4. 点焊工具与末端执行器集成

点焊机器人末端执行器的集成质量，直接决定焊点位置精度、电极寿命和整线节拍。与弧焊枪不同，点焊钳是重载、带气路与冷却水路的执行器，其安装、坐标系、压力与耗材更换构成一条完整的工程链。本节按“机械接口—坐标基准—压力标定—耗材维护”的顺序展开，重点说明每一步的输入、操作与判据。

一、焊钳安装与法兰接口

FANUC 机器人末端通常采用标准法兰接口，常见规格为 ISO 9409-1-50-4-M6（4×M6 螺栓，PCD 50 mm）或 63-6-M8（6×M8，PCD 63 mm），并配有定位销孔与中心气/电通道。伺服焊钳（如 C 型钳）通过过渡法兰与机器人 J6 轴连接，安装前必须确认三件事：法兰规格匹配、定位销到位、螺栓按对角顺序分级拧紧。

拧紧力矩需按螺栓等级给定，示例：M8 8.8 级螺栓推荐 25～30 N·m，M6 8.8 级推荐 10～12 N·m，分 3 次对角加载（约 30%、60%、100%）。若使用过渡板，需检查其平面度（一般 ≤0.05 mm）与厚度对负载重心偏移的影响。焊钳重量、重心位置必须录入机器人负载参数（Payload），否则高速运动时会出现振动、过载报警或定位漂移。

气路与冷却水接口同样关键：伺服焊钳需要压缩空气（常见 0.4～0.6 MPa）驱动电极加压，变压器与钳体需要冷却水（流量、温度按焊钳手册）。接管后应做保压与流量检查，避免因漏气导致压力标定失真。

二、工具坐标系（TCP）设定

点焊的 TCP 应定义在电极帽接触面中心，即两电极闭合时的接触点。FANUC 常用三点法或六点法标定 TCP：以焊钳上某一固定参考点（如电极帽端面）去触碰一个固定尖点，改变机器人姿态记录多组位置，系统解算出 TCP 相对 J6 法兰的偏移量（X、Y、Z）与姿态（W、P、R）。

实际操作中，三点法适合快速标定位置，六点法可同时获得姿态。标定后应验证：手动将 TCP 移到示教尖点，切换不同姿态，观察 TCP 是否始终对准同一点，偏差一般要求 ≤0.5 mm。若焊钳更换电极帽或修磨后，TCP 的 Z 向会变化，必须重新标定或修正 Z 偏移。

工具坐标系号（UTOOL）需与程序中的 UTOOL_NUM 一致，否则焊接位置会整体偏移。建议在程序中固定使用同一工具号，并在更换焊钳后同步更新。

三、焊钳压力标定

伺服焊钳的压力由伺服电机通过滚珠丝杠或肘节机构施加，压力大小直接影响焊点质量与电极寿命。压力标定通常使用压力计（测力传感器）置于两电极之间，逐步给定伺服指令值，记录实际压力，建立“指令值—实际压力”曲线。

示例标定过程：设定目标压力 2.5 kN，从 1.0 kN 开始以 0.5 kN 递增，每点稳定 2 s 后读数，记录如下（示例数据，非实测）：

若偏差超过 ±5% 或出现非线性，应检查电极帽磨损、丝杠润滑、气路泄漏或压力传感器零点。标定完成后，将补偿值写入焊钳压力参数表，并在程序中调用对应压力号。压力标定周期建议每班次或每 5000 点复检一次。

四、电极修磨器与换帽装置

电极帽在反复焊接后会形成端面变形与合金层，导致电流密度下降、焊点直径不足。修磨器（Tip Dresser）通过旋转切削恢复电极帽端面形状，通常集成在机器人工作范围内，由机器人带动焊钳移动到修磨位置，修磨器自动夹紧并切削。修磨参数包括切削时间、进给量、修磨频率（如每 200～500 点修磨一次）。

换帽装置（Tip Changer）用于电极帽寿命终止后的自动更换。其工作流程为：机器人将焊钳移动到换帽工位，夹爪夹住旧帽，伺服或气动机构旋转/拉拔取下旧帽，再从料仓取新帽压装到位。换帽后必须重新标定 TCP 的 Z 向偏移，并检查新帽与电极臂的同心度。

综上，焊钳集成不是简单的“装上即可”，而是从法兰力矩、TCP 基准、压力曲线到耗材维护的系统工程。每一步的输入、操作与判据都应记录在集成检查表中，确保点焊质量可追溯、可复现。