淺談安川噴涂機(jī)器人系統(tǒng)典型故障排除方法

張亞軍，李少希，馮雙霞，畢平安，王惠

淺談安川噴涂機(jī)器人系統(tǒng)典型故障排除方法

張亞軍，李少希，馮雙霞，畢平安，王惠

（奇瑞商用車河南有限公司，河南 開(kāi)封 475000）

隨著工業(yè)機(jī)器人的迅速發(fā)展，工業(yè)制造越來(lái)越智能化，越來(lái)越多的機(jī)器人應(yīng)用于各種行業(yè)，機(jī)器人代替工人勞作勢(shì)在必行。機(jī)器人設(shè)備維修人員需求量也變得越來(lái)越大。論文主要對(duì)安川機(jī)器人噴涂系統(tǒng)典型故障解決辦法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

安川機(jī)器人；故障排除方法；噴涂系統(tǒng)

1 機(jī)器人噴涂系統(tǒng)介紹

1.1 機(jī)器人工作分布

奇瑞商用車河南工廠涂裝車間機(jī)器人噴涂系統(tǒng)主要由機(jī)器人（機(jī)器人EPX2900、機(jī)器人控制柜NX100及示教編程器）、蘭氏霧化器、PLC、上位機(jī)等部件組成。機(jī)器人負(fù)責(zé)對(duì)車身進(jìn)行仿形動(dòng)作，蘭氏霧化器主要負(fù)責(zé)機(jī)器人高壓靜電噴涂，上位機(jī)監(jiān)控是由組態(tài)王對(duì)所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， PLC系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對(duì)前三種設(shè)備的數(shù)據(jù)交換及控制，本車間PLC系統(tǒng)CPU為三菱Q系列，型號(hào)為Q06H，各個(gè)分柜通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線CCLink總線連接。

車身外表面噴涂溶劑型色漆由4 臺(tái)高壓靜電自動(dòng)噴涂防爆機(jī)器人完成。采用2站布置，負(fù)責(zé)汽車外板面漆(本色漆、金屬漆)噴涂。罩光漆噴涂系統(tǒng)1站（3臺(tái)機(jī)器人），負(fù)責(zé)汽車外板罩光漆噴涂。共由7臺(tái)防爆型機(jī)器人（YASKAWA EPX-2900，圖1所示）通過(guò)靜電旋杯（ITW RMA303附齒輪Pump流量控制）噴涂，機(jī)器人等待接收車身識(shí)別信號(hào)后，涂料依系統(tǒng)信號(hào)完成換色、充填準(zhǔn)備。當(dāng)工件觸發(fā)啟動(dòng)行程開(kāi)關(guān)后，機(jī)器人啟動(dòng)，并依照預(yù)先教導(dǎo)的程序開(kāi)始面涂噴涂作業(yè)。

1.2 控制程序

1.2.1 PLC控制

7臺(tái)機(jī)器人（面漆4臺(tái)，清漆3臺(tái)）共用一個(gè)主控柜，由三菱Q系列PLC控制，通過(guò)兩個(gè)區(qū)的CCLink網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)機(jī)器人噴涂設(shè)備進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，控制噴涂機(jī)器人、噴涂工具、上位監(jiān)控機(jī)及其他外圍設(shè)備的聯(lián)絡(luò)。并能實(shí)習(xí)PLC程序及噴涂參數(shù)的上傳或下載。

1.2.2 車型及顏色識(shí)別

面漆工位入口有自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和二次防錯(cuò)系統(tǒng)，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)掃描槍掃描車身VIN碼，將數(shù)據(jù)傳送PLC內(nèi)，程序提取所需車型及顏色數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車型及顏色自動(dòng)錄入，二次防錯(cuò)系統(tǒng)是通過(guò)6組光電開(kāi)關(guān)對(duì)車身外形尺寸進(jìn)行二次確認(rèn)，車身不一致，系統(tǒng)報(bào)警，操作人員通過(guò)手動(dòng)輸入盤進(jìn)行手動(dòng)錄入，從而保證車身進(jìn)入噴房錯(cuò)噴率，降低機(jī)器人碰撞概率。

圖1

1.3 人機(jī)操作、監(jiān)控軟件

系統(tǒng)監(jiān)控軟件利用國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品組態(tài)王實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面（圖2所示），可以顯示以下畫(huà)面：主畫(huà)面、狀態(tài)畫(huà)面、信號(hào)連鎖畫(huà)面、單一噴具狀態(tài)畫(huà)面、PLC網(wǎng)路連鎖畫(huà)面、噴涂表、清洗表、生產(chǎn)狀態(tài)畫(huà)面、信號(hào)監(jiān)控曲線、故障報(bào)警、故障履歷表等等。

圖2

2 噴涂機(jī)器人典型故障處理方法介紹

設(shè)備故障快速處理的前提是要有良好的理論基礎(chǔ)及豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，要充分熟悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布局，了解各個(gè)設(shè)備部件的工作原理，同時(shí)還要講究故障的排查方法，對(duì)于噴涂機(jī)器人系統(tǒng)，通常都是模塊化設(shè)備，可以通過(guò)比較方法能夠有效提高故障判斷效率，也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)直接判斷設(shè)備懷疑的故障點(diǎn)，這個(gè)也是維修人員常用的一種方法，但是此法要求維修人員對(duì)設(shè)備工作原理及零部件運(yùn)行情況要有充分的了解。總之，發(fā)現(xiàn)故障、解決故障還需要良好的電工基礎(chǔ)及鉗工基礎(chǔ)。

2.1 機(jī)器人故障案例分析

案例一：清漆CL2機(jī)器人啟動(dòng)故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

清漆站操作人員在生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人不能啟動(dòng)，故障報(bào)警為機(jī)器人在線未啟動(dòng)。

2.1.2 故障排除方法

首先利用故障判斷方法，根據(jù)系統(tǒng)的故障原理及控制環(huán)節(jié)的動(dòng)作程序進(jìn)行判斷，找出可能引起的故障點(diǎn)（圖3所示），再利用電壓法、電阻法對(duì)線路及元器件進(jìn)行測(cè)量，最后判斷出故障點(diǎn)，對(duì)故障進(jìn)行排除。

圖3

首先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行排除，引起機(jī)器人不能啟動(dòng)故障輸入信號(hào)有行程開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、編碼器三部分，利用直接檢查法及檢測(cè)法，對(duì)PLC程序進(jìn)行測(cè)試，直接確定行程開(kāi)關(guān)及光電開(kāi)關(guān)完好性，（如圖4、5所示）；編碼器通過(guò)比較法進(jìn)行排除（圖6所示），因7臺(tái)機(jī)器人及PLC高速計(jì)數(shù)模塊所取的編碼信號(hào)，都是取之同一編碼器，所以通過(guò)觀察其他機(jī)器人計(jì)數(shù)判斷編碼器狀態(tài)，通過(guò)比較，編碼器并無(wú)問(wèn)題。

圖4 利用PLC對(duì)行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)

圖5 行程開(kāi)關(guān)檢查流程

其次是對(duì)輸出信號(hào)的檢查，利用經(jīng)驗(yàn)判斷，可能影響的故障點(diǎn)主要集中在脈沖分配板及NIF基板上面，針對(duì)脈沖信號(hào)的檢查，先觀察機(jī)器人示教器脈沖信號(hào)，觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)示教器內(nèi)部脈沖數(shù)據(jù)異常，異常脈沖分配板可以用替換法將其他正常脈沖口與其更換，如圖4所示，觀察情況，檢查發(fā)現(xiàn)脈沖信號(hào)任然異常。最后故障點(diǎn)鎖定在機(jī)器人NIF基板上面，通過(guò)對(duì)程序?qū)C(jī)器人啟動(dòng)點(diǎn)的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)脈沖信號(hào)異常以外，機(jī)器人無(wú)啟動(dòng)信號(hào)輸出（如圖7所示），判斷為NIF基板損壞，更換后對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，故障排除。

圖6 脈沖分配板檢查

2.1.3 故障總結(jié)

此次故障共處理4個(gè)小時(shí)，查找故障點(diǎn)用了2個(gè)小時(shí)，更換NIF基板用了2個(gè)小時(shí)，由于NIF基板內(nèi)部存儲(chǔ)所有車型噴涂程序及機(jī)器人內(nèi)部系統(tǒng)程序，更換之前必須先進(jìn)行備份。由于前期有備份，并且是在機(jī)器人正常運(yùn)行模式下進(jìn)行備份的，故更換NIF基板時(shí)未再備份，新的基板更換后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)失敗，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行格式化后恢復(fù)機(jī)器人程序，故障解決。此次問(wèn)題，進(jìn)過(guò)咨詢，最好進(jìn)入機(jī)器人維護(hù)模式下進(jìn)行系統(tǒng)備份下才能保證備份系統(tǒng)順利恢復(fù)。針對(duì)NIF基板更換，制作了OPL單點(diǎn)教材，便于后期指導(dǎo)維修人員進(jìn)行NIF基板的快速更換。

圖7 機(jī)器人NIF基板更換

案例二：機(jī)器人CCLink網(wǎng)絡(luò)故障

（1）生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)器人報(bào)CCLink 2號(hào)網(wǎng)路故障，通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)2號(hào)網(wǎng)絡(luò)上8號(hào)模塊故障指示燈亮，如圖8所示：

圖8 機(jī)器人上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)布局顯示畫(huà)面

（2）故障處理方法

現(xiàn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，2號(hào)網(wǎng)絡(luò)中8號(hào)模塊最先表現(xiàn)出故障點(diǎn)，初步判斷為線路或8號(hào)數(shù)字量輸出模塊故障，對(duì)輸出電源電壓進(jìn)行測(cè)量為23.1VDC，測(cè)量電源無(wú)問(wèn)題，對(duì)輸出模塊進(jìn)行更換（如：圖9所示），發(fā)現(xiàn)故障解決，生產(chǎn)10分鐘后，網(wǎng)絡(luò)故障再次發(fā)生，通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)2號(hào)網(wǎng)絡(luò)8、9、10三個(gè)模塊異常指示燈間歇性閃爍，根據(jù)第一次故障經(jīng)驗(yàn)把查找故障重點(diǎn)放到了網(wǎng)絡(luò)總線上，對(duì)線槽內(nèi)網(wǎng)絡(luò)總線、槽內(nèi)網(wǎng)絡(luò)電纜和主控內(nèi)線路進(jìn)行排查未發(fā)現(xiàn)異常。對(duì)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)模塊進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)2區(qū)網(wǎng)絡(luò)從組態(tài)模塊電纜是通過(guò)端子排分出3路到線槽模塊，端子排上都有短接片，逐步對(duì)短接片進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)一處短接片松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良（如圖10所示），導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)時(shí)通時(shí)斷，從而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)模塊間歇式報(bào)警，對(duì)此短接片進(jìn)行緊固后，故障消除。

圖9

圖10

3 結(jié)論

以上是利用奇瑞商用車河南有限公司20JPH涂裝車間噴涂線，對(duì)安川機(jī)器人噴涂系統(tǒng)各個(gè)電氣元件實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能簡(jiǎn)單介紹，并針對(duì)日常保養(yǎng)、維修中出現(xiàn)的典型故障進(jìn)行分析總結(jié)，文章描述過(guò)程中不免有不足之處，敬請(qǐng)同行給予指正。

[1] 王建.維修電工(技師、高級(jí)技師)考前輔導(dǎo)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

[2] 饒顯軍.工業(yè)機(jī)器人操作、編程及調(diào)試維護(hù)培訓(xùn)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.

Discussed The typical troubleshooting method of Yanchuan spraying robot system

Zhang Yajun, Li Shaoxi, Feng Shuangxia, Bi Pingan, Wang Hui

( Chery Commercial Vehicle Henan Co., Ltd., Henan Kaifeng 475000 )

With the rapid development of industrial robots, industrial manufacturing is more and more intelligent, more and more robots applied in various industries, robots replace workers is impera-tive. Robot equipment maintenance personnel demand is also becoming greater. This paper mainly introduces the typical fault solutions of yaskawa robot spraying system.

Yaskawa robot; Trouble shooting method; Spraying system

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U466

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張亞軍，就職于奇瑞商用車河南有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.050

CLC NO.:U466