翟軼龍

（金冠銅業(yè)分公司，安徽 銅陵 244000）

1 引言

金冠銅業(yè)雙閃廠區(qū)電解工序設計陰極銅年產能40萬噸，采用最新的永久不銹鋼陰極電解法，廠房內共計1152個電解槽，采用雙跨廠房布局，配置兩臺高速剝片機組。兩臺剝片機組均是由芬蘭奧圖泰公司制造，整套機組由高速抓取機器人、剝片分離站、下料翻轉裝置、鉚接單元、電銅收集單元，高速堆垛機器人，稱重單元、打包單元及成套液壓動力系統(tǒng)等組成。單臺機組設計加工速度超過600片/時，主要功能有電銅洗滌、剝片、堆垛、稱重、打包、極板排距等。該廠電解剝片機組是國內首套機器人高速剝片機組，是目前最先進的第三代陰極銅加工機組。

金冠高速陰極剝片機組于2013年1月完成安裝及主要功能單元的調試，該年2月機組首次進行負荷試車運行。該高速剝片機組在金冠電解首次實現(xiàn)工業(yè)生產應用。經過多年的優(yōu)化及維保工作，本人梳理總結并建立出一套該機組高速機器人的運維體系。

2 工業(yè)機器人在剝片機組的關鍵功能

金冠高速陰極剝片機組配有六臺工業(yè)搬運機器人。分別為母板輸入機器人（FEEDING ROBOT）、陰極板輸出機器人（OUTFEEDING ROBOT）及堆垛機器人（STACKING ROBOT）。其中輸入機器人為六軸機器人，型號是KR 300 PA，負載300千克；輸出機器人為四軸機器人，型號為KP 180-2負載180千克；堆垛機器人為六軸機器人，型號為KR 470 PA，負載470千克。機器人承擔的作業(yè)有以下幾個點：

2.1 轉運

轉運是抓取機器人的主要功能，三種不同的機器人裝配了三種不同功能的夾具，負責將不同的物料轉運至各個的單元以完成機組的運轉。其中輸入機器人負責將未剝離的母板從機組的輸入鏈轉運至兩個剝片站，輸出機器人負責將已經與電銅分離的陰極板轉運至機組的輸出鏈，堆垛機器人負責將單塊的電銅轉運至銅捆鏈并碼垛成銅捆，方便叉車搬運。

2.2 提速

作業(yè)效率是高速剝片機組的一個重要的核心競爭力，一般鏈式機組和傳統(tǒng)機器人式機組的作業(yè)效率只有250～400片/小時，而高速機器人式剝片機組最高可達到700片/小時。能大大減少出銅出裝槽時間，提高槽時利用率。每臺機器人通過DP通訊，將單個機器人的位置實時反饋至機組PLC中，確保3臺機器人在運行的過程中做到與機組及物料的完美配合，節(jié)省了鏈式機組和傳統(tǒng)機器人式機組部件之間相互等待的時間。

2.3 定位

高速抓取機器人行動敏捷，動作精準。一位熟練的操作工可以在手動模式下，操控機器人夾具動作到硬件允許的任何位置。而在自動操作下，該廠的三種機器人可以精確的完成母板輸入，母板拒收，陰極板輸出，陰極板拒收，電銅堆垛，電銅拒收，電銅取樣等不同的操作。

2.4 配合包裝運輸

成品電銅都是以銅捆的形式銷售，該廠剝片機組的堆垛機器人可以按照商務部門的需要，在自動模式下將電銅堆垛至所需要的塊數(shù)，再通過機組稱重、打包、變成成品高純陰極銅直接出售。

圖1 輸入機器人及輸出機器人夾具

3 機器人運行常見故障及處理措施

作為高自動化生產中的重要設備，高速機器人的故障不同于機器人幾年的運行中，除了調試時出現(xiàn)的問題外，還有一些且常見的，通過提前優(yōu)化和改進，可就以實現(xiàn)減少故障的發(fā)生和減少故障處理的時間。本章按照專業(yè)歸類將近幾年出現(xiàn)的機器人故障分為機械類、電氣類、示教器報警類及其他類故障。以及在機器人出現(xiàn)故障后，機組的生產該如何調整和優(yōu)化。

3.1 機械類故障

高速轉運機器人的本體一般不會出現(xiàn)機械故障，故障主要發(fā)生在機器人的工具，也就是夾具。以及機器人的碳纖維結構上。其中夾具結構復雜，在運行過程中出現(xiàn)過不少問題。

3.2 電氣類故障

相對于機械故障，電氣故障出現(xiàn)的頻率雖然不多，但是查找故障原因較為困難，耗時較長。

3.3 示教器報警類故障

示教器的使用是機器人操作最重要的部分，熟練的掌握示教器的使用可以大大的減少故障的排查和處理的時間。一般情況下，示教器上的每種報警內容都對應著相應的故障和處理方法。

3.4 其他類故障

除以上故障分類外，還有一些涉及到機器人與前后工序的設備單元功能聯(lián)鎖、系統(tǒng)控制及邏輯關系的問題，一旦出現(xiàn)故障對設備、人員傷害風險大。

3.2 故障后的生產組織應對

機器人出現(xiàn)故障后，首先由機組操作者初步判斷機器人故障，常見故障由操作工自行解決。一旦發(fā)生難以處理或未遇過的問題時，立即匯報上級并通知保全部門。由于金冠電解車間的設計，在日常生產作業(yè)中，一臺機器人出現(xiàn)故障，會有另一臺剝片機組幫忙作業(yè)。一旦故障棘手或處理時間很長，在一臺剝片作業(yè)量達到平均作業(yè)量的1.5倍時（即作業(yè)108槽時），會安排停機維護1小時，讓機器人休息1小時，以降低高速機器人出現(xiàn)超負荷運轉故障的風險。

表1 機械類故障

表2 機組試生產電氣類故障

表3 示教器報警類故障

表4 其他類故障

表4 機器人維護的要點

4 剝片機組機器人的運行維護要點

4.1 機器人使用者的操作技能培訓

在設備安裝階段，組織部分優(yōu)秀員工去機器人的生產廠家參與機器人基礎知識的學習，讓大家對即將使用的機器人有一個直觀的了解和對如何使用機器人有著初步的認識。待到機器人調試階段，會有外方廠家的專業(yè)人員來到現(xiàn)場，對所有剝片機組操作人員進行機器人基礎操作和部分故障處理的指導。

在操作工的招聘方面一是操作員工至少需要中技或高中以上文化水平，選擇機械、電氣類專業(yè)，這樣更有利于員工培養(yǎng)；二是對于新聘沒有機組操作經驗的員工，至少需要6～12個月以上的實踐培訓；三強化操作人員培訓階段的技能考核，通過理論書面、現(xiàn)場實踐操作考核方式，促進提升培訓效果；四是合理安排操作人員培訓計劃，除了設備安裝階段的外出學習外，在之后的工作中選拔出優(yōu)秀的機器人操作者去廠家參加深入的學習，將所學到的知識帶回來進行普及。

4.2 機器人維護者的技能培訓

同樣，在設備安裝階段，負責機器人日常維護的保全方需要組織人員去生產廠家參與機器人基礎知識的學習。待到調試階段，去現(xiàn)場參與廠家人員的專業(yè)指導。另外，保全方需要做好與廠家的長期溝通合作關系，將機器人的狀態(tài)不定時的向廠家反饋，并做好備件工作。

4.3 機器人的運行要點

4.3.1 機器人的開啟與停止

金冠電解的機器人的開啟方式經過前前后后幾次修改，最終找到了一個非常安全的方式。一是所有機器人開啟時都會有5～8秒的延時，而不是立即開啟，以便操作人員仔細確認機器人的運行范圍內是否存在不安全因素。二是輸入和輸出機器人保持同開同關，無法單獨開啟，避免了一臺自動一臺手動帶來的很多不確定因素。

如何更好的停止機器人是操作工長期工作摸索的結果，非緊急情況下，盡量讓機器人在靜止狀態(tài)下停止。如遇特殊情況，盡量讓機器人在空載的情況下停止，避免由于突然停止造成的巨大慣性將物料從夾鉗上甩出或是對夾具造成不可逆的應力損壞。另外，盡量讓機器人停在空曠的位置上，而不是離某個設備非常接近。當然，緊急情況除外。

4.3.2 機器人的手動操作

高速轉運機器人有四個坐標系。我們要求操作工需要熟練掌握1～2個坐標系的使用，從而應對現(xiàn)場需要手動操作解決的故障。手動操作機器人時，操作工需要在現(xiàn)場進行操作，而不是站在操作室里，防止出現(xiàn)視覺死角導致機器人的碰撞。

4.4 機器人的維護要點

機器人的維護是需要工藝操作和保全維護人員共同去完成的，只要維護得當，能大大減少機器人出現(xiàn)故障的可能性。

5 結語

機器人式高速陰極剝片機組是目前最先進的電銅加工機組，而高速機器人同樣是世界最先進的工業(yè)機器人。從高速機器人目前實際運行使用來看，高速機器人仍存在一些問題：一是機器人夾具的故障較多，且夾具對物料的適應性差，一旦物料出現(xiàn)物理規(guī)格的波動，都會對夾具的運行產生影響；二是機器人的通訊線路貫穿整個剝片機組，一旦某條通訊電纜出現(xiàn)問題都有可能對機器人的通訊造成影響，給故障排查增加了難度。以上問題是今后機組優(yōu)化改進的方向。