工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)維護(hù)

1、北京新奧時代科技有限責(zé)任公司工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)維護(hù)北京新奧時代科技有限責(zé)任公司工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)在使用過程中，由于長期作業(yè)、磨損或者操作不當(dāng)，可能出現(xiàn)影響正常工作的故障，為了延長機(jī)器人的使用壽命，需要對機(jī)器人進(jìn)行定期檢修與保養(yǎng)，以確保各部分功能正常，有效避免可控故障的發(fā)生。知識目標(biāo)了解控制器系統(tǒng)的組成熟悉控制器日常保養(yǎng)的內(nèi)容熟悉控制器上的安全接口掌握工業(yè)機(jī)器人本體部件的更換方法北京新奧時代科技有限責(zé)任公司學(xué)習(xí)內(nèi)容北京新奧時代科技有限責(zé)任公司工業(yè)機(jī)器人控制器維護(hù)北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)控制器系統(tǒng)組成機(jī)器人控制器是機(jī)器人系統(tǒng)的運算控制單元，其通過與控制柜其他元件的通信和對通信

2、數(shù)據(jù)的運算處理，實現(xiàn)對機(jī)器人運動軌跡和空間姿態(tài)的控制，如果將控制柜比作計算機(jī)，那么控制器就類似于控制柜的CPU，控制器工作電壓為24V，由開關(guān)電源為其供電。KRC4 Compact控制器的所有部件都裝在一個小機(jī)柜中，如圖11.1-1所示。緊湊型控制器的外殼外觀可能隨年份和型號不同而不同。圖 11.1 1 KRC4 Compact 緊湊型控制器外觀北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)控制器系統(tǒng)組成KRC4Compact控制器主要由安全板、接觸器單元、驅(qū)動單元、風(fēng)扇、系統(tǒng)電源、I/O單元、濾波器、主計算機(jī)、軸計算機(jī)、超級電容組和配電板組成，見圖11.1-2、11.1-3所示。圖

3、11.1 2 KRC4 Compact緊湊型控制器組成控制部件（控制箱）電力部件（驅(qū)動）北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)控制器系統(tǒng)組成圖 11.1 3 KRC4 Compact 緊湊型控制器控制部件組成風(fēng)扇 硬盤 低壓電 電子數(shù)據(jù)存儲卡（EDS） 小型機(jī)器人控制柜（CCU_SR）接口在蓋中 主開關(guān) 接口 選項 主板 蓄電池北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)控制器PC下列元件屬于控制系統(tǒng)PC（KPC）主板處理器散熱器存儲模塊硬盤LAN雙網(wǎng)卡Dua1NIC（并非在所有主板類型上均有配備）可選的設(shè)備組件，例如現(xiàn)場總線卡北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)

4、器人控制柜維護(hù)控制器PC控制系統(tǒng)PC（KRC）負(fù)責(zé)機(jī)器人控制系統(tǒng)的以下功能：操作界面程序的生成、修正、存檔及維護(hù)流程控制軌道規(guī)劃驅(qū)動電路的控制監(jiān)控安全技術(shù)與外圍設(shè)備（其他控制系統(tǒng)、主導(dǎo)計算機(jī)、各種PC機(jī)、網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行通訊北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)小型機(jī)器人控制柜小型機(jī)器人控制柜（CCU_SR）是機(jī)器人控制系統(tǒng)所有部件的配電裝置和通訊接口。CCU_SR由小型機(jī)器人控制柜接口板（CIB_SR）和小型機(jī)器人電源管理板（PMB_SR）組成。所有數(shù)據(jù)通過內(nèi)部通訊傳輸給控制系統(tǒng)，并在那里繼續(xù)處理。當(dāng)電源斷電時，控制系統(tǒng)部件接受蓄電池供電，直至位置數(shù)據(jù)備份完成以及控制系統(tǒng)關(guān)閉。通過

5、負(fù)載測試檢查蓄電池的充電狀態(tài)和質(zhì)量。CCU_SR也具有采集、控制和開關(guān)功能。輸出信號用作電位隔離式輸出信號。北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)低壓電源件低壓電源部件為機(jī)器人控制系統(tǒng)的部件供電。一個綠色LED顯示低壓電源部件的運行狀態(tài)。北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)蓄電池機(jī)器人控制器會在電源故障或斷電時借助蓄電池在受監(jiān)控的狀態(tài)下關(guān)閉。充電池通過CCU充電，充電狀態(tài)會被檢查并示出。北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)電源濾波器電源濾波器（去干擾濾波器）抑制電源線上的干擾電壓。北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)驅(qū)動裝置

6、箱（驅(qū)動配置（DC）驅(qū)動裝置箱由以下部分組成：圖 11.1 4 KRC4 Compact 緊湊型控制器電力部件組成電機(jī)插頭X20制動電阻庫卡小型機(jī)器人配電箱（KPP_SR）電源濾波器庫卡小型機(jī)器人伺服包（KSP_SR）風(fēng)扇北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、工業(yè)機(jī)器人控制柜維護(hù)冷卻裝置控制、功率電子元器件的冷卻裝置通過2個風(fēng)扇用外部空氣冷卻。 圖 11.1 5 KRC4 Compact 緊湊型控制器冷卻裝置空氣入口風(fēng)扇空氣出口圖 11.1 6 KRC4 Compact緊湊型控制器冷卻循環(huán)回路空氣入口風(fēng)扇空氣出口控制箱冷卻循環(huán)回路 驅(qū)動裝置箱冷卻循環(huán)回路15北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司二、控制器

7、日常保養(yǎng)日常保養(yǎng)斷掉控制柜的所有供電電源。檢查主機(jī)板、存儲板、計算板、以及驅(qū)動板。.檢查柜子里面無雜物、灰塵等，查看密封性檢查接頭是否松動，電纜是否松動或者破損的現(xiàn)象。檢查風(fēng)扇是否正常。檢查程序存儲電池。優(yōu)化機(jī)器人控制柜硬盤空間，確保運轉(zhuǎn)空間正常。檢測示教器按鍵的有效性，急?；芈肥欠裾＃@示屏是否正常顯示，觸摸功能是否正常。檢測機(jī)器人是否可以正常完成程序備份和重新導(dǎo)入功能。檢查變壓器以及保險絲。北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司二、控制器日常保養(yǎng)三個月保養(yǎng)檢查各接線端子是否固定良好；檢查機(jī)器人本體的底座是否固定良好；清掃內(nèi)部灰塵。北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司二、控制器日常保養(yǎng)一年保養(yǎng)檢查控制箱

8、內(nèi)部各基板接頭有無松動；檢查內(nèi)部各線有無異常情況（如各接點是否有斷開的情況）；檢查本體內(nèi)配線是否斷線；檢查機(jī)器人的電池電壓是否正常；檢查機(jī)器人各軸電動機(jī)的制動是否正常；檢查各軸傳動帶緊張度是否正常；給各軸減速機(jī)加機(jī)器人專用油；檢查各設(shè)備電壓是否正常。北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司三、X11安全接口日常保養(yǎng)控制柜上X11安全回路插孔一般連接在現(xiàn)場的安全防護(hù)措施上，例如安全門，開關(guān)等。在啟動機(jī)器人前，需要確定安全插孔X11是否正確連接。X11安全接口從內(nèi)部被連接在CCU上。北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司三、X11安全接口日常保養(yǎng)如下表11.1-1所示，為KRC4Compact控制器X11接口插頭說

9、明；20北京新奧時代科技有限責(zé)任公司工業(yè)機(jī)器人本體更換部件21北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、諧波減速器諧波減速器概述圖11.2-1所示是工業(yè)機(jī)器人中安裝的諧波減速器，由剛輪、柔輪和諧波發(fā)生器三個基本構(gòu)件組成。其中，剛輪和柔輪組成減速器主體。圖 11.2 1 諧波減速器的基本組成剛輪 柔輪 諧波發(fā)生器北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、諧波減速器諧波減速器概述剛輪：帶有內(nèi)齒輪的剛性齒輪，相當(dāng)于行星系中的中心輪柔輪：帶有外齒輪的柔性齒輪，相當(dāng)于行星齒輪諧波發(fā)生器：相當(dāng)于行星架三個構(gòu)件中科任意固定一個，其余兩個，一為主動，一為從動，可實現(xiàn)減速或增速（固定傳動比），也可變成兩個輸入、一個輸出，組成差

10、動傳動。作為減速器使用時，通常采用諧波發(fā)生器主動，剛輪固定，柔輪輸出的形式。23北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、諧波減速器波減速器的工作原理圖 11.2 1 諧波減速器工作原理剛輪 柔輪 諧波發(fā)生器由于諧波齒輪減速機(jī)采用了部分柔性件，傳動時有許多齒同時參與嚙合傳動，所以傳動的載荷較大，承載能力大。又因輪齒的相對位移不大，而且主要發(fā)生在載荷小的區(qū)域，故齒輪嚙合時摩擦磨損較小。24北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、諧波減速器諧波減速器的特點1）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕它與傳動比相當(dāng)?shù)钠胀p速器比較，其零件減少50%，體積和重量均減少1/3左右或更多。（2）傳動比范圍大單級諧波減速器傳動比可在50

11、300之間，優(yōu)選在75250之間雙級諧波減速器傳動比可在300060000之間復(fù)波諧波減速器傳動比可在200140000之間。（3）同時嚙合的齒數(shù)多雙波諧波減速器同時嚙合的齒數(shù)可達(dá)30%甚至更多。而在普通齒輪傳動中，同時嚙合的齒數(shù)只有27%，對于直齒圓柱漸開線齒輪同時嚙合的齒數(shù)只有12對。（4）承載能力大諧波齒輪傳動同時嚙合齒數(shù)多，即承受載荷的齒數(shù)多，在材料和速比相同的情況下，受載能力要大大超過其它傳動。其傳遞的功率范圍可為幾瓦至幾十千瓦。25北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、諧波減速器諧波減速器的特點（5）運動精度高由于多齒嚙合，一般情況下，諧波齒輪與相同精度的普通齒輪相比，其運動精度能提高

12、四倍左右。（6）運動平穩(wěn)無沖擊、噪聲小。齒的嚙入、嚙出是隨著柔輪的變形，逐漸進(jìn)入和逐漸退出剛輪齒間的，嚙合過程中齒面接觸，滑移速度小，且無突然變化。（7）齒側(cè)間隙可以調(diào)整。諧波齒輪傳動在嚙合中，柔輪和剛輪齒之間主要取決于波發(fā)生器外形的最大尺寸，及兩齒輪的齒形尺寸，因此可以使傳動的回差很小，某些情況甚至可以是零側(cè)間隙。（8）傳動效率高諧波傳動由于運動部件數(shù)量少、嚙合齒面速度低，因此效率比普通齒輪傳動更高，隨速比的不同（u=60250），效率約在6596%左右（諧波復(fù)波傳動效率較低）齒面的磨損很小。26北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、諧波減速器諧波減速器的特點（9）同軸性好諧波齒輪減速器的高速軸

13、、低速軸位于同軸一線上。（10）可實現(xiàn)向密閉空間傳遞運動及動力。采用密封柔輪諧波傳動減速裝置，可以驅(qū)動工作在高真空、有腐蝕性及其它有害介質(zhì)空間的機(jī)構(gòu)，諧波傳動這一獨特優(yōu)點是其它傳動機(jī)構(gòu)難以達(dá)到的。（11）可實現(xiàn)高增速運動。由于諧波齒輪傳動的效率高及機(jī)構(gòu)本身的特點，加之體積小、重量輕的優(yōu)點，因此是理想的高增速裝置。對于手搖發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等需要高增速的設(shè)備有廣闊的應(yīng)用前景。（12）方便的實現(xiàn)差速傳動。由于諧波齒輪傳動的三個基本構(gòu)件中，可以任意兩個主動、第三個從動，那么如果讓波發(fā)生器、剛輪主動，柔輪從動，就可以構(gòu)成一個差動傳動機(jī)構(gòu)，從而方便的實現(xiàn)快慢速工作狀況。這一點對許多機(jī)床的走刀機(jī)構(gòu)很有實用

14、價值，經(jīng)適當(dāng)設(shè)計，可以大大改變機(jī)床走刀部分的結(jié)構(gòu)性能。27北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、諧波減速器更換諧波減速器以更換A2諧波減速器為例。（1）說明更換A2諧波減速器，先將殼打開，取出A2電機(jī)，將電機(jī)與諧波減速器分離。（2）前提條件小臂及機(jī)器人腕部處于水平位置。機(jī)器人意外運動可能會導(dǎo)致人員受傷及設(shè)備損壞。如果在可運行的機(jī)器人上作業(yè)，則必須通過操作緊急停止裝置鎖定機(jī)器人。在重新投入運行開始前應(yīng)向參與工作的相關(guān)人員發(fā)出警示。運行期間，電機(jī)達(dá)到的溫度可導(dǎo)致皮膚燙傷。避免與其接觸。請務(wù)必采取適宜的安全防護(hù)措施，例如佩戴防護(hù)手套。28北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司一、諧波減速器更換諧波減速器（3）操

15、作步驟將4根半圓頭螺栓M3x6-10.9（Torx）從蓋板A2上擰出，然后將蓋板A2取下；將A2電機(jī)處的螺絲松開，取出A2電機(jī)與減速器；將伺服電機(jī)與減速器分離更換新的諧波減速器裝上蓋板A2，然后用4根新的半圓頭螺栓M3x6-10.9將其緊固；扭矩MA=0.8Nm。29北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司二、工業(yè)機(jī)器人同步帶傳動同步帶傳動概述同步帶傳動是由一條內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒的環(huán)形皮帶和具有相應(yīng)齒的帶輪所組成，運行時，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運動和動力，它是綜合了皮帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動各自優(yōu)點的新型帶傳動。同步帶和同步輪安裝及使用注意事項：減少帶輪的中心距，如有張緊輪應(yīng)先松開，裝上帶子后再調(diào)

16、整中心距。對固定中心距的傳動，應(yīng)先拆下帶輪，把帶子裝到帶輪上后再把帶輪裝到軸上固定。30北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司二、工業(yè)機(jī)器人同步帶傳動同步帶傳動工作原理工業(yè)機(jī)器人腕關(guān)節(jié)組件上的同步帶傳動機(jī)構(gòu)如圖11.2-3所示，依靠同步帶帶齒與同步帶輪輪齒之間的嚙合傳遞運動，帶輪與同步帶之間沒有相對滑動，從而使圓周速度同步。圖 11.2 3 腕關(guān)節(jié)組件上的同步機(jī)構(gòu)同步帶 同步帶輪31北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司二、工業(yè)機(jī)器人同步帶傳動同步帶傳動特點（1）傳動準(zhǔn)確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比；（2）傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；（3）傳動效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯；（4）維護(hù)保養(yǎng)方

17、便，不需潤滑，維護(hù)費用低；（5）速比范圍大，一般可達(dá)10，線速度可達(dá)50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦；（6）可用于長距離傳動，中心距可達(dá)10m以上；（7）相對于V型帶傳送，預(yù)緊力較小，軸和軸承上所受載荷小。32北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司二、工業(yè)機(jī)器人同步帶傳動更換同步帶以A2為例，更換同步帶。（1）前提條件控制系統(tǒng)已關(guān)閉。鎖住機(jī)器人，防止其繞軸1旋轉(zhuǎn)。工具已拆下。工具的壓縮空氣接口和輸入/輸出接口已從機(jī)械臂上拔下。軸無負(fù)載。警告：機(jī)器人意外運動可能會導(dǎo)致人員受傷及設(shè)備損壞。如果在可運行的機(jī)器人上作業(yè)，則必須通過操作緊急停止裝置鎖定機(jī)器人。在重新投入運行開始前應(yīng)向參與工作的相關(guān)人員發(fā)出警示。小心：如果要在機(jī)器人停止運轉(zhuǎn)后立即拆卸和安裝齒形帶，則必須考慮到齒形帶表面可能具有會導(dǎo)致灼傷的高溫，有擠傷手和手指的危險。要戴上防護(hù)手套。33北京新奧進(jìn)時代科技有限責(zé)任公司二、工業(yè)機(jī)器人同步帶傳動更換同步帶（2）操作步驟用一個吊索固定大臂，如圖11.2-4所示。吊起吊索，使大臂在拆下齒形帶后不能移動。將3根半圓頭螺栓M3x6-10.9（Torx）從蓋板A2上擰出，并取下蓋板，如圖11.2-5所示。松開電機(jī)A2上的2根內(nèi)六角螺栓M4x14-10.9。松開1個螺銷M6x16。從齒形帶輪上取下舊齒形帶A2。圖 11.24 鎖住大臂34北