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FANUC P200E机器人高压报警故障分析 |
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作者：上汽通用五菱汽车股份有限公司 黄智明 来源：AI汽车制造业 |
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尽管静电喷涂技术已经有较长的历史，但笔者从多年对FANUC喷涂机器人的维护工作中发现高压报警仍然是机器人静电喷涂应用中一种常见的故障。本文笔者将从FANUC公司P200E喷涂机器人的高压系统构造入手，结合多年维护经验，就高压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。
FANUC P200E喷涂机器人的高压系统结构如图所示。FANUC P200E喷涂机器人利用高压枪（Cascade）产生60～90kV的高电压，从而在旋杯和车体之间形成高压静电场。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。
FANUC P200E喷涂机器人的高压系统结构
在分析之前首先我们要明确一个概念：高压报警不是指静电压过高，而是指电压的变化过快，即DI / DT值过高。下文提到的11#管路是指喷漆管，31#、32#管路是指溶剂/空气管，41#管路是指回流管。
1.高压枪
（1）雾化器与车体距离过近。喷涂过程中，雾化器上旋杯高速旋转，若撞在车体上极易产生火花，引起重大损失。从安全角度考虑，当旋杯与车体距离过近时，油漆导电越好，电流越大，尤其是在有尖角处，电流变化很大，极易产生火花，因此机器人就会高压报警并停止动作。在实际生产过程中，机器人的仿形程序不完善、车体夹具偏差都可能导致车体与旋杯距离过近。因此，高压报警首先要检查旋杯与车体的距离（旋杯垂直车体的距离）。在生产维护中，我们多次发现雾化器撞在车体上却没有高压报警，这是因为撞在车体上的不是旋杯而是成型气环等雾化器的其他部分，这些部分没有加高电压，所以对电压的变化并不敏感，即DI /DT值不大。
（2）高压枪松动。检查过旋杯与车体距离后若没有发现问题，应拆开雾化器，检查高压枪上是否有松动，若高压枪松动，那么在喷涂过程中会因接触不良导致高压报警。高压枪松动通常是因固定高压枪的螺栓不能起到坚固作用引起的，更换高压枪固定螺栓即可。
（3）有溶剂、油漆泄漏到高压枪上（11#、31#、32#、41#管路及其接头）。在喷涂过程中，机器人内部油漆管、溶剂管路压力很大，若管路有小孔或接头不牢固时，会有溶剂或油漆泄漏到高压枪上，导致高压报警。高压枪上有油漆容易分辨，但溶剂就不易分辨了。通常人们在安装高压枪时会在高压枪上涂满凡士林，拆时小心不要破环高压枪表面的凡士林涂层，然后可通过观察凡士林涂层判断是否有溶剂泄漏到高压枪上，若有溶剂，那么沾有溶剂的地方会没有凡士林。拆雾化器时要小心，注意区分高压枪上溶剂是管路中残留的还是管路泄漏在上面的。若无法判断，可拆后手动触发溶剂管路（判断油漆泄漏也可用此方法），观察是否有溶剂渗出。
2.高压枪底座
（1）有溶剂或油漆泄漏到底座（11#、31#、32#和41#管路及其接头）。拆下高压枪后观察底座是否有油漆或溶剂，若底座有溶剂或油漆也会引起高压报警。通常在安装高压枪时会在高压枪上抹满凡士林，目的是当油漆泄漏到高压枪上时可以方便地清除掉。我们可以通过高压枪上的凡士林涂层判断是否有溶剂泄漏到高压枪上。若有溶剂泄漏到高压枪上，取下高压枪稍等片刻后可观察到沾有溶剂的地方没有凡士林且非常干净。
若发现有溶剂或油漆泄漏，通常是11#、31#、32#和41#管路或其接头有泄漏。可通过手动触发的方式来判断问题，查明问题后更换管路或接头。需要注意的是安装接头时，管路与接头的连接处要充分接触。另外11#管路的接头不能拧太紧，否则装不进QD里去。
（2）底座接头有纤维。当底座有纤维时，可能造成针脚间短路，产生高压报警，可使用压缩空气吹针脚来去除纤维。
（3）地线断。地线断易造成信号不稳定从而产生高压报警。地线采用的是钢缆线，质地很硬，安装时需要注意预留不能过短，也不能过长，否则机器人运动时易折断。预留长度约1～2cm即可，多的线缆可拉到外臂处，便于下次断时安装。
（4）针脚变形，接触不好。这种情况也会造成信号不稳定从而产生高压报警。
3.低压电缆（高压枪底座到中臂的电缆）
（1）低压电缆断。
（2）电缆与端子和底座接触不好。
（3）电缆损坏，或破损导致有交叉现象。
以上情况都会导致高压报警，需仔细检查电缆情况，用万用表检查通断、串线情况，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。
4.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。
5.端子到PCE柜的电缆
同上第3点低压电缆的检查方法。
6.PCE柜到高压控制模块电路
同上第3点低压电缆的检查方法。
7.高压控制模块
高压模块故障通常表现为高压显示不准确、得不到需要的高压等。一般来说，我们需要利用FANUC PAINT WORK工具及高压测试工具来判断。在FANUC人机界面上输入测试电压，然后利用高压测试工具检查实际输出电压值，同时观察人机界面上反馈的电压值，实际测得的电压值与输入的电压值相差在5%内、反馈的电压值与输入的电压值相同则正常。在维护过程中，最常用、最适用的方法是与其他正常的机器人对换高压控制模块来判断是否是该模块故障。
8.高压控制模块到AO、AI和DI电路
同上第3点低压电缆的检查方法。
9.AO、AI和DI模块
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，从而报高压报警。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。
10.AO、AI和DI模块到机器人控制柜内的CPU
（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。
（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。
11.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。
12.其他
在维护中，我们发现一些其他的条件也会导致高压报警，如风平衡、湿度等。当风平衡不好时，漆雾可能往一个方向飘飞，而漆雾是导电的，当在机器人雾化器周围聚集过多漆雾时，就容易产生高压报警。(end)
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(11/9/2009) |
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