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

第七章工業(yè)機(jī)器人常見故障分析及精度檢測方法工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用系列職業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材工業(yè)機(jī)器人工業(yè)裝調(diào)與電氣控制07機(jī)器人常見故障及其解決辦法PARTSEVEN機(jī)器人設(shè)計(jì)原則上必須達(dá)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(yùn)行。即便如此，機(jī)器人在運(yùn)行過程中仍可能會(huì)出現(xiàn)各種異常狀況，這時(shí)候就需要人為去判斷和處理。機(jī)器人常見的故障有：①發(fā)生故障，直到修理完畢才能運(yùn)行的故障。②發(fā)生故障，放置一段時(shí)間后又可以恢復(fù)運(yùn)行的故障。③即使發(fā)生故障，只要關(guān)閉電源后再重新上電則又可以運(yùn)行的故障。④即使發(fā)生故障，立即就可以再次運(yùn)行的故障。⑤非機(jī)器人本身，而是系統(tǒng)側(cè)的故障導(dǎo)致機(jī)器人異常動(dòng)作的故障。⑥因機(jī)器人側(cè)的故障，導(dǎo)致系統(tǒng)側(cè)異常動(dòng)作的故障。⑦機(jī)器人動(dòng)作、運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生某種異常時(shí)，如果不是控制裝置出現(xiàn)異常，就應(yīng)考慮是因機(jī)械部件損壞所導(dǎo)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(dǎo)致的異常。7.1機(jī)器人常見故障及其解決辦法第1步初步判斷是哪一個(gè)軸部位出現(xiàn)了異常首先要了解是哪一個(gè)軸部位出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。如果沒有明顯異常動(dòng)作而難以判斷時(shí)，應(yīng)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(jìn)行調(diào)查。第2步判斷哪一個(gè)部件有損壞情況判明發(fā)生異常的軸后，應(yīng)調(diào)查哪一個(gè)部件是導(dǎo)致異常發(fā)生的原因。一種現(xiàn)象可能是由多個(gè)部件導(dǎo)致的。第3步問題部件的處理下面介紹減速器和電機(jī)的檢查及常見故障的處理方法。減速器損壞時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、異常聲音。此時(shí)，會(huì)妨礙正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致過載、偏差異常，出現(xiàn)異常發(fā)熱現(xiàn)象。此外，還會(huì)出現(xiàn)完全無法動(dòng)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(shí)則有內(nèi)部破損的可能性。每運(yùn)轉(zhuǎn)5000h或每隔1年（裝卸用途時(shí)則為每運(yùn)轉(zhuǎn)2500h或每隔半年），應(yīng)測量減速器的潤滑脂中鐵粉的濃度，超出標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，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(yùn)轉(zhuǎn)上升10℃時(shí)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(jī)與減速器前準(zhǔn)備工作做好更換四、五、六軸電機(jī)與減速器前的準(zhǔn)備工作。注意：在對機(jī)器人進(jìn)行故障排除時(shí)務(wù)必要切斷電源！1）更換六軸電機(jī)與減速器可拆裝工業(yè)機(jī)器人的電氣線與機(jī)械本體連接在一起，即電氣線在機(jī)械本體內(nèi)，因此，在維修機(jī)械本體時(shí)，應(yīng)注意電氣線的布局，避免將電氣線弄斷。在更換六軸電機(jī)或減速器時(shí)，應(yīng)首先將機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到所示姿態(tài)，將六軸電機(jī)保護(hù)罩上的螺釘擰掉，并取下六軸電機(jī)保護(hù)罩，將六軸電機(jī)的快插接頭拔下。此時(shí)，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(shí)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(jī)。重新安裝時(shí)，應(yīng)首先將電機(jī)安裝到手腕體上并緊固，將波發(fā)生器與柔輪固定在電機(jī)軸上，再將減速器安裝在手腕體上。安裝減速器時(shí)，應(yīng)邊旋轉(zhuǎn)電機(jī)邊安裝到手腕體上。六軸電氣布線順序?yàn)椋菏紫葘⒘S電機(jī)線沿電機(jī)反方向后端布線；六軸電機(jī)前端的快插安裝在六軸電機(jī)保護(hù)罩和手腕連接體中間的空隙處；最后將六軸電機(jī)線固定在手腕連接體上。2）更換五軸電機(jī)與減速器首先將兩端防護(hù)蓋板取出；將五軸電機(jī)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(jī)與輸入輸出帶輪配合處M3x10螺栓后將五軸減速器與電機(jī)上五軸輸入/輸出帶輪取出；最后將電機(jī)與五軸同步帶調(diào)整板螺栓取出即可取出電機(jī)。參照更換六軸減速器和更換六軸電機(jī)的方法將六軸減速器與電機(jī)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(gè)M3×25螺栓，便可取出五軸減速器。重新安裝減速器時(shí)，順序與拆卸步驟相反。3）更換四軸電機(jī)與減速器更換四軸電機(jī)與減速器時(shí)，應(yīng)先拆除五軸電機(jī)，將手腕部分拆除，具體方法請參照更換五軸電機(jī)的方法。在拆除手腕部分后，將四軸電機(jī)罩取下，將電機(jī)電氣線接口取下后，再將同步帶調(diào)整板壓蓋從電機(jī)座上取出，即可將電機(jī)與電機(jī)安裝板整體取出，最后將電機(jī)與電機(jī)安裝板拆裝后即可更換電機(jī)。拆除減速器時(shí)，需要先將四軸過渡板上的螺栓拆除，接著將減速器與電機(jī)座固定的螺栓拆除即可取出減速器。重新安裝時(shí)，應(yīng)首先將電機(jī)與安裝板進(jìn)行裝配，接著將電機(jī)安裝板固定在電機(jī)座上。重新安裝減速器時(shí)，應(yīng)保證配合面無雜物，減速器螺栓應(yīng)采用交叉十字法分三到四次增加到相應(yīng)力矩值。2、更換一、二、三軸電機(jī)與減速器注意：在對機(jī)器人進(jìn)行故障排除時(shí)務(wù)必要切斷電源！在拆除電機(jī)護(hù)蓋后，將各個(gè)電機(jī)的動(dòng)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(jī)與減速器更換三軸電機(jī)與減速器時(shí)，應(yīng)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(jī)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(jī)時(shí)，應(yīng)首先將大臂內(nèi)線束支撐板拆除，后將大臂線束防護(hù)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(jī)上的螺栓取出，即可將三軸電機(jī)取出。由于輸入帶輪和電機(jī)的配合關(guān)系，故拆除時(shí)可能較困難，此時(shí)可以先將電機(jī)連同調(diào)整板一起拆除，后取出輸入帶輪。安裝時(shí)，應(yīng)與拆除步驟相反，同時(shí)應(yīng)注意，減速器安裝時(shí)應(yīng)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(yīng)涂抹螺紋緊固膠，同時(shí)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(shí)，應(yīng)將其內(nèi)部清理干凈，防止灰塵、鐵屑進(jìn)入減速器內(nèi)。三軸電氣線布局：電氣線穿過電機(jī)后固定在大臂內(nèi)線束支撐板上，再拆除電機(jī)時(shí)，應(yīng)先將大臂內(nèi)線束支撐板上的卡扣分開；重新安裝時(shí)，在安裝三軸電機(jī)保護(hù)罩時(shí)應(yīng)該將電氣線穿出大臂，待電機(jī)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(jī)與減速器更換二軸電機(jī)與減速器時(shí)，應(yīng)先將大臂和二軸電機(jī)減速器組合體一起拆除，然后將二軸電機(jī)速器組合體與大臂連接的固定螺釘取出，即可將二軸電機(jī)減速器與大臂分離，取出電機(jī)與減速器的組合體，可以進(jìn)一一．步將電機(jī)與器分離。安裝時(shí)，應(yīng)與拆除步驟相反，同時(shí)應(yīng)注意，減速器安裝時(shí)應(yīng)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(yīng)涂抹螺紋緊固膠，同時(shí)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(shí)，應(yīng)將其內(nèi)部清理干凈，防止灰塵、鐵屑進(jìn)入減速器內(nèi)。3）更換一軸電機(jī)與減速器更換一軸電機(jī)與減速器時(shí)，應(yīng)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(jī)的組合體。參照更換二軸電機(jī)與減速器的方法即可更換一軸減速器與電機(jī)。隨著工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴涂、去毛刺、鉆孔和裝配等制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)性、準(zhǔn)確性等精度指標(biāo)就顯得越來越重要。在一些利用機(jī)器人進(jìn)行焊接或者測試等場合，對機(jī)器人的重復(fù)定位精度提出了更高的要求，而如何測試機(jī)器人的相關(guān)精度指標(biāo)，一般機(jī)器人廠家未給出具體的方法和標(biāo)準(zhǔn)。針對這一問題，本任務(wù)介紹了常用的機(jī)器人精度測試方法，可以方便快捷地測試機(jī)器人的精度，從而保證機(jī)器人在進(jìn)行拆裝之后快速標(biāo)定精度。定位精度和重復(fù)定位精度是機(jī)器人的兩個(gè)精度指標(biāo)。定位精度是指機(jī)器人末端操作器的實(shí)際位置與目標(biāo)位置之間的偏差，由機(jī)械誤差、控制算法誤差與系統(tǒng)分辨率等組成。重復(fù)定位精度是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標(biāo)動(dòng)作、同一命令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)運(yùn)動(dòng)若干次時(shí)，其位置的分散情況，是關(guān)于精度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。因重復(fù)定位精度不受工作載荷變化的影響，故通常用重復(fù)定位精度這一指標(biāo)作為衡量示教一再現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人水平的重要指標(biāo)。7.2機(jī)器人重復(fù)定位精度檢測方法工業(yè)機(jī)器人定位精度和重復(fù)定位精度的典型情況如圖7．9所示，圖(a)為重復(fù)定位精度的測定；圖(b)所示定位精度合理，重復(fù)定位精度良好；冬(c)所示定位精度良好，重復(fù)定位精度很差；圖(d)所示定位精度很差，重復(fù)定位精度良好。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12糾2一2001的規(guī)定，工業(yè)機(jī)器人的性能規(guī)范包括位姿特性、距離準(zhǔn)確度和重復(fù)性、軌跡特性、最小定位時(shí)間、靜態(tài)柔順性和面向應(yīng)用的特殊性能規(guī)范。1、工業(yè)機(jī)器人測試方法在測試工業(yè)機(jī)器人時(shí)，必須是在額定負(fù)載下按照國家標(biāo)準(zhǔn)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(shè)置的測試點(diǎn)和測試軌跡進(jìn)行。工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范的測試方法和測試設(shè)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(biāo)測量法、三角法和坐標(biāo)測量法。選擇測試方法時(shí)，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(zhǔn)確度、重復(fù)性、分辨率、測試空間大小、適應(yīng)范圍和采樣速率等。2、“用激光跟蹤儀測量機(jī)器人重復(fù)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(shù)、光電探測技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算理論等各種先進(jìn)技術(shù)，對空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤并實(shí)時(shí)測量目標(biāo)的空間三維坐標(biāo)。它具有高精度、高效率、實(shí)時(shí)跟蹤測量、安裝快捷、操作簡便等特點(diǎn)，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(jì)算機(jī)、反射器（靶鏡）及測量附件等組成，用于機(jī)器人重復(fù)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(jī)器人重復(fù)定位精度系統(tǒng)的工作基本原理是在目標(biāo)點(diǎn)（機(jī)器人末端）上安置一個(gè)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(dāng)目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，跟蹤頭調(diào)整光束方向來對推目標(biāo)：同時(shí)，返回光束為檢測系統(tǒng)所接收，用來測算目標(biāo)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(dòng)態(tài)地跟蹤一個(gè)在空間中運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，同時(shí)確定目標(biāo)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。

其中，角度值由安裝在跟蹤頭上的兩個(gè)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(jìn)行機(jī)器人重復(fù)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(jià)格在100萬元左右。如只用在工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度檢測上，會(huì)形成嚴(yán)重資源浪費(fèi)，并且在工業(yè)機(jī)器人的成品出廠檢測過程中，不可能每個(gè)工位配一臺(tái)激光跟蹤儀對機(jī)器人進(jìn)行檢測。所以在針對一般用戶特別是學(xué)校實(shí)訓(xùn)場景時(shí)，更需要一種成本低、操作方便的機(jī)器人重復(fù)定位精度測試檢測裝置。下面介紹使用百分表測量機(jī)器人重復(fù)定位精度的方法。3、用百分表測量機(jī)器人重復(fù)定位精度百分表是利用精密齒條齒輪機(jī)構(gòu)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(jī)床上安裝工件時(shí)的精密找正或者用于機(jī)器人重復(fù)定位精度的測量等。百分表的讀數(shù)準(zhǔn)確度為0.01mm,其結(jié)構(gòu)原理如圖7一14所示。當(dāng)測量桿1向上或向下移動(dòng)Imm時(shí)，通過齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)大指針5轉(zhuǎn)一圈，小指針7轉(zhuǎn)一格。刻度在圓周上有100個(gè)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(shí)指針讀數(shù)的變動(dòng)量即為尺寸變化量?？潭缺P可以轉(zhuǎn)動(dòng)，以便測量時(shí)大指針對準(zhǔn)零刻線。4、測量裝針對現(xiàn)有機(jī)器人重復(fù)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(jī)器人重復(fù)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(qiáng)的應(yīng)用范圍，方便靈活。本方案提供一種機(jī)器人重復(fù)定位精度檢測裝置，包括支架組件、滑動(dòng)組件、基座組件、電子式百分表組件、球頭組件。支架組件上設(shè)有一個(gè)滑動(dòng)組件，滑動(dòng)組件上安裝基座組件，基座組件上固定有三個(gè)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(diǎn)設(shè)為測試中心點(diǎn)。測量步驟：(1)選取機(jī)