浅谈焊接机器人的故障维修

焊接机器人故障的原理分析

1.1 早期焊接机器人的故障现象

在焊接机器人使用的初期，由于我们对焊机机器人原理的认识比较肤浅，造成我们无法应对发生的故障。通过多方努力，我们首先指定相近专业的维修人员来跟踪设备；其次联系厂家对上述人员进行系统培训和学习，使其具备上岗资质；第三是建立完善的维修记录和标准的故障诊断规范。由于焊机机器人的故障与其它标准数控设备的故障是类似的，因此，丰富的维修经验对焊接机器人故障原理的理解是非常重要的。同时，完整的维修记录，即故障描述、故障诊断、维修经过及维修后的跟踪记录也是必不可少的重要条件。

1.2  焊接机器人的故障信息整理  

在以往的机电一体化设备的故障维修中，虽然也有适用的维修程序，但不能完全套用到焊接机器人的故障维修中。根据以往的经验和对焊接机器人的认识，维修团队建立了一个针对焊接机器人的维修流程，具体流程考虑的对象有别于一般的数控设备，分支较多，但在实际维修时，由于每步的检测结果只有一个，我们只需顺着一条分支查下去就可以找到故障点。不过在预先分析时就必须考虑两种结果，以免漏掉故障点而走弯路。 在实际工作中，我们发现仅仅只有焊接机器人维修流程是远远不够的，故障维修的初步诊断是具有决定性的，诊断的准确与否，主要取决于三个因素：一是故障信息的准确报告；二是对故障的理论判断分析能力；三是单元改进。为此，我们需要从常见故障、突发故障和改进设计缺陷等多个方面进行焊接机器人故障诊断，这就可以避免为故障而维修的应急处理，而且强调的是处理的过程记录要详细规范，具有规范的科学性和追溯性。

1.3 焊接机器人故障信息系统划分  

以整理的故障维修信息作为依据，接下来是可靠性诊断。焊接机器人从诊断角度讲可以划分为几个单元：机械执行部分、总线通讯部分、工控机部分、焊接电源部分、变位机部分、送丝机构部分、示教器显示部分。在现代设备维修技术中，传统的检测方法由于科学仪器的进一步发展，检测水准显著提高。故障诊断中有的一般可目测，如机械故障、快速转换装臵故障等，而数字信号类故障就必须采用测试设备了，如总线通讯故障、电源系统故障以及工控机系统故障等。

1.4 焊接机器人常见故障

从我们使用的焊接机器人系统的故障分类看，主要存在以下几类故障：a）操作不当造成的人为故障，这些故障主要有：焊接机器人焊枪损坏，装卸工件不当造成变位机随动部件变形。b）外围设备设计制造不良造成的故障，这些故障主要有：升降平台开关和线缆经常出问题；示教器显示部分元器件质量差，工作稳定性差。c）环境保护不良造成系统故障；空气中湿度较大以及静电作用，同时由于焊接现场粉尘较大，造成控制柜内积尘，偶尔产生误动作。d）插接板接口发生腐蚀性氧化，时有接触不良，造成无法开机，或设备工作不稳定。

从故障现象可以分析看到，a针对操作不当必须对操作人员进行严格的操作考核，建立规范可靠的操作程序，杜绝误操作。b升降平台开关位臵设计应更加人性化，线缆布臵合理；显示元件选用稳定性好的材质。c.焊接机器人系统长期工作在粉尘较大的环境里，未采取屏蔽措施，在湿度较大的雨季，应采取必要的除湿措施。d.插件插接部分腐蚀氧化多数是湿度太大所至，对插牢后的插件应采取涂封处理和防松措施，保证插件接触良好。

2.1.1 人为故障的排除  

人为故障的排除可以从两方面入手：a）与电气系统无关的机械类故障，仅针对机械零部件进行维修或更换。如我公司转向架焊接车间IGM焊接机械手在工作过程中，由于操作者未及时停止设备，水冷电缆与机器人发生拉扯，造成水冷电缆损坏。检查电缆两端接口未变形，更换新的水冷电缆后测试工作正常。b）电气类故障的维修要谨慎一些，首先检查系统保护单元是否异常，未发现异常，则故障在前段；若有异常，就对单元逐一检查，也可采取单元件替换方式，分级处理；其次，还必须对操作人员进行系统培训，最大限度地减少因操作不当和维护保养不到位引起的人为故障，并使这种培训制度化，严格考核。 2.1.2 焊接机器人自然故障排除  设计缺陷引起的故障排除是目前已知的故障排除中最困难的，因为该类故障并非初期使用的磨合故障，也不是操作不当引起的故障，在维修的过程分析中，我们认为，故障主要是设计不良所致，如果继续维持原设计方案，故障就会反复出现，而这类故障多数属于主机外围系统的问题，如我公司转向架焊接车间的CLOOS横梁焊接机器人的送丝电机运行一段时间就出现过热现象，更换送丝轮和送丝电机仍然无法改变状况，后来进行观察分析，从焊丝桶到送丝机之间的送丝导管在龙门上方弯曲角度成锐角，造成送丝阻力加大。我们更改送丝导管的固定点，使其弯曲角度大于九十度，再次运行测试则送丝机再未出现过热。 2.2 焊接机器人突发故障排除  突发故障排除的主要难点：一是焊接机器人控制部分电路板故障，反映在机器人在工作时突然报警且无法消除报警。如我公司转向架新产品车间IGM焊接机械手在工作过程中出现报警且无法消除，重新启动又恢复正常，但不就又出现报警，对报警回路所有部件替换检查，最后发现机器人手臂内有一段电缆稳定性下降，更换后报警彻底消失；二是送丝系统故障，焊接成形不好且经常断弧。如我公司铝车体车间IGM龙门焊接机器人焊接成形不良，且经常断弧，检查送丝机构，发现拉丝机性能下降，拉丝轮处堆积很多焊丝屑，更换拉丝机，调整拉丝轮后设备焊接恢复正常；三是稳压电源故障，这类故障造成整个系统不稳定。如我公司转向架新产品车间IGM焊接机器人在工作过程中经常无故重启，后来发现稳压电源经常无故动作，检查稳压电源发现其中一块控制板性能下降，稳定性差，更换后恢复正常；四是机器人某个轴伺服或电机出现故障。如我公司转向架焊接车间IGM焊接机器人开机后报警，检查报警提到的外部轴伺服单元未发现异常，屏蔽该轴后则设备可以消除报警，更换该轴伺服后

设备恢复正常。还有多种突发故障现象，维修的难点主要是诊断分析较难和备件的准备不足。我们对突发性故障的机理也做过较深入的分析，从系统上我们认为设计是合理的，有的还十分精细，问题在于元件质量问题，譬如控制板有进口和国产的，上面的元件也是来自不同国家的，多国元件的使用也是当今科技发展的必然，但问题在于这些控制板及元件是否经过严格的测试和耐久性实验。此外控制板焊接质量也存在问题，制造质量或元件质量是造成突发故障的一个重要因素。