FANUC P200E喷涂机器人的旋杯转速故障分析
2017-09-24梁曼荣
摘 要：介绍FANUC P200E喷涂机器人，常见的一种工艺报警，旋杯转速故障，并有效处理此类故障方法 。
关键词：涡轮机 麦克风 管路 转速控制模块 CPU
前言 本文从FANUC公司P200E喷涂机器人的旋杯转速系统构造入手，结合多年维护经验，就旋杯转速报警的原因及处理方法进行简单总结，以期与同行交流探讨。本文在简述整个处理过程中都需要进行危险源锁定和释放，该设备是高压高转速设备。如果不锁定危险能源而进入作业，会对人身安全造成伤害及设备的损坏。
FANUC P200E喷涂机器人利用旋杯产生30～45krpm的转速，在高压静电场的作用下。旋杯高速旋转时，将油漆切割成细小的漆滴，漆滴在静电场和压缩空气的作用下均匀的附着在车体表面，从而得到优异的喷涂效果。在分析之前首先我们要明确一些概念：涡轮机的旋转速度读数是通过使用麦克风获得的，空气供应先到达支撑杯头的线夹连接件，带有能够随着杯头的每一次旋转而让空气进入的半月形沟槽。压力的变化产生声音，或者叫做“频率信号”，是通过注射器座传输到麦克风上的。麦克风然后将频率信号转变成电流振动，该电流变化然后再传输到速度控制模块。旋杯转速报警是指在喷涂过程中转速达不到预先设定的范围值。下文提到的11#管路是指喷漆管，31#/32#管空气溶剂管路，26#管指麦克风空气（入）、43#管指麦克风（出）、21#涡轮机驱动空气管。AO指模拟量输出、AI指拟模量输入、DI指数字量输入。
1.旋杯
旋杯若有变形，则旋杯在转动时在同一根轴线上的向心力就不对称，从而使旋杯转动时产生不均匀的震动，导致旋杯反馈值不稳定而报转速故障。如果是轻微的变形量还是可以用圆锤慢慢修复再次使用的。
2.连接件
连接件是旋杯和涡轮机连接在一起的配件，连接件背面有半月形沟槽，是产生脉动式风信号反馈给麦克风，多年的处理经验连接件出现故障或需要更换的几率几乎为零，除非旋杯甩出损坏连接件的情况下才更换。
3.涡轮机
3.1检查过旋杯没有变形与磨损，在没有断开轴承空气情况下用手轻轻转动旋杯，看是否转动自如，如果是有卡滞则需要更换涡轮机，应拆开雾化器末端的成型器杯取下涡轮机检查，检查涡轮机的定子与转子的摩擦面是否又磨损或刮痕，定子的摩擦面是35 mm-35.45mm之间的铜质材料，35 mm-35.45mm之间的厚度是判断涡轮机是否能继续使用的标准，如小于35mm也是引起转速故障的一种则需要更换。若在范围内摩擦面有刮伤，则人们通常用600或更细的湿砂纸进行表面水磨。修复后的涡轮机可以继续使用。
3.2空气压力不足，则提供涡轮机驱动的21#管空气也不足，引起转速故障的一种。首先要检查供气站压力，是否在90psi左右，如果供气压力正常，则要判断涡轮机驱动空气传感器是否能自动调节，如果不能自动调节则需要更换传感器，通过手动调节或对换好的传感器来判断。如果传感器正常则需要检查传感器出来到涡轮机这段管路是否有破裂或打折、管路QD接头、“O”型圈是否有磨损漏气的情况，这些因素都会引起转速故障。
4.麦克风
4.1麦克风就是个黑色的小实体，要判断是否有故障就表面看是看不出来的，只能逐个排查替换来判断是否有故障，要结合转速模块看转速是否稳定，如果转速是跳跃式变化，那麦克风存在问题的可能性就很大，麦克风本身就是个封装体要出现问题的几率是很小的，一般是43#管麦克风（出）把杂质油漆和溶剂这些东西带进麦克风里面，造成麦克风失效，从而导致转速故障。
4.2 26#管麦克风空气（入），出气传感器压力是否在90psi左右，则要判断传感器是否能自动调节，如果不能自动调节则需要更换传感器，通过手动调节或对换好的传感器来判断。如果传感器正常则需要检查传感器出来到连接件这段管路是否有破裂打折、管路QD接头、“O”型圈是否有磨损漏气的情况，这些因素也会引起转速故障。
5.转速模块
转速模块故障通常表现为转速显示不准确、得不到需要的转速等。一般来说，我们需要利用FANUC PAINT WORK工具及转速测试工具来判断。在FANUC人机界面上输入测试转速，然后利用转速测试工具检查实际输出转速值，同时观察人机界面上反馈的转速值，实际测得的转速值与输入的转速值相差在5%内、反馈的转速值与输入的转速值相同则正常。
6.各种管路
11#油漆管路、31#/32#溶剂空气管路如果有破裂打折，管路QD接头“O”型圈磨损密封不好漏气等情况，都会把油漆或溶剂带入涡轮机或带入麦克风管路，造成转速故障，这些都需要拆卸雾化器来检查并且清洗和更换。
7.麦克风接线
7.1接线电缆断。
7.2电缆与端子和快速接头不好。
7.3电缆损坏，或破损导致有交叉现象。
以上情况都会导致转速报警，需仔细检查电缆情况，用万用表检查通断、断线情况，检查时最好能一边晃动电缆，一边观察万用表指示情况，有条件的话最好更换电缆来排查故障。
8.端子
端子损坏或接线不好都将导致接触不良或电路不通。接线时需要注意，保证线头与端子充分接触。
9.端子到PCE柜的电缆
同上第7点麦克风接线的检查方法。
10.PCE柜到转速控制模块电路
同上第7点麦克风接线的检查方法。
11.转速控制模块到AO、AI和DI电路
同上第7点麦克风接线的检查方法。
12.AO、AI和DI模塊
若模块故障或模块上的端子接线故障，可能导致产生误信号，从而报转速故障。可通过更换模块排查问题。在更换模块时，要先检查模块接线端子的接线，确保接线良好，排除接线端子问题。
13.AO、AI和DI模块到机器人控制柜内的CPU
13.1上述模块与机器人控制柜内的CPU通过光纤连接。检查方法如下：挡住光纤一端接头的一根光纤，然后用电筒照射另一根光纤，观察另一端的光射出的情况。正常情况下，照射一根光纤，另一端只有对应的那根光纤能看到有光透出，若观察到两根都有光透出或都没有光线透出，则光纤已坏，需要更换。
13.2判断光纤完好后还需要判断光纤接头是否良好。光纤端子处有约2mm露出，若发现光纤端子处已被磨平，则光纤接头状况已不好，最好能更换光纤。
14.机器人控制柜内CPU故障
此故障发生的可能性非常小，如果发生故障可尝试恢复IMAGE BACKUP，如果还不能解决问题，则需要更换CPU，并RESTORE之前备份的正常的IMAGE BACKUP。
结语 以上都是一些常见的旋杯转速故障，但我们平时处理这个故障时都是逐个故障排除法，旋杯转速故障常用的诊断方法：
（1）观察检查法。维修人员通过直观的听、看、摸等方式，在现场对机器人系统、各种线缆的连接状态、各种硬件的完好性、电源、管路、各种软件参数、PLC系统、驱动空气部位所发生的故障进行检查、判断、找出问题。
（2）利用机器人系统的自诊断功能进行诊断。机器人一般都有自诊断功能，根据示教板反馈，和操作电脑反馈的故障信息确定故障的部位。
（3）进行数据和状态的检查。通过操作电脑监控系统给出的参数和反馈的参数可以检查、判断故障的范围及具体位置。
（4）替换法。经过其他诊断方法将故障疑点集中在某个部位而又不能确定时，常用替换的方法，将备有件替换有疑点的部件，常用于转速模块、麦克风、涡轮机、雾化器的替换。
（5）敲擊法。当机器人转速系统的线路快速接头和接线有接触不良时，用绝缘物轻轻敲打线路板、重新拔插快速端子接头，或摇晃扭动线路以发现故障点所在。
参考文献：
[1]杨杰忠.邹火军.维修电工技师高级技师.清华大学出版社.
[2]北美FANUC机器人公司.机器人喷涂系统参考手册.
作者简介：
梁曼荣 男 1984.05.12 广西省桂平市 汉 本科学士 职称：助理工程师研究方向：设备技术管理
