工业机器人操作手册及常见故障

工业机器人操作手册及常见故障前言工业机器人作为现代智能制造的核心装备，已广泛应用于汽车制造、电子电器、金属加工、物流仓储等诸多领域。其高效、精准、稳定的特性，极大地提升了生产效率与产品质量。然而，要充分发挥工业机器人的效能，规范的操作流程、细致的日常维护以及快速的故障诊断与排除能力至关重要。本手册旨在为工业机器人操作人员及维护人员提供一套相对系统、实用的指导，内容涵盖安全规范、基本操作、日常保养以及常见故障的分析与处理方法。请务必结合您所操作的具体机器人型号的原厂手册进行学习与实践，因为不同品牌和型号的机器人在细节上可能存在差异。第一章安全操作规程安全是所有工业生产活动的首要前提，在工业机器人的操作与维护过程中，这一点尤为重要。机器人在高速运动时具有巨大的动能，任何疏忽都可能导致严重的人身伤害或设备损坏。1.1基本安全准则*操作资质：只有经过专业培训并考核合格的人员方可操作或维护机器人系统。严禁无证上岗或非授权人员擅自操作。*防护区域：机器人工作区域应设置明确的物理隔离（如安全围栏、防护门）和警示标识。在机器人自动运行时，严禁任何人员进入其运动范围内。如需进入，必须确保机器人已处于安全停止状态，并激活相应的安全联锁装置（如使用使能钥匙、进入安全门触发停机）。*个人防护：操作人员在工作时必须穿戴适当的个人防护装备（PPE），通常包括安全帽、安全鞋、防护眼镜，根据工作环境可能还需要防护手套、听力保护装置等。*示教操作：进行手动示教或编程时，务必将机器人速度调至最低安全级别，并使用单轴运动模式。保持身体处于安全位置，避免位于机器人运动路径上或机械臂下方。始终准备好按下紧急停止按钮。*紧急停止：熟悉所有紧急停止按钮（E-Stop）的位置，包括控制柜上、示教器上以及工作区域周边的紧急停止装置。在任何紧急情况下，立即按下最近的紧急停止按钮。*程序验证：新编写的程序或修改后的程序，在全自动运行前，必须在低速模式下进行充分的单步或连续验证，确保运动轨迹准确无误，无干涉现象。*设备状态检查：开机前务必检查机器人系统（包括本体、控制柜、电缆、末端执行器等）是否处于正常状态，有无损坏、松动或异常现象。*禁止随意更改：严禁擅自修改机器人的安全参数、限位设置或防护装置。*保持清洁：保持工作区域和机器人本体的清洁，避免油污、水渍、杂物影响操作或导致意外。1.2紧急情况处理*当发生人员被困、接触或即将接触机器人运动部件等危险情况时，立即按下最近的紧急停止按钮。*若机器人出现异常运动、剧烈震动、异响、冒烟、火花等情况，应立即停止机器人运行，并切断主电源。*发生事故后，应保护现场，并立即向主管领导和安全管理部门报告，按照规定程序进行处理。第二章机器人基本操作流程2.1开机前检查在启动机器人系统前，进行全面细致的检查是确保安全和设备正常运行的基础。*电源检查：确认供电电源电压是否正常、稳定，接地是否良好。*气源/液压源检查：若机器人或末端执行器使用气动或液压装置，检查气源压力或液压压力是否在规定范围内，管路连接是否牢固，有无泄漏。*电缆连接检查：检查机器人本体与控制柜之间的动力电缆、信号电缆，以及示教器电缆、I/O电缆等连接是否紧固、完好，有无破损、老化或被挤压现象。*机器人本体检查：*检查机器人各轴运动范围内有无障碍物。*检查机械臂、手腕等部件有无明显变形、裂纹或损坏。*检查各关节减速器端盖、连接螺栓是否紧固。*检查末端执行器（如抓手、焊枪）安装是否牢固，有无损坏，工作状态是否正常。*控制柜检查：*检查控制柜内有无异物、灰尘过多或受潮现象。*检查控制柜内各模块、接线端子连接是否牢固。*工作区域检查：清理工作区域内的工具、工件、废料等杂物，确保机器人运动路径畅通。*安全装置检查：确认安全围栏、防护门、光栅等安全装置功能完好，联锁正常。2.2开机与初始化完成开机前检查并确认一切正常后，方可进行开机操作。具体步骤可能因品牌型号略有不同，大致流程如下：1.合上主电源：先闭合机器人系统的外部主电源开关（如断路器）。2.启动控制柜：打开机器人控制柜的电源开关。此时，控制柜内的电源模块、驱动器等开始上电初始化，部分指示灯会点亮并进行自检。3.启动示教器：待控制柜启动完成后，打开示教器电源。示教器启动后，会进入机器人操作系统界面。4.系统自检：观察控制柜和示教器上的指示灯及显示信息，确认系统是否正常启动，有无错误报警信息。若有报警，需根据提示排除故障后方可继续。5.释放制动器：在示教器上操作，按照提示释放机器人各轴的制动器（通常需要按住示教器上的“使能”按钮）。初次释放时，注意观察机器人有无异常移动。2.3手动操作与编程手动操作主要用于机器人的姿态调整、路径示教、原点复归等。*模式选择：在示教器上将机器人操作模式切换至“手动模式”（JOG模式）。注意区分“手动全速”和“手动减速”，初次操作或在复杂环境下，务必使用“手动减速”模式。*坐标系选择：根据操作需求选择合适的坐标系，如关节坐标系（J1-J6轴单独运动）、直角坐标系（X,Y,Z方向平移）、工具坐标系（以末端执行器为基准）、用户坐标系等。*速度设置：在示教器上设置合适的手动操作速度，起始速度应尽可能低。*执行手动运动：按住示教器上的“使能”按钮（通常需要双手操作，一只手按住使能，另一只手操作方向键），通过示教器上的方向按键或操纵杆控制机器人各轴或整体按选定坐标系运动。操作时应密切关注机器人运动轨迹，确保安全。*程序创建与编辑：*在示教器上创建新的程序文件。*将机器人手动移动到目标位置点，记录该位置点（POINT）。*在程序中插入运动指令（如PTP,LIN,CIRC等）、I/O控制指令、逻辑控制指令（如IF-THEN-ELSE,JMP等）以及其他辅助指令。*对编写好的程序进行检查、修改和优化。*程序测试：程序编写完成后，务必在手动模式下进行单步执行或连续低速执行测试，观察机器人运动是否符合预期，有无干涉，I/O信号是否正确触发。2.4自动运行在程序测试无误，且工作区域准备就绪后，可切换至自动运行模式。1.确认准备就绪：*确保所有操作人员已撤离机器人工作区域。*确认工件已正确定位或装载。*安全防护装置已正确启用。2.选择运行程序：在示教器或控制柜操作面板上选择要执行的程序。3.设置运行参数：如选择单循环运行、连续循环运行，设置程序起始行等。4.启动自动运行：在示教器上按下“循环启动”按钮，或通过外部信号（如PLC信号、启动按钮）触发机器人自动运行。5.运行监控：自动运行过程中，操作人员应在安全区域外密切监控机器人的运行状态、工件情况及周围环境，注意有无异常声音、震动或报警信息。发现问题立即按下“暂停”或“紧急停止”按钮。2.5关机流程当工作结束或需要长时间停机时，应按规范流程关机。1.停止程序运行：确保机器人程序已正常结束或已手动停止。2.将机器人移动至安全位置：在手动模式下，将机器人移动到一个安全的待机位置（如HOME点），避免妨碍其他工作或造成碰撞风险。3.激活制动器：部分机器人在关机前需要手动激活制动器，或在关闭示教器电源后自动抱闸。4.关闭示教器电源：先关闭示教器的电源。5.关闭控制柜电源：关闭机器人控制柜的电源开关。6.断开主电源：如长时间不使用，应断开机器人系统的外部主电源开关。7.清理工作现场：清理机器人本体及工作区域，整理工具和工件。第三章日常维护与保养定期的维护保养是延长机器人使用寿命、保证其精度和稳定性、减少故障发生的关键。具体的保养周期和项目应严格遵循设备制造商提供的维护手册。以下为一般性的维护保养要点：3.1定期检查与清洁*每日检查：*视觉检查机器人各部件有无异常。*检查电缆有无破损、扭曲。*清洁机器人本体及工作区域的灰尘、油污。*检查末端执行器的紧固情况和工作状态。*每周/每月检查：*检查各关节轴的运动是否顺畅，有无异响或卡顿。*检查控制柜内部的清洁度，必要时进行除尘（需断电进行）。*检查气源/液压源的压力，管路有无泄漏。*检查安全装置的功能是否正常。*定期（如每季度、每半年、每年）检查：*按照制造商规定，检查各关节减速器的润滑油油位和油质，按需添加或更换润滑油。*检查电机碳刷（若为有刷电机）的磨损情况，按需更换。*检查皮带、链条等传动部件的张紧度和磨损情况。*校准机器人的零点和TCP（工具中心点）。3.2润滑机器人各运动关节的减速器是需要重点润滑的部件。不同型号的减速器使用的润滑油型号和润滑周期各不相同，必须严格按照制造商的推荐执行。*添加润滑油：使用专用的注油工具和指定型号的润滑油，按规定的油量和周期添加。*更换润滑油：达到规定的运行时间或周期后，应彻底更换减速器内的润滑油。更换时需先排放旧油，清洁后再注入新油。*注意事项：避免混用不同型号的润滑油；保持注油口清洁，防止杂质进入。3.3电缆检查与维护机器人的电缆（动力电缆、信号电缆、编码器电缆等）长期处于运动或弯曲状态，容易老化或受损。*定期检查电缆外皮有无破损、龟裂、老化现象。*检查电缆接头有无松动、氧化、腐蚀。*确保电缆在运动过程中无过度拉伸、扭曲或与其他部件摩擦、挤压。*发现电缆损坏应及时更换，避免因电缆故障导致机器人失控或损坏。3.4传感器与工具维护机器人通常配备有各种传感器（如位置传感器、视觉传感器、力传感器）和末端执行器。*定期清洁传感器的镜头、感应面，确保其信号正常。*检查传感器的安装是否牢固，线缆连接是否可靠。*对于末端执行器（如抓手），应检查其动作是否灵活，气/液管路有无泄漏，夹持力是否满足要求，爪指有无磨损或变形。第四章常见故障诊断与排除工业机器人是复杂的机电一体化系统，故障发生的原因可能多种多样。当机器人出现故障时，操作人员和维护人员应保持冷静，遵循一定的诊断步骤，逐步排查。4.1故障诊断的基本步骤1.确认故障现象：仔细观察并记录故障发生时的具体表现，如：是否有报警代码？机器人是否完全不动或某轴不动？运动是否异常？有无异响、异味、烟雾？示教器显示什么信息？2.查阅报警信息：示教器和控制柜上的报警代码是故障诊断最直接的线索。应详细查阅机器人的故障代码手册，了解报警的含义和可能的原因。3.检查外部因素：首先检查电源、气源/液压源是否正常；I/O信号是否正确；工作环境是否有异常（如温度过高、湿度太大、电网干扰）；工件是否定位准确。4.逐步缩小范围：根据报警信息和故障现象，结合机器人的组成结构和工作原理，初步判断故障可能发生的部位（如控制柜内部、机器人本体、电机、传感器、电缆等）。5.采取排除措施：针对怀疑的原因，采取相应的检查和排除方法，如：目视检查、替换法（用已知良好的部件替换可疑部件）、测量法（使用万用表、示波器等工具测量电压、电流、信号）。6.验证与记录：排除故障后，应进行必要的测试，确认故障已解决。同时，详细记录故障发生时间、现象、原因、处理方法及更换的部件等信息，以便于今后的故障分析和预防。4.2常见故障类型及处理4.2.1无法开机或启动失败*可能原因：*外部主电源未接通或电压异常。*控制柜电源开关故障或未打开。*紧急停止按钮被按下或其回路故障。*安全联锁装置（如防护门）未闭合或其信号异常。*控制柜内部电源模块故障。*机器人系统存在严重故障导致保护停机。*排查与处理：*检查并确认外部电源供应正常，断路器是否闭合。*检查控制柜电源开关是否已打开，指示灯状态。*检查所有紧急停止按钮是否已复位，按钮本身是否损坏。*检查安全防护门是否关好，安全联锁信号是否正常输入到机器人控制器。*若上述均正常，可能为内部电源或控制器故障，需联系专业维修人员进行检查。4.2.2示教器无显示或故障*可能原因：*示教器电源未接通或电缆连接不良、松动、断线。*示教器显示屏故障或内部电路故障。*控制柜内与示教器通讯的模块故障。*排查与处理：*检查示教器电缆连接是否牢固，尝试重新插拔。*更换示教器电缆测试。*将示教器连接到其他正常机器人控制柜（若有条件）以判断是否为示教器本身故障。*若确认示教器故障，通常需要更换或送修。4.2.3机器人运动异常（卡顿、异响、振动过大）*可能原因：*关节减速器缺油、润滑油老化或污染，导致摩擦增大。*减速器内部齿轮、轴承磨损或损坏。*电机故障或驱动器故障。*机械部件（如联轴器、轴承）松动或损坏。*机器人过载运行。*机器人零点偏移