淺談DURR機器人旋杯轉(zhuǎn)速反饋異常問題的解決

0 引言     

      汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，極大的提高了汽車生產(chǎn)行業(yè)的生產(chǎn)空間，同樣汽車涂裝領(lǐng)域也伴隨著產(chǎn)能的提高向著高科技、高效率、高品質(zhì)的方向快速發(fā)展。其中DURR機器人在涂裝領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛且技能成熟。涂裝領(lǐng)域自動化應(yīng)用有噴涂機器人、涂膠機器人、火焰機器人，DURR機器人均有涉獵并且在行業(yè)中享有較高的榮譽。

      任何設(shè)備在正式使用前都將經(jīng)過一個調(diào)試設(shè)備時的問題爆發(fā)期，DURR機器人也一樣，在調(diào)試過程中出現(xiàn)PLC通訊信號中斷、計量泵出入口壓力誤報警、旋杯轉(zhuǎn)速反饋值異常、機器人與輸送鏈間信號傳遞異常導(dǎo)致的撞車、車型信息疊加現(xiàn)象導(dǎo)致的撞車、機器人CTEI通訊模塊故障等等，本文主要針對旋杯轉(zhuǎn)速反饋值異常問題引出的現(xiàn)象及與旋杯轉(zhuǎn)速相關(guān)部件作用及功能的說明，從而探討出兩個方向不同的表象及解決措施。

1 問題發(fā)生背景及現(xiàn)象

某公司應(yīng)用高自動化生產(chǎn)線體，其中噴漆室包括內(nèi)外板自動噴涂技術(shù)、內(nèi)外加電技術(shù)，目前日產(chǎn)量在1000臺左右，在正常生產(chǎn)一周的情況下，某一天車間甲班、乙班進行日常的交接班工作，甲班接班完成后開機進行日常準(zhǔn)備工作，車間的日常開機流程中要求在進行生產(chǎn)前進行一次長沖洗和一次噴車模擬工作,以用于在過程中觀察機器人噴涂軌跡、扇幅等方面是否存在問題。就在車間人員進行長沖洗工作時，機器人移動到清洗位置后，其中一臺機器人出現(xiàn)無旋杯轉(zhuǎn)速值的故障，無法進行清洗，人員進行復(fù)位操作也無法將此報警消除。此次故障問題使車間停線供給約480分鐘才徹底解決完成。

2 問題真因查詢及解決過程

在某一天正常交班過程中，開線前準(zhǔn)備工作，操作機器人進行長沖洗程序，在機器人清洗過程中突然發(fā)生報警，導(dǎo)致某一臺機器人無法繼續(xù)執(zhí)行程序，人員進行故障復(fù)位仍無法解決問題，通過觀察機器人上位機界面發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行清洗程序時，馬達轉(zhuǎn)速反饋值為0。因為機器人開啟主頂針需要馬達空氣的供給，清洗程序中有設(shè)定馬達轉(zhuǎn)速的設(shè)定數(shù)值，在機器人檢測實際反饋轉(zhuǎn)速值與設(shè)定轉(zhuǎn)速值不匹配且在幾秒內(nèi)不能恢復(fù)正常的情況下，發(fā)生馬達轉(zhuǎn)速異常報警，導(dǎo)致線體停線。下面我們通過幾個方面分析來深入了解旋杯轉(zhuǎn)速反饋值問題相關(guān)聯(lián)部件、關(guān)聯(lián)部件功能并逐步滲透解決問題。

2.1  與旋杯轉(zhuǎn)速相關(guān)部件

2.1.1 霧化器光眼

圖①為法蘭盤，此處與霧化器緊密貼合，但因一些異常操作（如錯誤的人工擦拭方式）將會導(dǎo)致光眼受到漆液的污染，從而使光信號無法感應(yīng)或感應(yīng)錯誤，出現(xiàn)旋杯轉(zhuǎn)速信號無法反饋或反饋數(shù)值異?，F(xiàn)象。  

圖②為馬達內(nèi)部光暗面，馬達轉(zhuǎn)動過程帶動光暗面的轉(zhuǎn)動，通過光眼將感應(yīng)到的光、暗信號傳遞給光電轉(zhuǎn)換器，從而檢測馬達的轉(zhuǎn)速及正反轉(zhuǎn)狀況。  

2.1.2 空氣比例閥

DURR機器人空氣比例閥分為馬達空氣比例閥和成形空氣比例閥，用于調(diào)節(jié)供給霧化器馬達空氣及成形空氣量。其中，馬達空氣與旋杯轉(zhuǎn)速的實際值有必然性關(guān)系。

2.1.3 光電轉(zhuǎn)換器

每個光電轉(zhuǎn)換器擁有兩個光纖接口，應(yīng)用于對馬達轉(zhuǎn)速、計量泵出入口壓力值經(jīng)光信號轉(zhuǎn)換為電信號。在馬達轉(zhuǎn)速檢測方面，光電轉(zhuǎn)換器一方面通給比例閥進行馬達轉(zhuǎn)速的監(jiān)控，一方面通給馬達剎車空氣電磁閥用于對剎車空氣的空氣，兩方面共同實現(xiàn)對馬達轉(zhuǎn)速的檢測和控制。

2.1.4 光纖

    連接光電轉(zhuǎn)換器與法蘭盤光眼間采用光纖連接進行信號傳輸，通過光纖對馬達內(nèi)部鏡面反射光的感應(yīng)將檢測的馬達轉(zhuǎn)速傳遞給光電轉(zhuǎn)換器。

2.2 問題解決思路

  確認(rèn)并梳理問題發(fā)生相關(guān)情況及難易度分析，見表1.

表1  問題發(fā)生相關(guān)情況及難易度分析

  根據(jù)發(fā)生故障可能性及解決難度確認(rèn)排查順序。

  1）在出現(xiàn)旋杯轉(zhuǎn)速出現(xiàn)異常高/低并發(fā)生報警時，可能原因為：霧化器光眼污染、光纖接觸不良、光纖破損至損壞。

   首先檢查霧化器光眼處是否受到污染，進行簡單保養(yǎng)處理；檢查光電轉(zhuǎn)換器處光纖接觸情況，進行緊固；更換光纖。

   2）在出現(xiàn)旋杯轉(zhuǎn)速無反饋值時，可能原因為：霧化器光眼污染、空氣比例閥故障/損壞、光電轉(zhuǎn)換器故障/損壞、馬達內(nèi)部污染。

    首先檢查霧化器光眼處是否受到污染，進行簡單保養(yǎng)處理；檢查空氣比例閥指示燈是否出現(xiàn)異常，進行更換馬達空氣比例閥；更換光電轉(zhuǎn)換器；拆解霧化器馬達，通過光眼探測通路觀察馬達光暗鏡面是否有污染，如有污染進行拆解清理。

2.3 本次問題解決過程

  1）拆解機器人霧化器，對法蘭盤與霧化器接觸處部位（特別注意光眼位置）進行擦拭、清理，在確認(rèn)好密封圈狀態(tài)（是否缺少密封圈或密封圈損壞）后重新進行安裝；

  2）重新安裝霧化器后仍未解決問題，此時對馬達空氣比例閥、光電轉(zhuǎn)換器進行更換。（需注意在安裝比例閥時，信號線、空氣管、電源線的安裝位置、牢固性及線的放置不會因為機器人仿形動作導(dǎo)致松動）

 3）在更換比例閥及光電轉(zhuǎn)換器后經(jīng)測試仍沒有旋杯轉(zhuǎn)速的反饋信號，此時將考慮范圍關(guān)注到光纖處，在更換光纖過程中發(fā)現(xiàn)，機器人軸與法蘭盤連接處已讓清漆凝結(jié)（如圖⑦所示），在拆解掉法蘭盤后發(fā)現(xiàn)機器人5軸內(nèi)保護管包括法蘭盤連接處漆管、氣管均有清漆凝結(jié)（如圖⑧所示）。

  4）將5軸整體進行更換，同時更換光纖，更換完成后進行測試，問題得到解決。

2.4 問題發(fā)生原因

因法蘭盤處連接清漆管路出現(xiàn)破損，導(dǎo)致清漆泄露至機器人5軸內(nèi)及法蘭盤附近，長時間下去清漆發(fā)生凝結(jié)并將破損口處凝結(jié)，所以未出現(xiàn)機器人軸節(jié)處滲出清漆的現(xiàn)象，凝結(jié)后的清漆在機器人運動過程中與5軸內(nèi)保護軟管摩擦，使保護軟管發(fā)生破損，破損后的軟管及凝固清漆在機器人運動過程中與光纖出現(xiàn)摩擦，長時間摩擦導(dǎo)致光纖的損壞，故無法傳遞信號至光電轉(zhuǎn)換器處，將無法將馬達轉(zhuǎn)速值反饋至人機界面中顯示。

在日常維護中需要定期對機器人5軸內(nèi)狀態(tài)進行查看，對已損壞的保護軟管進行及時更換。（可通過采購內(nèi)窺鏡的方式對5軸內(nèi)部軟管狀態(tài)進行檢查）

3 結(jié)語

本文主要介紹在整車廠應(yīng)用DURR機器人生產(chǎn)過程中發(fā)生的一項典型性常見問題，針對此問題對DURR機器人霧化器、空氣比例閥、光電轉(zhuǎn)換器、光纖等部件作用進行簡單分析，并通過部件作用將問題發(fā)生時表現(xiàn)狀況分為旋杯轉(zhuǎn)速無反饋數(shù)值和旋杯轉(zhuǎn)速反饋值高/低兩方面去檢查問題，并通過對部件的故障頻次及更換解決的難易度進行排序，從而加快了解決問題的速度。筆者認(rèn)為，在解決現(xiàn)場實際問題時，應(yīng)本著以盡可能減少車間停線時間為主，以高效率、高準(zhǔn)確的解決方案進行分析、排查。通過對問題的分析能找到最快的解決問題的辦法從而得到使用方的認(rèn)可是我們技術(shù)人員應(yīng)具備的技能、能力。