关键词：工业机器人；生产节拍；常见故障；日常保养

1  引言

工业机器人是一种集计算机、传感器、人工智能、控制、电子、机械等多个学科领域的先进技术于一体的高端智能装备，面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动，工业机器人的拥有量已经成为衡量一个国家制造业综合实力的 重要标志之一。

2  FANAC机器人公司简介

1974年，FANUC首台机器人问世以来，FANUC致力于机器人技术上的领先与创新，是世界上唯一一家由机器人来做机器人的公司，是世界上唯一提供集成视觉系统的机器人企业，是世界上唯一一家既提供智能机器人又提供智能机器的公司。FANUC机器人产品系列多达240种，负重从0.5公斤到1.35吨，广泛应用在装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等不同生产环节，满足客户的不同需求。2008年6月，FANUC成为世界第一个突破20万台机器人的厂家；2011年，FANUC全球机器人装机量已超25万台，市场份额稳居第一。

3  自主维修工业机器人的重要意义

自主维修工业机器人的重要意义应用企业实施自主维修工业机器人的主要目的是为了保障机器人在正常状态下工作，并延长其使用寿命。企业的维修 技术人员能够第一时间应对机器人的故障处理，可节省外部服 务商来现场维修的费用和等待时间，降低机器人的平均故障间隔时间、提高企业的生产效率和降低企业的生产成本，从而实 现企业的总体经济效益的有效提升，同时防止企业出现技术灾 难与安全事故。

4  工业机器人常见故障与处理方法

4.1  伺服电机噪声过大，电机带动负载运转不稳定

问题根源：这种噪声和不稳定性，是来源于机械传动装置，是由于伺服系统反应速度（高）与机械传递或者反应时间（较长）不相匹配而引起的，即FANUC伺服电机响应快于系统调整新的扭矩所需的时间。解决办法：（1）增加机械刚性和降低系统的惯性，减少机械传动部位的响应时间，如把V形带更换成直接丝杆传动或用齿轮箱代替V型带。（2）降低伺服系统的响应速度，减少伺服系统的控制带宽，如降低伺服系统的增益参数值。

4.2  机器人电路板检测与维修

机器人电路板维修可分为三种方法：（1）先看后量，观察是否有断线和短路，尤其是机器人电路板上的印制板连接线是否存在断裂，粘连等现象，有关元器件如电阻，电容，电感，二极管，三极管等是否存在断开现象，是否有人修理过？动过哪些元器件？是否存在虚焊，漏焊，插反插错等问题。（2）先外后内，进行电路板检测时，最好有一块与待修板一样的无故障的电路板作为参照，然后机器人维修使用测试仪的双棒VI曲线扫描功能对两块电路板进行好、坏对比测试。开始的对比测试点可以从机器人电路板的端口开始，然后由里及表，尤其对电容器的对比测试。着可以弥补万用表在线难以测出电容是否漏电的缺憾。（3）先易后难，使用进行检测时。为提高测试效果，在对机器人电路板进行在线功能测试前，应对被修板做一些技术处理，以尽量削弱各种干扰对测试过程中带来的影响。具体措施如下：(1)将晶振短路（注意对四脚的晶振要搞清那两脚为信号输出脚，可短路此两脚。记住一般情况下另外两脚为电源脚，千万不可短接！！），对于大容量的电解电容器，也要焊下一脚使其开路。因为大容量电容的充放电同样也会带来干扰。

(2)采用排除法对器件进行测试，对器件进行在线测试或比较测试过程中，凡是测试通过（或比较正常）的器件，请直接确认测试结果，给以记录。对测试未通过（或比较超差）的，可再测试一遍。若还是未通过，也可先确认测试结果。这样一直测试下去，直到将板上的器件测试（或比较）完。然后再来处理那些未通过测试机器人保养（或比较超差）的器件。对未通过功能在线测试的器件，有些测试仪器还提供了一种不太正规却又比较实用的处理方法：由于该种测试仪器对机器人电路板的供电还可以通过测试夹施加到器件相应的电源与地线脚上，若对器件的电源脚实施刃割，则这个器件将脱离机器人电路板供电系统。这时，再对该器件进行在线功能测试；由于机器人电路板上的其他器件将不会得电工作，消除了干扰作用。此时的实际测试效果将等同于准离线测试，测准率将获得很大提高。(3)用ASA-VI曲线扫描测试对测试库尚未涵盖的器件进行比较测试,由于ASA-VI智能曲线扫描技术能适用于对任何器件的比较测试。只要测试夹能将器件夹住，再有一块参照机器人电路板。通过对比测试，同样对器件具备较强的故障侦测，判断能力。该功能弥补了器件在线功能测试时，要受制于器件测试库不足的约束，拓展了测试仪器对机器人电路板故障的检测范围。

4.3  根据故障代码判断故障与排除

   （1）故障代码servo-062的解释为servobzalalarm(group：%daxis：%d)，故障可能原因：

1）机器人编码器上数据存储的电池无电或者已经损坏。编码器脉冲数据存储为4节普通1.5V的1号干电池，测量每节电池电压，均<1.4V，电压明显偏低，于是更换新电池，再次对故障进行复位，仍然报servo-062故障。

2）控制器内伺服放大器控制板坏。测量伺服放大器LED“d7”上方的2个DC链路电压检测螺丝，如果DC链路电压>50V，可判断伺服放大器控制板异常。实测发现DC链路电压<50V，所以初步判断伺服放大器控制板处于正常状态。观察伺服放大器控制板上p5V、p3.3V、svemg、open的led颜色，确认电源电压输出正常，没有外部紧急停止信号输入，与机器人主板通信也正常，排除伺服放大器控制板损坏。

3）线路损坏。对机器人控制器与机器人本体的外部连线电缆rm1、rp1进行检查，rm1为机器人伺服电机电源、抱闸控制线，rp1为机器人伺服电机编码器信号以及控制电源、末端执行器、编码器上数据存储的电池等线路。拔掉插头rp1，测量端子5、6、18控制电源电压+5v、+24v均正常。再检查编码器上数据存储的电池线路，而机器人每个轴的伺服电机脉冲编码器控制端由1～10个端子组成，端子8、9、10为+5V电源，4、7为数据保持电池电源，5、6为反馈信号，3为接地，1、2空。先拔掉m1电机的脉冲控制插头m1p，测量端子4、7电压为0，同样的方法检查m2～m7电机全部为0，由此可以判断编码器上数据存储的电池线路损坏。经查，发现正负电源双绞线的一端插头长期埋在积水中，线路已腐蚀严重。更换线路后复位，对机器人进行全轴零点复归“zeropostttionmaster”，导入备份程序后恢复正常，故障排除。

（2）故障代码为servo-023解释为：servostoperrorexcess(group：%1 axis：%4)，当电机停止时，产生一个过度伺服位置错误。将机器人停止在任意位置时，机器人J4轴都有自动下滑现象，其他5轴均正常，确认属于机器人J4轴故障。由于J1～J6轴减速器刚换过油，故障原因可能是机器人伺服电机密封磨损，电机内进油导致抱闸不良，将机器人固定住。更换J4轴m4伺服电机后，对其J4轴做单轴的零点复归“singleaxismaster”，试运行后故障排除。

5 日常保养维护

5.1  电池的更换

FANUC机器人系统在保养当中需要更换两种电池：更换控制器主板上的电池和机器人本体上的电池。

（1）更换控制器主板上的电池。程序和系统变量存储在主板上的SRAM中，由一节位于主板上的锂电池供电，以保存数据。当这节电池的电压不足时，则会在TP上显示报警（SYST-035 Low or No Battery Power in PSU）。当电压变得更低时，SRAM中的内容将不能备份，这时需要更换旧电池，并将原先备份的数据重新加载。因此，平时注意用Memory Card或软盘定期备份数据。控制器主板上的电池两年换一次，具体步骤如下：1）准备一节新的锂电池（推荐使用FANUC原装电池）。2）机器人通电开机正常后，等待30秒。3）机器人关电，打开控制器柜子，拔下接头取下主板上的旧电池。4）装上新电池，插好接头。

（2）更换机器人本体上的电池

机器人本体上的电池用来保存每根轴编码器的数据。因此电池需要每年都更换，在电池电压下降报警（SRVO-065 BLAL alarm（Group: %dAxis: %d）出现时，允许用户更换电池。若不及时更换，则会出现报警（SRVO-062 BZAL alarm（Group: %dAxis: %d），此时机器人将不能动作，遇到这种情况再更换电池，还需要做Mastering，才能使机器人正常运行。具体步骤如下：1）保持机器人电源开启，按下机器急停按钮。2）打开电池盒的盖子，拿出旧电池。3）换上新电池（推荐使用FANUC原装电池），注意不要装错正负极（电池盒的盖子上有标识）。4）盖好电池盒的盖子，上好螺丝。

5.2  机器人润滑油的更换

机器人每工作三年或工作10000小时，需要更换J1、J2、J3、J4、J5、J6轴减速器润滑油和J4轴齿轮盒的润滑油。某些型号机器人如S-430、R-2000等每半年或工作1920小时还需更换平衡块轴承的润滑油。

（1）更换减速器和齿轮盒润滑油具体步骤：1）机器人关电。2）拔掉出油口塞子。3）从进油口处加入润滑油，直到出油口处有新的润滑油流出时，停止加油。4）让机器人被加油的轴反复转动，动作一段时间，直到没有油从出油口处流出。5）把出油口的塞子重新装好。注意：错误的操作将会导致密封圈损坏，为避免发生错误，操作人员应考虑以下几点：1）更换润滑油之前，要将出油口塞子拔掉。2）使用手动油枪缓慢加入。3）避免使用工厂提供的压缩空气作为油枪的动力源，如果非要不可，压力必须控制在75Kgf/cm²以内，流量必须控制在15/ss以内。4）必须使用规定的润滑油，其他润滑油会损坏减速器。5）更换完成，确认没有润滑油从出油口流出，将出油口塞子装好。6）为了防止滑倒事故的发生，将机器人和地板上的油迹彻底清除干净。

（2）更换平衡块轴承润滑油。

操作步骤：直接从加油嘴处加入润滑油，每次无须太多（约10CC）。

参考文献：

[1]赵葛霄. IRB3400工业机器人死机故障诊断与维修[J].故障分析与检查，2001（10）

[2]曾祥丹.工业机器人的自主维修及故障管理策略[J].自主维修工业机器人的重要意义，2017（10）

[3]党举. 工业机器人示教器的维修探讨[J].典型故障维修，2015

作者简介：杨江领（1997-），男，汉族，重庆城市职业学院，研究方向：工业机器人应用