MOTOMAN- EA1400N機器人控制電路的改進*

李天真， 樓 芳， 李 睿

(1.湖州職業技術學院, 浙江 湖州 313000；2.浙江諾力機械股份有限公司, 浙江 長興 313100；3.四川大學, 四川 成都 610207)

MOTOMAN- EA1400N機器人是專門用于弧焊焊接的機器人，該機型動作范圍大、速度快，回轉軸的速度達到每秒140°，并配備有起始點檢出、焊縫跟蹤等功能，可以進行各種形式的擺焊與多層焊，能夠進行焊接電流、電壓以及沾絲等的監控檢測，保證了焊接作業的品質[1]。然而，焊接機器人在使用中會出現各種故障報警，一般故障可以通過復位解決，對于出現的重大報警故障，不能通過復位解決，往往可能存在硬件的損壞。浙江諾力機械股份有限公司擁有多臺焊接機器人，在使用中，常出現一顯示為1302的重大報警信號。經查閱報警信息說明，顯示通訊錯誤(伺服I/O)[112]，主接通單元(I/O，機器人，外部軸用)和伺服控制基板間的通信異常；來自伺服I/O通信(JL080)無中斷；基板損壞或連接異常。經檢查發現是機器人控制柜內的電源接通單元JZNC- NTU01故障，更換此單元基板后故障報警消失，機器人恢復正常。然而電源接通基板單元JZNC- NTU01售價昂貴，故障的屢次出現，給生產帶來了重大損失。

1 JZNC- NTU01電源接通單元電路及故障的分析

1.1 JZNC- NTU01電源接通單元電路

根據首鋼莫托曼機器人有限公司提供的使用說明書和相關資料①首鋼莫托曼機器人有限公司，MOTOMAN- EA1400N機器人使用說明書。，機器人電器系統框圖見圖1。根據機器人電器系統框圖，電源接通單元JZNC- NTU01與外部的接口應該為9個，見圖2。而查看柜內現場接線情況，電源接通單元JZNC- NTU01與外部的接口有10個，有些線路與框圖也有出入。4X是主電源輸入，CN04是與CUP單元基板JZNC- NRK01相連的，2X分別與CUP單元基板JZNC- NRK01和CV1整流器相連，CN02是與CUP單元基板JZNC- NRK01相連的DC24V輸入，CN01是與軸控制基板SGDR- AXA01A相連，CN07是一個短接插頭，CN08與焊接機器人本體相連，1X與CV1整流器相連，3X是柜內冷卻風扇電源輸出。從框圖上與柜內實際電路中查看，知此單元基板主要是電源供電與控制系統。其它單元基板的電源供給，大部分來自此單元基板。

圖1 機器人電器系統框圖

1.2 1302重大報警故障分析

1302重大報警顯示通訊錯誤(伺服I/O)[112]，主接通單元(I/O，機器人，外部軸用)和伺服控制基板間的通信異常；來自伺服I/O通信(JL080)無中斷；基板損壞或連接異常。根據對接口的檢查，除了電源輸入與輸出線，與其它基板相連的控制線路，并未發現問題。而焊接機器人本體與電源接通單元JZNC- NTU01相連的接口有CN08與CN06兩個。經檢查分析，發現CN08是焊接機器人伺服電機的制動報警線，也未發現問題。但是在現場發現電源接通單元JZNC- NTU01還有一個CN06接口與焊接機器人本體相連，框圖上并沒有標明，經仔細檢查發現此接口與焊接機器人本體上的防碰撞傳感器[2]相連。該防碰撞傳感器安裝在T軸焊槍的槍把上，在工作或示教中，如果焊槍不小心與工件或夾具發生碰撞，焊接機器人就會出現4315報警，焊接機器人就立刻停止工作，顯示檢測出碰撞，只有解除碰撞，焊接機器人才可以繼續工作。這種故障都是在再現工作的情況下發生的，在示教模式下不會發生。作為防碰撞傳感器，有二根線接入，通過對比法測量發現，出現報警信號的防碰撞傳感器，二根線中的一根與槍頭間電阻檢測為零，而沒出現報警信號的防碰撞傳感器，二根線中任意一根與槍頭間的電阻都是無窮大。由此判斷，在焊接機器人工作時，防碰撞傳感器內的傳感器線路與焊槍之間發生了短路，焊槍上的高電壓與大電流通過防碰撞傳感器的線路串入電源接通單元JZNC- NTU01，導致電源接通單元JZNC- NTU01損壞。

2 控制電路的改進

通過分析，將焊槍上的防碰撞傳感器的信號線路，采用隔離的形式通過一個普通的小型繼電器觸點送入電源接通單元JZNC- NTU01，即可使防碰撞傳感器與焊槍發生短路時，不會損壞電源接通單元JZNC- NTU01。如圖3所示。

圖3 改進后的防碰撞傳感器信號線路

采用一個型號為S- 35- 24的開關電源，一個DC24V小型電磁繼電器(型號為：JZX- 22F(D)/2Z)，配小型電磁繼電器底座(型號為：CZY08A- 01)，一個0.1A的保險絲與保險絲座[3]。市電通過開關進入Q1斷路器輸入開關電源，輸出DC24V，通過FU1保險絲，經防碰撞傳感器的常閉信號至繼電器KA1的線圈，繼電器KA1吸合，KA1的長開觸點閉合，就如同焊接機器人的防碰撞傳感器閉合，電源接通單元JZNC- NTU01接收到正常防碰撞傳感器信號，焊接機器人可以正常工作。如果防碰撞傳感器發生故障，或發生槍頭碰撞，防碰撞傳感器信號斷開，繼電器KA1失電釋放，KA1觸點斷開，焊接機器人就會出現4315報警，焊接機器人就立刻停止工作，顯示檢測出碰撞。如果發生防碰撞傳感器信號線與槍頭短路現象，電焊時的高電壓與大電流只會串入DC24V回路中，不會串入電源接通單元JZNC- NTU01，也即電源接通單元JZNC- NTU01不會因該故障的發生而損壞基板。

經此改進，在實際使用中，焊接機器人操作功能的步序不變，防碰撞傳感器功能也不變。

3 結 語

焊接機器人電源接通單元JZNC- NTU01經線路改進后，徹底解決和排除了電源接通單元JZNC- NTU01的損壞故障。在長期的實際應用過程中獲得了滿意的效果。

焊接機器人控制電柜中加裝信號隔離繼電器，投入少，安裝方便、簡易，實際使用效果好，節約了昂貴維修成本，從而大大降低了故障率，提高了生產效率。

參考文獻：

[1] 曾孔庚.MOTOMAN新型HP- E系列機器人[J],機器人技術與應用,2006,(2):16- 20.

[2] 車仁信.焊接機器人三維防碰撞力傳感器[J].林業機械與木工設備,2007,35(3):30- 31.

[3] 成圣林,侯成晶.圖解傳感器技術及應用電路[M].北京:中國電力出版社,2009:32- 35.