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　　FANUC沖壓機器人掌控技術的應用領域分析與探求

　　國際金屬加工網

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

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

　　【編者按】本文針對FANUC沖壓機器人掌控技術的原理，對FANUC機器人掌控技術結構和各部份的機能展開了闡述，對其出現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。

沖壓作為工業生產制造過程中的“裁縫”，是工業生產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，沖壓的工作環境非常惡劣，沖壓產品質量的好壞對產品產品質量起著決定性的作用，加之目前經濟形勢下，成本增加逐步上升。機器人沖壓的應用領域代表了汽車工業的一個新發展方向。 (參看發那科將攜小型加工中心亮相東博展)

　　FANUC掌控技術概述

　　FANUC機器人主要應用領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位數字轉換器驅動力模塊，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特性。支持app程式設計技術，技術人員可透過app程式設計軟件設置參數，優化機器人體育運動程序。驅動力器內部結構相對網絡化，這種集成方式具有結構簡單、整機價格便宜、易維護保養等特點。

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FANUC掌控技術內部結構分析

　　驅動力器是機器人的核心部份，實現對機器人的動作操作方式、訊號通訊、狀況監控等機能。下面以FANUC—F-200iB為例，對其掌控技術內部結構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電源重新分配機能對掌控箱內部各工作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，并接入內部各工作臺卡形成為保護電路，對整個控制系統展開電路為保護。

　　轉換器放大器 不僅提供轉換器電機驅動力和抱閘電源，并且與絕對值編解碼器實現動態統計數據轉換，與INS13ZD機間選用光纖傳輸統計數據，展開動態訊號循環反饋。

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及西向設備展開通訊。

　　INS13ZD模塊 整個掌控技術的中樞部份，包括SSD、CPU、FROM/SRAM組件及轉換器卡，負責驅動力器內部及西向設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、轉換器放大器的電磁電阻器以及預備充電展開掌控。

　　微創器 包括機器人程式設計在內的所有操作方式都能由該設備完成，驅動力器狀況和統計數據都顯示在微創盒的顯示器上。

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　　圖2、掌控內部結構

　　機械故障案例分析

機器人驅動力器停機檢修后，對驅動力器送電，機器人報轉換器機械故障，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計數據儲存的電池組缺電或者已經損毀：拆卸編解碼器脈沖統計數據儲存的電池組加裝盒，電池組袋中裝有4節普通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) 驅動力器內轉換器放大器工作臺壞：檢查和轉換器放大器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，就可判斷轉換器放大器工作臺處在異常狀況。實際檢驗發現DC信道電流高于50V，所以推斷轉換器放大器工作臺處在恒定狀況。 進一步對轉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，沒有內部緊外旋止訊號輸入，與機器人SSD通訊也恒定，排除轉換器放大器工作臺損毀。

3) 公交線路損毀：對機器人驅動力器與機器人本體的內部電纜連線RM1、RP1展開檢查和，RM1為機器人轉換器電機電源、抱閘掌控線，RP1為機器人轉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、編解碼器上統計數據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計數據儲存的電池組公交線路展開檢查和。機器人每個軸的轉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為統計數據保持電池組電源，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計數據儲存的電池組公交線路損毀。順著公交線路，發現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歸“ZERO POSITION MASTER”，導入備份程序后恢復正常，機械故障排除。

　　機器人在邱隘生產線中運用的特點

　　沖壓機器人在高質高效的沖壓生產中，發揮了極其重要的作用，其主要特點：

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

　　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、提高勞動生產率。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續生產，另外隨著高速高效沖壓技術的應用領域，使用機器人沖壓，效率提高的更加明顯。

　　4、產品周期明確，容易掌控產品產量。機器人的生產節拍是固定的，因此安排生產計劃非常明確。

　　5、可縮短產品改型換代的周期,減小相應的設備投資。可實現小批量產品的沖壓自動化。機器人與專機的最大區別就是他可以透過修改程序以適應不同工件的生產。

　　結 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構有著自己的風格，體現亞洲人的使用習慣，比較適合國內使用。我國沖壓機器人技術的研究應用領域雖然較晚，但借鑒于國外的成熟技術，得到了迅速的發展。09年我公司與哈工大合作開發的奇哈機器人誕生，似乎看到了企業與科研合作的力量，覺得當企業進入的時候，特別是這種應用領域型企業開始參與設備的研究的時候，門就慢慢打開了。但沖壓機器人是個機電一體化的高技術產品，單靠企業的自身能力是不夠的，需要政府對機器人生產企業及使用國產機器人控制系統的企業給予一定的政策和資金支持，加速我國國產機器人的發展。

　　( 文章來源：互聯網 )

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