曾祥丹 劉永亮 李 劉建波 王冬宇 芮銀龍

摘要：工業(yè)機(jī)器人在TFTLCD制造行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛，極大的提升企業(yè)的智能制造水平，但是如果工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)故障停機(jī)，會嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍，從而影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，企業(yè)能夠自主維修工業(yè)機(jī)器人是非常必要的。本文以Sankyo液晶面板搬運(yùn)機(jī)器人為例，簡要的總結(jié)了該機(jī)型的常見故障和處理方法，及日常保養(yǎng)和故障管理策略。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；常見故障；分析；自主維修

工業(yè)機(jī)器人是一種集機(jī)械、電子、控制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等跨學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)于一體的智能裝備， 對提高制造業(yè)的智能制造水平具有非常重要的意義，工業(yè)機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)的主要自動化裝備在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。目前，各個國家都非常重視工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)研究，工業(yè)機(jī)器人的擁有量已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一[1]。

TFTLCD制造行業(yè)的生產(chǎn)線規(guī)模大、自動化程度高，在生產(chǎn)過程中玻璃基板的搬運(yùn)都是由工業(yè)機(jī)器人完成，但是隨著早期投產(chǎn)建設(shè)的生產(chǎn)線逐年老化，工業(yè)機(jī)器人的故障率也逐年提高。由于TFTLCD制造行業(yè)的生產(chǎn)方式屬于連續(xù)型生產(chǎn)，如果生產(chǎn)線中某個工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)故障停機(jī)，會影響后段工藝設(shè)備的正常工作，甚至影響整條生產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，需要企業(yè)維修技術(shù)人員能夠快速的應(yīng)對機(jī)器人的故障處理，及時排除故障恢復(fù)正常生產(chǎn)。本文根據(jù)維修技術(shù)人員在企業(yè)現(xiàn)場維修工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際經(jīng)驗，簡要的總結(jié)了Sankyo液晶面板搬運(yùn)機(jī)器人的常見故障和處理方法，以及故障管理策略。

1 自主維修工業(yè)機(jī)器人的重要意義

應(yīng)用企業(yè)實(shí)施自主維修工業(yè)機(jī)器人的主要目的是為了保障機(jī)器人在正常狀態(tài)下工作，并延長其使用壽命。企業(yè)的維修技術(shù)人員能夠第一時間應(yīng)對機(jī)器人的故障處理，可節(jié)省外部服務(wù)商來現(xiàn)場維修的費(fèi)用和等待時間，降低機(jī)器人的平均故障間隔時間、提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的總體經(jīng)濟(jì)效益的有效提升，同時防止企業(yè)出現(xiàn)技術(shù)災(zāi)難與安全事故[2]。

工業(yè)機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)行可以有效的保證企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益，但是集多種高新技術(shù)于一體的工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)精密復(fù)雜，對維修技術(shù)人員的專業(yè)技能提出了極高的要求。應(yīng)用企業(yè)普遍不具備自主維修工業(yè)機(jī)器人的能力[3]，而且當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人缺少有效的故障預(yù)警和自診斷能力，一旦出現(xiàn)故障停機(jī)，通知外部服務(wù)商到企業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行維修，需要大量等待時間，嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率。因此，自主維修工業(yè)機(jī)器人對保證企業(yè)正常生產(chǎn)和改善生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)是非常必要的。

2 工業(yè)機(jī)器人常見故障與處理方法

本文根據(jù)企業(yè)維修技術(shù)人員對Sankyo液晶面板搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行自主維修的實(shí)際經(jīng)驗，總結(jié)了該機(jī)器人的常見故障和處理方法。

2.1 Realtime Error的處理

機(jī)器人在運(yùn)行過程中發(fā)生異常停機(jī)，查看示教器報警代碼為252，指示燈間隔性閃爍6次，初步判斷為Realtime Error，此類故障報警可能由伺服馬達(dá)損壞、減速器損壞、機(jī)器人控制器損壞、Encoder Cable損壞或伺服放大器損壞等原因造成的，在故障分析和處理過程中需要對上述原因逐一進(jìn)行排查，此類故障排除作業(yè)流程如圖1所示。

伺服馬達(dá)和減速器的更換作業(yè)過程為：首先確認(rèn)馬達(dá)和減速器的型號，然后拆卸損壞的馬達(dá)和減速器，安裝新的馬達(dá)，其次進(jìn)行HWDEF文件設(shè)置，然后進(jìn)行ABS原點(diǎn)恢復(fù)操作，再確認(rèn)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)和原始Mark的位置，最后運(yùn)用3000SPWin軟件進(jìn)行馬達(dá)更換操作設(shè)置。

2.2 升降氣缸故障處理

機(jī)器人在升降運(yùn)行時噪聲較大，拆開機(jī)殼查看，發(fā)現(xiàn)升降氣缸桿磨損嚴(yán)重，如圖2所示，升降氣缸更換作業(yè)過程為：首先確認(rèn)氣缸型號準(zhǔn)備新氣缸，然后關(guān)閉壓縮空氣并釋放殘余壓力，其次拆除損壞氣缸，更換新氣缸并進(jìn)行位置調(diào)整如圖3所示，然后接通壓縮空氣查看有無泄漏點(diǎn)，最后恢復(fù)正常生產(chǎn)，觀察機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，無異常后確認(rèn)故障排除。

2.3 真空報警處理

機(jī)器人在正常生產(chǎn)過程中，真空吸附出現(xiàn)報警停機(jī)，查看真空表的顯示數(shù)值為28kPa（真空壓力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值為70kPa），此類故障可能由真空吸盤損壞、電磁閥損壞、氣管磨損泄漏或者快插接頭損壞等原因造成的，在故障處理過程中需要對上訴原因逐一進(jìn)行排查，首先擦拭真空吸盤，確認(rèn)是否損壞，然后檢查電磁閥，確認(rèn)電磁閥通斷是否正常，確認(rèn)24V供電是否正常，其次檢查所有氣管，特別是氣管與其他零件有接觸的部分，確認(rèn)氣管是否破損，然后檢查各處的快插接頭，確認(rèn)是否有松動或者損壞。排查完畢后，更換損壞零件，確認(rèn)真空表顯示數(shù)值是否在正常范圍內(nèi)，最后恢復(fù)正常生產(chǎn)，觀察機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，無異常后確認(rèn)故障排除。

2.4 ABS原點(diǎn)恢復(fù)

對機(jī)器人進(jìn)行馬達(dá)更換作業(yè)后，需要進(jìn)行ABS原點(diǎn)恢復(fù)操作，也叫ENC原點(diǎn)恢復(fù)。ABS原點(diǎn)恢復(fù)操作包括如下兩種方式：

第一種是在示教器上操作完成，首先使用ENC Cable鏈接機(jī)器人控制器，然后將示教器上的鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)到Local Mode，如果示教器有錯誤信息提示，按Error Reset按鈕清除提示信息，其次打開Manipulator Power（SERVO ON），然后按ABS Homing鍵，按照示教器上的提示依次尋找每個軸的原點(diǎn)，最后關(guān)閉控制器，重新啟動后，即可恢復(fù)。

第二種是在計算機(jī)上操作完成，首先將示教器上的鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)到Remote Mode，然后用ADS cable連接計算機(jī)和機(jī)器人控制器，其次啟動3000SPWin軟件，然后使用User模式，選擇User Maintenance，再選擇ABS Homing，按照提示依次進(jìn)行操作，最后關(guān)閉控制器，重新啟動后，即可恢復(fù)。

2.5 X軸滑軌更換

機(jī)器人在正常生產(chǎn)過程中， X軸運(yùn)行時噪聲大，拆開機(jī)殼查看，發(fā)現(xiàn)滑軌磨損嚴(yán)重，如圖4所示。滑軌更換作業(yè)過程為：首先進(jìn)行Mark制作和程序備份，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息，然后將機(jī)器人推至遠(yuǎn)端關(guān)閉電源，拆除機(jī)殼并清掃干凈，其次確定滑軌的安裝基準(zhǔn)面，將安裝基準(zhǔn)面對側(cè)已磨損的滑軌拆除，使用校正器將新滑軌和基座固定，緊固螺栓如圖5所示，然后拆除安裝基準(zhǔn)面?zhèn)鹊呐f滑軌，鋪設(shè)新滑軌，并使用千分表和測試治具調(diào)整滑軌的平行度如圖6所示，要求平行度≤±0.05mm，再拆除馬達(dá)驅(qū)動部件，用千斤頂將機(jī)器人的上本體頂起，拆除舊滑塊，并安裝新滑塊，恢復(fù)馬達(dá)驅(qū)動部件和機(jī)殼，安裝完成后進(jìn)行現(xiàn)場清潔。啟動機(jī)器人，進(jìn)行ABS原點(diǎn)恢復(fù)操作，確認(rèn)機(jī)器人手臂在各個物料窗口的位置，對比原始Mark進(jìn)行微調(diào)。最后恢復(fù)正常生產(chǎn)，觀察機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，無異常后確認(rèn)作業(yè)完成。

3 工業(yè)機(jī)器人的檢查和故障管理

3.1 工業(yè)機(jī)器人的日常檢查

做好工業(yè)機(jī)器人的日常檢查工作，對小故障及時處理，排除故障隱患，可有效防止出現(xiàn)大范圍的故障爆發(fā)，保證工業(yè)機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)行。日常檢查工作包括以下6個方面：

（1）日常檢查工作一般是在工業(yè)機(jī)器人不工作的情況下進(jìn)行，如果需要檢查機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，維修技術(shù)人員必須首先確保自身安全，并且必須確認(rèn)示教器的示教模式已開啟，所有操作行為必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程執(zhí)行。

（2）異常聲音和振動檢查：檢查馬達(dá)、減速機(jī)、絲杠、滑軌、同步皮帶和線纜保護(hù)鏈等零部件在運(yùn)行過程中是否有異常聲音或者振動，檢查馬達(dá)是否有異常發(fā)熱現(xiàn)象，查找原因并更換有問題的零部件。

（3）外表損傷和異物檢查：檢查機(jī)器人外殼和外漏零部件是否有損傷和異物，重點(diǎn)檢查機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的縫隙內(nèi)是否夾雜異物，查找原因并排除故障，做好清潔工作，保持機(jī)器人的潔凈。

（4）氣路系統(tǒng)檢查：檢查管路和快插接頭等是否存在泄漏點(diǎn)或者松動，檢查壓力表和電磁閥是否損壞，查找原因并更換有問題的零部件，重新緊固松動的快插接頭和螺釘。

（5）示教點(diǎn)檢查：檢查機(jī)器人示教停止點(diǎn)與示教原點(diǎn)是否存在偏差，查找原因并及時修正。

（6）漏油檢查：檢查機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)的縫隙是否有漏油現(xiàn)象，查找原因并排除故障，做好清潔工作，注射潤滑油操作必須嚴(yán)格按照機(jī)器人保養(yǎng)手冊的要求執(zhí)行。

3.2 工業(yè)機(jī)器人的三個月點(diǎn)檢

工業(yè)機(jī)器人的三個月點(diǎn)檢工作包括以下3個方面：

（1）驅(qū)動單元檢查：檢查各個驅(qū)動單元如馬達(dá)、減速機(jī)、絲杠、滑軌、同步帶輪等是否有損壞和螺釘松動，及時更換損壞零件，重新緊固松動的螺釘。

（2）外部連接線檢查：檢查各處電器連接線、電器接頭、氣管和快插接頭是否松動和磨損，查找損壞原因并及時更換有問題的零部件，重新緊固松動的接頭和螺釘。

（3）傳動部件潤滑檢查：檢查各軸線性滑軌、滾珠絲杠、氣缸、馬達(dá)和減速器等潤滑情況，表面是否有異物和潤滑不良，查找原因并排除故障。

3.3 工業(yè)機(jī)器人的六個月點(diǎn)檢

工業(yè)機(jī)器人的六個月點(diǎn)檢工作包括以下3個方面：

（1）同步帶檢查：檢查同步帶和帶輪是否磨損、斷齒，及時更換損壞零件；檢查同步帶是否有松動，使用同步帶張力測試儀進(jìn)行測試，并及時調(diào)整，張力調(diào)整作業(yè)流程必須嚴(yán)格按照機(jī)器人保養(yǎng)手冊的要求執(zhí)行。

（2）內(nèi)部配管配線檢查：檢查機(jī)器人機(jī)殼內(nèi)部的電器連接線、電器插頭、氣管和快插接頭是否有松和磨損，查找原因并及時更換有問題的零部件，重新緊固松動的接頭和螺釘。

（3）主要傳動部件檢查：檢查機(jī)器人主要傳動部件如馬達(dá)、減速機(jī)、絲杠、滑軌、同步皮帶和同步帶輪等是否有損壞和螺釘松動，及時更換損壞零件，重新緊固松動的螺釘。

3.4 故障管理與預(yù)防性工作

要做好工業(yè)機(jī)器人故障管理與預(yù)防工作，必須掌握工業(yè)機(jī)器人發(fā)生故障的原因，積累常發(fā)故障和典型故障的資料和數(shù)據(jù)，深入開展故障的統(tǒng)計和分析，研究故障發(fā)生的規(guī)律，從而加強(qiáng)日常維護(hù)、檢查和預(yù)防性維修，故障管理和預(yù)防性工作主要包括以下6個方面：

（1）重視故障分析工作的開展，培訓(xùn)維修技術(shù)人員掌握正確的故障分析方法，培養(yǎng)自覺對故障進(jìn)行記錄、統(tǒng)計、分析的工作習(xí)慣，并對日常維修工作提出合理化建議。

（2）對關(guān)鍵工序的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注，并且有計劃的進(jìn)行監(jiān)測和檢查，以便及時發(fā)現(xiàn)故障的征兆和惡化的信息。

（3）故障記錄是完成機(jī)器人故障管理的基礎(chǔ)資料，也是故障分析和處理的原始依據(jù)，故障記錄必須完整詳細(xì)，語言描述簡單清楚，詞語應(yīng)便于理解，不能有歧義。維修技術(shù)人員完成故障維修后，認(rèn)真填寫“故障維修報告”，積累形成故障維修履歷，供后續(xù)參考和查閱[4]。

（4）維修技術(shù)人員按固定周期匯集“故障維修報告”，形成機(jī)器人的故障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，獲得各類機(jī)器人的平均故障時間和平均故障間隔時間，并針對單臺機(jī)器人的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，了解故障動態(tài)和原因，找出故障發(fā)生的規(guī)律，以便安排預(yù)防性的維修或改善措施。故障數(shù)據(jù)的分析結(jié)果還可以作為日常巡檢、檢查內(nèi)容和維修標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，并依據(jù)分析結(jié)果的變化對已有維修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。

（5）維修技術(shù)人員通過對機(jī)器人的日常巡檢，獲取機(jī)器人的狀態(tài)信息和故障征兆，結(jié)合故障數(shù)據(jù)的分析結(jié)果和相關(guān)維修記錄，對某些頻發(fā)性的故障征兆和隱患進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)和保養(yǎng)，防止機(jī)器人“帶病”工作，以便有效的控制和減少故障的發(fā)生。

（6）對于某些重大的故障征兆和隱患，應(yīng)用企業(yè)的技術(shù)人員無力承擔(dān)的，應(yīng)該及時請外部服務(wù)廠商協(xié)助，充分利用生產(chǎn)間隙和設(shè)備閑置時間實(shí)施故障維修，避免占用生產(chǎn)部門的正常生產(chǎn)時間。

4 結(jié)論

綜上分析，工業(yè)機(jī)器人常見故障是制約TFTLCD制造企業(yè)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素之一，科學(xué)的故障維修技術(shù)是現(xiàn)代企業(yè)增強(qiáng)競爭力的有效手段，也是企業(yè)生存、發(fā)展、擴(kuò)大生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)升級的有力保障。因此，企業(yè)必須重視工業(yè)機(jī)器人的自主維修工作，加大對自主維修工作的投資力度，加強(qiáng)對維修技術(shù)人員的培養(yǎng)，積極開展工業(yè)機(jī)器人的日常檢查、維護(hù)、保養(yǎng)、故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析等工作，構(gòu)建科學(xué)的工業(yè)機(jī)器人檢修制度和維修標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格的按照制度和標(biāo)準(zhǔn)開展日常檢修工作，保證工業(yè)機(jī)器人穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：曾祥丹（1980），男，滿族，遼寧營口人，工程碩士，北京京東方光電科技有限公司，主要從事非標(biāo)自動設(shè)備設(shè)計開發(fā)工作。