浅谈焊接机器人的故障维修.docx

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浅谈焊接机器人的故障维修

浅谈焊接机器人的故障维修

作者单位转向架制造中心设备部

作者姓名李德明

成文时间二○一一年十月十日

浅谈焊接机器人的故障维修

李德明（长客股份转向架制造中心设备部130062长春）

摘要通过对焊接机器人的故障分析及处理,对故障产生的原理进行分析,并提出了相应的维修方法，不仅提高了设备使用效率,同时维修也更加高效，设备停台时间缩短.对于系统或外围系统的设计制造缺陷进行了改进性维修，以避免故障的重复性，从而进一步提高了焊接机器人的可靠性和适用范围。

关键词焊接机器人故障诊断维修分析

概述

焊接机器人在高速动车组的高质量、高效率的焊接生产中，无论是车体核心部件（转向架），还是整个车体结构（车顶、侧墙、端墙及底架），发挥了极其重要的作用。

因此，当生产线中如果焊接机器人出现故障,会使整个生产线变的不稳定，严重影响正常生产，也会使生产管理者对焊接机器人的使用产生怀疑。

要使设备长期可靠地运行，很大程度上取决于它们的使用与维修。

通过对以往的维修记录进行整理、统计和研究，我们形成了一套故障维修体系，不仅提高了设备使用效率，而且使设备保持了可靠的稳定性。

同时维修也更加高效，设备停台时间缩短.在此，我就焊接机器人的故障诊断与维修作一些技术分析。

1简述焊接机器人的应用及发展

工业机器人是综合计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,当前对工业机器人技术的研究十分活跃1。

焊接机器人则是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备，在高速动车组生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用,其中应用最多的以弧焊、点焊为主。

从目前国内外研究现状来看，焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术、焊接机器人系统仿真技术等几个方面。

焊接机器人经历了三十多年的发展,已形成了：

欧系，如德国的CLOOS、REIS、KUKA公司；瑞典的ABB公司、奥地利的IGM公司、意大利的CAMAU公司；日系,如OTC、Motoman、Panasonic、FANUC公司的标准焊接机器人2。

在近十年里，随着我国汽车工业和高速铁路的快速发展，国内各大制造商都进行了技术引进,为了更好的消化和吸收国外技术,也开始大量采用世界先进制造技术和设备，其中最具代表的就是焊接机器人系统的应用技术。

2焊接机器人故障的原理分析

2.1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3。

2。

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4。

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。

2。

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、快速转换装置故障等，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。

2。

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升降平台开关位置设计应更加人性化，线缆布置合理；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。

3焊接机器人系统的故障排除

3.1焊接机器人的人为故障和自然故障

就焊接机器人而言,诊断准确性是理论基础水平的反映，而维修的可靠性则是实践操作技能水平的体现.前面已经讲述了故障的成因及诊断技巧,并对故障进行了分类分析,有从设计到环境问题引发的故障，也有操作不当引发的故障,也就是说故障源于自然和人为两个主要类别,对于维修来说，人为故障比较容易排除，因为现象直观，且故障损失较大；而自然故障的排除就显得困难一些,主要原因在于这种维修不仅仅针对故障单元本身，还要对系统进行改进，这就需要周密分析改进的过程，在多种方案下对故障诊断进行优化和改进，避免排除过的故障重复出现,使系统进一步稳定可靠.

3.1。

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。

3。

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。

3.2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.

4结束语

综上所述，焊接发展趋势为发展自动化柔性生产系统5，那么对故障诊断和维修的要求将会更高，在往后的焊接机器人使用过程中，我们要继续积累故障诊断和维修方面的经验,进行技术储备,使焊接机器人的应用快速从单一产品向多产品转变,并使焊接机器人始终处于良好的工作状态。

参考文献

1黄政艳．焊接机器人的应用现状与技术展望．广西：

广西机电职业技术学院，2007

2郭勇．焊接机器人系统的应用．四川：

成都焊研科技有限责任公司,2006

3戴光平．焊接机器人故障诊断及维修技术．重庆：

中国嘉陵工业股份有限公司，2003

4赵东升．流程图在数控设备故障诊断中的应用．江苏：

常州轻工职业技术学院,2007

5哈恩晶．焊接机器人的应用现状与发展趋势．辽宁：

沈阳新松机器人自动化股份有限公司，2004