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　　FANUC沖壓機器人掌控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域分析與探求

　　國際金屬加工網(wǎng)

　　先進制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業(yè)眾所周知研討會

　　【編者按】本文針對FANUC沖壓機器人掌控技術(shù)的原理，對FANUC機器人掌控技術(shù)結(jié)構(gòu)和各部份的機能展開了闡述，對其出現(xiàn)的一些眾所周知機械故障處理及日常維護注意事項展開了分析。

沖壓作為工業(yè)生產(chǎn)制造過程中的“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工方式，同時由于沖壓煙塵、韋爾泰宗、金屬飛濺的存在，沖壓的工作環(huán)境非常惡劣，沖壓產(chǎn)品質(zhì)量的好壞對產(chǎn)品產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性的作用，加之目前經(jīng)濟形勢下，成本增加逐步上升。機器人沖壓的應(yīng)用領(lǐng)域代表了汽車工業(yè)的一個新發(fā)展方向。 (參看發(fā)那科將攜小型加工中心亮相東博展)

　　FANUC掌控技術(shù)概述

　　FANUC機器人主要應(yīng)用領(lǐng)域在比亞迪公司商用車一廠和商用車三廠的邱隘車間，是比亞迪最早引進的沖壓機器人，也是比亞迪公司最先用到具有附加軸的沖壓機器人。

　　其掌控技術(shù)選用32位CPU掌控，以提高機器人體育運動控制算法演算和坐標變換的演算速度。選用64位數(shù)字轉(zhuǎn)換器驅(qū)動力模塊，同步掌控6軸體育運動，體育運動精度大大提高，最多可掌控到21軸，進一步改善了機器人動態(tài)特性。支持app程式設(shè)計技術(shù)，技術(shù)人員可透過app程式設(shè)計軟件設(shè)置參數(shù)，優(yōu)化機器人體育運動程序。驅(qū)動力器內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對網(wǎng)絡(luò)化，這種集成方式具有結(jié)構(gòu)簡單、整機價格便宜、易維護保養(yǎng)等特點。

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FANUC掌控技術(shù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

　　驅(qū)動力器是機器人的核心部份，實現(xiàn)對機器人的動作操作方式、訊號通訊、狀況監(jiān)控等機能。下面以FANUC—F-200iB為例，對其掌控技術(shù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各部份的機能展開分析：

　　電源供給模塊 斷路器向電源重新分配模塊輸入230V直流電，透過該模塊的控制系統(tǒng)電源重新分配機能對掌控箱內(nèi)部各工作GX620輸入210V直流電及±15V、+24V直流電。

　　安全為保護電路 由斷路器直接向外旋模塊供電，并接入內(nèi)部各工作臺卡形成為保護電路，對整個控制系統(tǒng)展開電路為保護。

　　轉(zhuǎn)換器放大器 不僅提供轉(zhuǎn)換器電機驅(qū)動力和抱閘電源，并且與絕對值編解碼器實現(xiàn)動態(tài)統(tǒng)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，與INS13ZD機間選用光纖傳輸統(tǒng)計數(shù)據(jù)，展開動態(tài)訊號循環(huán)反饋。

輸入/輸入模塊 標配為ModuleA/B，另外也可透過在ExpressCard加裝Profibus板、過程工作臺與PLC及西向設(shè)備展開通訊。

　　INS13ZD模塊 整個掌控技術(shù)的中樞部份，包括SSD、CPU、FROM/SRAM組件及轉(zhuǎn)換器卡，負責(zé)驅(qū)動力器內(nèi)部及西向設(shè)備的訊號處理和交換。

　　外旋電子元件 用來對緊外旋止控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換器放大器的電磁電阻器以及預(yù)備充電展開掌控。

　　微創(chuàng)器 包括機器人程式設(shè)計在內(nèi)的所有操作方式都能由該設(shè)備完成，驅(qū)動力器狀況和統(tǒng)計數(shù)據(jù)都顯示在微創(chuàng)盒的顯示器上。

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　　圖2、掌控內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　機械故障案例分析

機器人驅(qū)動力器停機檢修后，對驅(qū)動力器送電，機器人報轉(zhuǎn)換器機械故障，機械故障標識符為SERVO-062。對此機械故障展開登位：按MENUS→SYSTEM→F1, [TYPE]→找master/cal→F3，RES_PCA →F4, YES后，機器人仍然報轉(zhuǎn)換器機械故障。

　　1、機械故障分析和檢查和：機械故障標識符SERVO-062的解釋為SERVO2 BZAL alarm(Group:%d Axis:%d)，機械故障可能原因分析如下：

　　1) 機器人編解碼器上統(tǒng)計數(shù)據(jù)儲存的電池組缺電或者已經(jīng)損毀：拆卸編解碼器脈沖統(tǒng)計數(shù)據(jù)儲存的電池組加裝盒，電池組袋中裝有4節(jié)普通1.5V的1號洛佐韋組，對每八秒組的電流展開測量，均在1.4V以下，電池組電流明顯偏低，于是更換新電池組，再次對機械故障展開登位，機器人仍然報SERVO-062機械故障。

2) 驅(qū)動力器內(nèi)轉(zhuǎn)換器放大器工作臺壞：檢查和轉(zhuǎn)換器放大器LED“D7”上方的2個DC信道電流檢驗螺釘，證實DC鏈路電流。如果檢驗到的DC信道電流高于50V，就可判斷轉(zhuǎn)換器放大器工作臺處在異常狀況。實際檢驗發(fā)現(xiàn)DC信道電流高于50V，所以推斷轉(zhuǎn)換器放大器工作臺處在恒定狀況。 進一步對轉(zhuǎn)換器放大器工作臺上P5V、P3.3V、SVEMG、OPEN的LED顏色展開觀察，證實電源電流輸入恒定，沒有內(nèi)部緊外旋止訊號輸入，與機器人SSD通訊也恒定，排除轉(zhuǎn)換器放大器工作臺損毀。

3) 公交線路損毀：對機器人驅(qū)動力器與機器人本體的內(nèi)部電纜連線RM1、RP1展開檢查和，RM1為機器人轉(zhuǎn)換器電機電源、抱閘掌控線，RP1為機器人轉(zhuǎn)換器電機編解碼器訊號以及掌控電源公交線路、末端開傘器公交線路、編解碼器上統(tǒng)計數(shù)據(jù)儲存的電池組公交線路等公交線路。拔掉插頭RP1，對端子5、6、18 用萬用表測量+5V、+24V掌控電源均恒定。接下來對編解碼器上統(tǒng)計數(shù)據(jù)儲存的電池組公交線路展開檢查和。機器人每個軸的轉(zhuǎn)換器電機脈沖編解碼器掌控端由1-10個端子組成，端子8、9、10為+5V電源，端子4、7為統(tǒng)計數(shù)據(jù)保持電池組電源，端子5、6為反饋訊號，端子3為接地，端子1、2空。拔掉M1電機的脈沖掌控插頭M1P，萬用表測量端子4、7，電流為0，同樣的方法檢查和M2~M7電機全部為0，由此可以判斷編解碼器上統(tǒng)計數(shù)據(jù)儲存的電池組公交線路損毀。順著公交線路，發(fā)現(xiàn)正負電源雙絞線的一端插頭長期埋在積水中，公交線路已腐蝕嚴重。

2、機械故障處理：更換公交線路后登位，對機器人展開全軸零點復(fù)歸“ZERO POSITION MASTER”，導(dǎo)入備份程序后恢復(fù)正常，機械故障排除。

　　機器人在邱隘生產(chǎn)線中運用的特點

　　沖壓機器人在高質(zhì)高效的沖壓生產(chǎn)中，發(fā)揮了極其重要的作用，其主要特點：

　　1、性能穩(wěn)定和沖壓產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,保證其均一性。沖壓參數(shù)如沖壓電流、電流、沖壓速度及沖壓干伸長度等對沖壓結(jié)果起決定作用。選用機器人沖壓時對于每條焊縫的沖壓參數(shù)都是恒定的，焊縫產(chǎn)品質(zhì)量受人的因素影響較小,降低了對工人操作方式技術(shù)的要求，因此沖壓產(chǎn)品質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工沖壓時，沖壓速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到產(chǎn)品質(zhì)量的均一性。

　　2、改善了工人的勞動條件。選用機器人沖壓工人只是用來裝卸工件，遠離了沖壓韋爾泰宗、煙霧和飛濺等，對于點焊來說工人不再搬運笨重的手工焊鉗，使工人從大強度的體力勞動中解脫出來。

3、提高勞動生產(chǎn)率。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速高效沖壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，使用機器人沖壓，效率提高的更加明顯。

　　4、產(chǎn)品周期明確，容易掌控產(chǎn)品產(chǎn)量。機器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計劃非常明確。

　　5、可縮短產(chǎn)品改型換代的周期,減小相應(yīng)的設(shè)備投資?？蓪崿F(xiàn)小批量產(chǎn)品的沖壓自動化。機器人與專機的最大區(qū)別就是他可以透過修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。

　　結(jié) 論

做為日系機器人的主要品牌之一，其在掌控原理上與其它品牌機器人大致相同，但其掌控部份組成結(jié)構(gòu)有著自己的風(fēng)格，體現(xiàn)亞洲人的使用習(xí)慣，比較適合國內(nèi)使用。我國沖壓機器人技術(shù)的研究應(yīng)用領(lǐng)域雖然較晚，但借鑒于國外的成熟技術(shù)，得到了迅速的發(fā)展。09年我公司與哈工大合作開發(fā)的奇哈機器人誕生，似乎看到了企業(yè)與科研合作的力量，覺得當(dāng)企業(yè)進入的時候，特別是這種應(yīng)用領(lǐng)域型企業(yè)開始參與設(shè)備的研究的時候，門就慢慢打開了。但沖壓機器人是個機電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，單靠企業(yè)的自身能力是不夠的，需要政府對機器人生產(chǎn)企業(yè)及使用國產(chǎn)機器人控制系統(tǒng)的企業(yè)給予一定的政策和資金支持，加速我國國產(chǎn)機器人的發(fā)展。

　　( 文章來源：互聯(lián)網(wǎng) )

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