机交替作业:
变位机转速低、负载大,优先 RV 减速机;
Σ‑7 伺服开启振动抑制,减少焊接抖动;
绝对值编码器,开机不用回原点,提升产线效率。

