工業(yè)機器人機械裝調(diào)與機械控制 課件 ch07 工業(yè)機器人常見故障分析及精度檢測方法-改

第七章工業(yè)機器人常見故障分析及精度檢測方法工業(yè)機器人技術應用系列職業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材工業(yè)機器人工業(yè)裝調(diào)與電氣控制07機器人常見故障及其解決辦法PARTSEVEN機器人設計原則上必須達到即使發(fā)生異常情況，也可以立即檢測出異常，并立即停止運行。即便如此，機器人在運行過程中仍可能會出現(xiàn)各種異常狀況，這時候就需要人為去判斷和處理。機器人常見的故障有：①發(fā)生故障，直到修理完畢才能運行的故障。②發(fā)生故障，放置一段時間后又可以恢復運行的故障。③即使發(fā)生故障，只要關閉電源后再重新上電則又可以運行的故障。④即使發(fā)生故障，立即就可以再次運行的故障。⑤非機器人本身，而是系統(tǒng)側的故障導致機器人異常動作的故障。⑥因機器人側的故障，導致系統(tǒng)側異常動作的故障。⑦機器人動作、運轉(zhuǎn)發(fā)生某種異常時，如果不是控制裝置出現(xiàn)異常，就應考慮是因機械部件損壞所導致的異常。為了迅速排除故障，首先需要明確掌握異常的現(xiàn)象，并判斷是由于什么部件出現(xiàn)問題而導致的異常。7.1機器人常見故障及其解決辦法第1步初步判斷是哪一個軸部位出現(xiàn)了異常首先要了解是哪一個軸部位出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。如果沒有明顯異常動作而難以判斷時，應對有無發(fā)出異常聲音的部位、有無異常發(fā)熱的部位、有無出現(xiàn)間隙的部位等情況進行調(diào)查。第2步判斷哪一個部件有損壞情況判明發(fā)生異常的軸后，應調(diào)查哪一個部件是導致異常發(fā)生的原因。一種現(xiàn)象可能是由多個部件導致的。第3步問題部件的處理下面介紹減速器和電機的檢查及常見故障的處理方法。減速器損壞時會產(chǎn)生振動、異常聲音。此時，會妨礙正常運轉(zhuǎn)，導致過載、偏差異常，出現(xiàn)異常發(fā)熱現(xiàn)象。此外，還會出現(xiàn)完全無法動作及位置偏差。①檢查方法。檢查潤滑脂中鐵粉量：潤滑脂中的鐵粉量增加濃度約在1×10一3以上時則有內(nèi)部破損的可能性。每運轉(zhuǎn)5000h或每隔1年（裝卸用途時則為每運轉(zhuǎn)2500h或每隔半年），應測量減速器的潤滑脂中鐵粉的濃度，超出標準值時，有必要更換潤滑脂或減速器。檢查減速器溫度：溫度較通常運轉(zhuǎn)上升10℃時基本可判斷減速器己損壞。②處理方法。更換減速器。1、更換四、五、六軸電機與減速器前準備工作做好更換四、五、六軸電機與減速器前的準備工作。注意：在對機器人進行故障排除時務必要切斷電源！1）更換六軸電機與減速器可拆裝工業(yè)機器人的電氣線與機械本體連接在一起，即電氣線在機械本體內(nèi)，因此，在維修機械本體時，應注意電氣線的布局，避免將電氣線弄斷。在更換六軸電機或減速器時，應首先將機器人運動到所示姿態(tài)，將六軸電機保護罩上的螺釘擰掉，并取下六軸電機保護罩，將六軸電機的快插接頭拔下。此時，將六軸減速器上的連接螺釘拆除，取出六軸諧波減速器。在取出減速器時注意不要損壞減速器本體。緩慢取出減速器后再將減速器的波發(fā)生器與柔輪分別取出，便可拆下六軸伺服電機。重新安裝時，應首先將電機安裝到手腕體上并緊固，將波發(fā)生器與柔輪固定在電機軸上，再將減速器安裝在手腕體上。安裝減速器時，應邊旋轉(zhuǎn)電機邊安裝到手腕體上。六軸電氣布線順序為：首先將六軸電機線沿電機反方向后端布線；六軸電機前端的快插安裝在六軸電機保護罩和手腕連接體中間的空隙處；最后將六軸電機線固定在手腕連接體上。2）更換五軸電機與減速器首先將兩端防護蓋板取出；將五軸電機快插拔掉；再五軸同步帶調(diào)整板上的螺栓M4×30取出；隨后將同步帶輪取出，取出電機與輸入輸出帶輪配合處M3x10螺栓后將五軸減速器與電機上五軸輸入/輸出帶輪取出；最后將電機與五軸同步帶調(diào)整板螺栓取出即可取出電機。參照更換六軸減速器和更換六軸電機的方法將六軸減速器與電機拆下后，將手腕連接體與手腕體分開，之后即取出減速器與手腕體連接的8個M3×25螺栓，便可取出五軸減速器。重新安裝減速器時，順序與拆卸步驟相反。3）更換四軸電機與減速器更換四軸電機與減速器時，應先拆除五軸電機，將手腕部分拆除，具體方法請參照更換五軸電機的方法。在拆除手腕部分后，將四軸電機罩取下，將電機電氣線接口取下后，再將同步帶調(diào)整板壓蓋從電機座上取出，即可將電機與電機安裝板整體取出，最后將電機與電機安裝板拆裝后即可更換電機。拆除減速器時，需要先將四軸過渡板上的螺栓拆除，接著將減速器與電機座固定的螺栓拆除即可取出減速器。重新安裝時，應首先將電機與安裝板進行裝配，接著將電機安裝板固定在電機座上。重新安裝減速器時，應保證配合面無雜物，減速器螺栓應采用交叉十字法分三到四次增加到相應力矩值。2、更換一、二、三軸電機與減速器注意：在對機器人進行故障排除時務必要切斷電源！在拆除電機護蓋后，將各個電機的動力線和編碼器線的對插接頭拔開，將束線扎帶剪斷，理順電纜，便于后續(xù)零部件的拆卸。1）更換三軸電機與減速器更換三軸電機與減速器時，應首先將兩邊大臂蓋板拆除；然后虜出端固J出，目呵將四軸電機座與三軸減速器分離；最后將減速器輸入端固定螺釘取出，將三軸減速器與大臂分離。拆除三軸電機時，應首先將大臂內(nèi)線束支撐板拆除，后將大臂線束防護套拆除；然后將同步帶張緊螺釘擰松，將同步帶及帶輪拆除，將電機上的螺栓取出，即可將三軸電機取出。由于輸入帶輪和電機的配合關系，故拆除時可能較困難，此時可以先將電機連同調(diào)整板一起拆除，后取出輸入帶輪。安裝時，應與拆除步驟相反，同時應注意，減速器安裝時應重新更換潤滑脂，潤滑脂體積占總填充空間體積的百分之七十。螺栓應涂抹螺紋緊固膠，同時由于諧波減速器對工作條件要求較高，因此在安裝諧波減速器時，應將其內(nèi)部清理干凈，防止灰塵、鐵屑進入減速器內(nèi)。三軸電氣線布局：電氣線穿過電機后固定在大臂內(nèi)線束支撐板上，再拆除電機時，應先將大臂內(nèi)線束支撐板上的卡扣分開；重新安裝時，在安裝三軸電機保護罩時應該將電氣線穿出大臂，待電機安裝好后再將其固定在大臂內(nèi)線柬支撐板上。2）更換二軸電機與減速器更換二軸電機與減速器時，應先將大臂和二軸電機減速器組合體一起拆除，然后將二軸電機速器組合體與大臂連接的固定螺釘取出，即可將二軸電機減速器與大臂分離，取出電機與減速器的組合體，可以進一一．步將電機與器分離。安裝時，應與拆除步驟相反，同時應注意，減速器安裝時應重新更換潤滑脂，潤滑脂體積占總填充空間體積的百分之七十。螺栓應涂抹螺紋緊固膠，同時由于諧波減速器對工作條件要求較高，因此在安裝諧波減速器時，應將其內(nèi)部清理干凈，防止灰塵、鐵屑進入減速器內(nèi)。3）更換一軸電機與減速器更換一軸電機與減速器時，應將轉(zhuǎn)座拆除。將轉(zhuǎn)座螺栓從底座過渡板中拆除，即可拿出轉(zhuǎn)座；取下轉(zhuǎn)座后，將底座過渡板中的螺栓拆除，即可取出底座過渡板，之后即可取出一軸減速器與電機的組合體。參照更換二軸電機與減速器的方法即可更換一軸減速器與電機。隨著工業(yè)機器人在搬運、點焊、弧焊、噴涂、去毛刺、鉆孔和裝配等制造領域的廣泛應用，工業(yè)機器人的重復性、準確性等精度指標就顯得越來越重要。在一些利用機器人進行焊接或者測試等場合，對機器人的重復定位精度提出了更高的要求，而如何測試機器人的相關精度指標，一般機器人廠家未給出具體的方法和標準。針對這一問題，本任務介紹了常用的機器人精度測試方法，可以方便快捷地測試機器人的精度，從而保證機器人在進行拆裝之后快速標定精度。定位精度和重復定位精度是機器人的兩個精度指標。定位精度是指機器人末端操作器的實際位置與目標位置之間的偏差，由機械誤差、控制算法誤差與系統(tǒng)分辨率等組成。重復定位精度是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標動作、同一命令下，機器人連續(xù)重復運動若干次時，其位置的分散情況，是關于精度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。因重復定位精度不受工作載荷變化的影響，故通常用重復定位精度這一指標作為衡量示教一再現(xiàn)工業(yè)機器人水平的重要指標。7.2機器人重復定位精度檢測方法工業(yè)機器人定位精度和重復定位精度的典型情況如圖7．9所示，圖(a)為重復定位精度的測定；圖(b)所示定位精度合理，重復定位精度良好；冬(c)所示定位精度良好，重復定位精度很差；圖(d)所示定位精度很差，重復定位精度良好。按照國家標準GB/T12糾2一2001的規(guī)定，工業(yè)機器人的性能規(guī)范包括位姿特性、距離準確度和重復性、軌跡特性、最小定位時間、靜態(tài)柔順性和面向應用的特殊性能規(guī)范。1、工業(yè)機器人測試方法在測試工業(yè)機器人時，必須是在額定負載下按照國家標準GB/T12645一2001所規(guī)定的測試環(huán)境、測試速度、測試步驟，以及按規(guī)定設置的測試點和測試軌跡進行。工業(yè)機器人性能規(guī)范的測試方法和測試設備仍在不斷的開發(fā)中，就目前而言，可歸納為以下6類：末端執(zhí)行器具有簡單幾何形狀的測量法、軌跡比較法、三邊法、極坐標測量法、三角法和坐標測量法。選擇測試方法時，除考慮能否滿足性能規(guī)范的測試外，必須考慮到測試系統(tǒng)的維數(shù)、準確度、重復性、分辨率、測試空間大小、適應范圍和采樣速率等。2、“用激光跟蹤儀測量機器人重復定位精度激光跟蹤測量系統(tǒng)(LaserTrackerSystem)是工業(yè)測量系統(tǒng)中一種高精度的大尺寸測量儀器。它集合了激光干涉測距技術、光電探測技術、精密機械技術、計算機及控制技術、現(xiàn)代數(shù)值計算理論等各種先進技術，對空間運動目標進行跟蹤并實時測量目標的空間三維坐標。它具有高精度、高效率、實時跟蹤測量、安裝快捷、操作簡便等特點，適合于大尺寸工件配裝測量。激光跟蹤儀測量系統(tǒng)基本都是由激光跟蹤頭（跟蹤儀）、控制器、用戶計算機、反射器（靶鏡）及測量附件等組成，用于機器人重復定位精度測量的完整系統(tǒng)組成如圖7一10所示。使用激光跟蹤測量機器人重復定位精度系統(tǒng)的工作基本原理是在目標點（機器人末端）上安置一個反射器，跟蹤頭發(fā)出的激光射到反射器上，又返回到跟蹤頭，當目標移動時，跟蹤頭調(diào)整光束方向來對推目標：同時，返回光束為檢測系統(tǒng)所接收，用來測算目標的空間位置。簡單地說，激光跟蹤儀測量系統(tǒng)的所要解決的問題是靜態(tài)或動態(tài)地跟蹤一個在空間中運動的點，同時確定目標點的空間坐標。

其中，角度值由安裝在跟蹤頭上的兩個編碼器給出，距離值由跟蹤頭中的激光跟蹤儀給出。利用激光跟蹤儀在進行機器人重復定位精度檢測過程中，對操作人員有很高的要求，且操作煩瑣，成本極高，一般整套系統(tǒng)價格在100萬元左右。如只用在工業(yè)機器人重復定位精度檢測上，會形成嚴重資源浪費，并且在工業(yè)機器人的成品出廠檢測過程中，不可能每個工位配一臺激光跟蹤儀對機器人進行檢測。所以在針對一般用戶特別是學校實訓場景時，更需要一種成本低、操作方便的機器人重復定位精度測試檢測裝置。下面介紹使用百分表測量機器人重復定位精度的方法。3、用百分表測量機器人重復定位精度百分表是利用精密齒條齒輪機構制成的表式通用長度測量工具。通常由測量頭、測量耔、防震彈簧、齒條、齒輪、游絲、圓表盤及指針等組成。作為一種精度較高的量具，百分表既能測出相對數(shù)值，也能測出絕對數(shù)值，主要用于測量形狀和位置誤差，也可用于機床上安裝工件時的精密找正或者用于機器人重復定位精度的測量等。百分表的讀數(shù)準確度為0.01mm,其結構原理如圖7一14所示。當測量桿1向上或向下移動Imm時，通過齒輪傳動系統(tǒng)帶動大指針5轉(zhuǎn)一圈，小指針7轉(zhuǎn)一格?？潭仍趫A周上有100個等分格，每格的讀數(shù)值為0．Olmm。小指針每格讀數(shù)為Immo測量時指針讀數(shù)的變動量即為尺寸變化量?？潭缺P可以轉(zhuǎn)動，以便測量時大指針對準零刻線。4、測量裝針對現(xiàn)有機器人重復定位檢測裝置存在的高成本、操作難度大、操作煩瑣等難題，提出一種低成本、操作簡便的全新機器人重復定位檢測裝置。該檢測裝置采用傳統(tǒng)的高精度器件與檢測手段通過巧妙方法將其整合起來，形成低成本、操作簡便的方案，使其具有更強的應用范圍，方便靈活。本方案提供一種機器人重復定位精度檢測裝置，包括支架組件、滑動組件、基座組件、電子式百分表組件、球頭組件。支架組件上設有一個滑動組件，滑動組件上安裝基座組件，基座組件上固定有三個電子式百分表，其軸線在空間上相互垂直且交于一占將該點設為測試中心點。測量步驟：(1)選取機