工业机器人故障诊断与现场修复方法.docxVIP

工业机器人故障诊断与现场修复方法

在现代智能制造体系中，工业机器人扮演着愈发核心的角色。其高效、精准与不知疲倦的特性，极大地提升了生产效率与产品质量。然而，作为复杂的机电一体化系统，机器人在长期高负荷运转下，不可避免地会出现各类故障。快速、准确地诊断故障并实施有效的现场修复，是保障生产线连续稳定运行、降低停机损失的关键环节。这不仅要求工程师具备扎实的理论基础，更需要丰富的实践经验和清晰的分析思路。

一、故障诊断的基本思路与流程

故障诊断并非简单的“试错”过程，而是一个系统性的分析与排查过程。其核心在于通过对故障现象的细致观察、数据的收集分析，最终定位故障点并确定故障原因。

（一）故障信息收集与初步判断

当机器人出现异常时，首先要做的是全面收集故障相关信息。这包括：

1.故障现象描述：详细记录机器人的异常表现，例如：是否有报警代码显示？运动是否异常（如卡顿、异响、位置偏差过大）？是否有异常气味或烟雾？电源、气压等辅助系统是否正常？

2.故障发生时机与环境：故障是在启动时、运行中还是停机后发生？是否在特定工况下（如负载变化、速度变化、特定程序段）发生？近期是否有进行过设备调整、维护或程序变更？工作环境（温度、湿度、粉尘、电磁干扰）有无异常？

3.历史记录查询：查阅机器人的运行日志、报警记录，了解近期是否有类似故障发生，以及过往的维修保养记录，这对于判断故障的周期性或关联性具有重要参考价值。

通过对上述信息的初步梳理，可以形成对故障性质的大致判断，例如是机械故障、电气故障还是控制系统故障，是突发性故障还是渐进性故障。

（二）系统层面的检查

在初步判断的基础上，应从系统层面进行检查，逐步缩小故障范围。

1.控制柜检查：打开控制柜（确保安全的前提下），观察内部是否有明显的元器件损坏（如电容鼓包、电阻烧黑、线路烧焦等），检查各模块连接是否牢固，散热风扇是否正常工作，内部是否有过多灰尘或异物。

2.示教器与人机界面检查：仔细查看示教器上的报警信息、故障代码及详细说明，这通常是故障诊断最直接的线索。进入机器人控制系统的诊断界面，查看各轴电流、位置、温度等关键参数是否在正常范围内。

3.电源与气路检查：确认机器人主电源、控制电源电压是否稳定正常；对于气动元件，检查气源压力是否达标，气路有无泄漏、堵塞。

（三）深入诊断与定位

根据初步检查结果，对可疑的子系统或部件进行深入检查。

1.机械系统检查：

*关节与减速器：手动盘动机器人各关节，感受阻力是否均匀，有无明显卡滞或异响。检查减速器润滑油的油位及油质，判断是否存在缺油、漏油或油品劣化情况。

*连杆与平衡缸：检查机器人各连杆结构是否有变形、裂纹，连接螺栓是否松动。对于带有平衡缸的机器人，检查平衡缸压力是否正常，有无泄漏。

*末端执行器（EOAT）：检查抓手、吸盘等工具是否完好，连接是否牢固，动作是否顺畅，传感器（如接近开关、光电传感器）是否工作正常。

2.电气与控制系统检查：

*传感器：机器人配备有多种传感器，如位置编码器、速度传感器、力矩传感器、碰撞检测传感器等。通过控制系统诊断功能或专用仪器，检查这些传感器的信号是否正常，线路连接是否可靠。

*伺服驱动系统：伺服电机是机器人的动力来源，其驱动器是控制核心。报警代码很多时候直接指向伺服系统。检查电机绕组绝缘、碳刷（若有）磨损情况，驱动器的输入输出电压、电流是否正常。

*电缆与接插件：机器人电缆在长期运动中易发生磨损、折断或接触不良。重点检查拖链内的电缆有无破损，接插件是否松动、氧化、锈蚀。

*控制器与软件：若硬件检查未发现明显异常，则需考虑控制器本身或控制程序的问题。例如，是否存在程序错误、参数设置不当、系统文件损坏等情况。可尝试重启控制器、重新加载程序或恢复出厂设置（需谨慎操作并备份数据）。

（四）利用诊断工具与软件

现代工业机器人通常配备有较为完善的自诊断系统和专用的诊断软件。工程师应熟练掌握这些工具的使用：

*示教器内置诊断功能：可实时监控各轴状态、I/O信号、程序执行情况等。

*专用诊断软件：通过连接控制柜，可进行更深入的系统配置、参数调整、故障码解读、波形分析等。

*通用测量仪器：如万用表、示波器、绝缘电阻测试仪等，可用于测量电压、电流、电阻、信号波形、绝缘性能等关键参数，辅助判断元器件的好坏。

二、常见故障类型与诊断要点

工业机器人的故障种类繁多，但从故障发生的部位和性质来看，可归纳为以下几类：

（一）机械结构类故障

机械故障通常与运动、负载、磨损等因素相关。

*故障表现：运动精度下降、定位不准、运行异响、振动增大、关节卡死、部件松动或脱落等。

*诊断要点：首先通过外观检查有无明显的机械损伤、变形或紧固件松动。其次，通过手动操作或点