盧 銘

（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林 537005）

鑄造廠新鑄造車間造型工段從德國引進(jìn)2臺工業(yè)機(jī)械手，其主要功能是把澆注后的砂箱進(jìn)行開箱、夾取鑄件處理。由于所處環(huán)境惡劣，粉塵滾滾，高溫奇熱，機(jī)械手抖動故障時有發(fā)生：夾子上下震動，小臂抖動程度大，操作人員很難夾穩(wěn)鑄件，最后無法控制機(jī)械手。

1 系統(tǒng)分析

1.1 機(jī)械系統(tǒng)

驅(qū)動機(jī)構(gòu)：ELBOW肘部，安裝在肩臂上，主要在垂直方向驅(qū)動機(jī)械手；SHOULDER肩部，安裝在基礎(chǔ)外罩上，和肘臂連在一起，主要在水平方向驅(qū)動機(jī)械手；而油缸和活塞桿，為肘部、肩部提供動力。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：GRIPPER（爪子）用來夾取鑄件，YAW（鄂子）用于向左、向右擺動，ROLL（轉(zhuǎn)子）實(shí)現(xiàn)360°轉(zhuǎn)動，PITCH（斜度）能夠向前、向后傾斜。

中心潤滑機(jī)構(gòu)：機(jī)械手有一個電子中心潤滑系統(tǒng)，所有的潤滑點(diǎn)隨油脂的必需量自動供給，同時受PLC控制，而每一個潤滑點(diǎn)的油脂總量取決于潤滑泵和潤滑分配器型號的運(yùn)行時間。

1.2 電氣系統(tǒng)

信號采集控制：控制臂分為MASTER CONTROL（主控）和 SLAVER CONTTROL（從控），其中主控手柄安裝在操作室內(nèi)，它的動作能夠?qū)崿F(xiàn)：自由度的旋轉(zhuǎn)、肩的前后動作、肘的上下動作、腕（手）的動作。通過右手上5個手指頭觸摸手柄上微型電子傳感器，進(jìn)行24 VDC電壓信號交換，并輸入到PLC信號點(diǎn)中。從控則通過電位器的電壓變化輸入到ELECTRONIC CARD（電子卡），如圖1所示。

PLC程序編程：出廠前已編好程序，包括OB組織塊、FC功能、FCB功能塊、DB數(shù)據(jù)塊等，整個控制硬件有PS電源模塊、CPU中央處理器模塊、I/O信號輸入輸出模塊。

比例閥控制：在驅(qū)動肩部、肘部、旋轉(zhuǎn)方位角3個動作中，均由ELECTRONIC CARD（電子卡）接線端輸出電壓信號來控制，電壓大小表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度，正負(fù)則表示與原方向運(yùn)行相同或相反。

1.3 故障分析

圖1 主、從控方式方位角、肩部、肘部電位器接線圖

1）在機(jī)械手向前、向后；向上、向下；向左、向右6個方向移動中，出現(xiàn)抖動次數(shù)最多的地方在機(jī)械手向上、向下方向，原因是：每一臺未開箱的鑄件，都需要機(jī)械手上下挑、撥熱砂，取出鑄件，并把鑄件夾放到懸掛鏈鐵斗中，即機(jī)械手升、降動作最頻繁，故障可能性也最大。

2）機(jī)械異常抖動的可能，一是電氣系統(tǒng)內(nèi)部輸出信號不連續(xù)，二是控制系統(tǒng)與實(shí)際執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作不協(xié)調(diào)，三是控制信號輸出幅度跟機(jī)構(gòu)運(yùn)動幅度產(chǎn)生較大偏差。

2 故障處理

2.1 主、從控制分析

上述圖1所示，主控方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電路控制，方位角、肩部、肘部這3個電位器，在操作人員控制下進(jìn)行6方向移動，產(chǎn)生信號變化，驅(qū)動電器柜內(nèi)其他元件工作。從控方式實(shí)現(xiàn)外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，如夾子伸開、收緊，鄂向上、鄂向下等動作輸出。

機(jī)械手安裝調(diào)試時，一般都會把手柄MASTER主控制單元與SLAVER從控制單元調(diào)整一致，使手柄幅度跟外部機(jī)構(gòu)肩部、肘部移動幅度同步。

2.2 校準(zhǔn)卡與輸入輸出點(diǎn)分析

機(jī)械手控制系統(tǒng)中CALIBRATION CARD（校準(zhǔn)卡）和PLC信號輸入輸出點(diǎn)之間存在反饋機(jī)制，校準(zhǔn)卡下面為信號輸入反饋點(diǎn)，而上面則為肩部、肘部、方位角驅(qū)動選擇的信號輸出點(diǎn)，如圖2所示。

圖2 校準(zhǔn)卡與信號輸入輸出點(diǎn)間的接線圖

校準(zhǔn)卡輸入輸出點(diǎn)間的反饋異常，來源于反饋電壓不平衡或不對稱，而電壓不平衡又取決于主控與從控的電位器電壓反饋。

從電氣圖知，主臂（主控）、工作臂（從控）電壓范圍與方位角、肘、肩移動度數(shù)有一定的對應(yīng)關(guān)系，如表1。

主控下的主臂與從控下的工作臂電位器之間電壓數(shù)值反饋范圍相同，但方向相反，即主控手臂產(chǎn)生的電壓輸出與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋回來的電壓大小相等，方向相反，機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動才協(xié)調(diào)。

2.3 處理過程

1）檢查上述圖2從控--肩部、肘部兩個工作臂的電位器。對電位器4個接線端進(jìn)行電阻測量。若變化異常，電阻突變，說明此電位器已經(jīng)有所損壞，應(yīng)立即更換。造成電位器損壞的原因：一是機(jī)械手所處工作環(huán)境較差，粉塵極容易進(jìn)入電位器結(jié)構(gòu)內(nèi)部，腐蝕壞電位器內(nèi)部觸頭，其滑頭由平滑變成粗糙；二是電位器安裝不規(guī)范、不合理，電纜交叉或折疊，加速電位器失效。

表1 電壓范圍與方位角、肘、肩移動度數(shù)關(guān)系

2）讓操作人員開機(jī)，手握控制手柄向上、向下動作，同時測量肩部、肘部電位器的電壓，如其電壓變動太快或超出預(yù)設(shè)范圍，說明電位器內(nèi)部電阻分布值不均勻，與電壓點(diǎn)設(shè)置值偏差較大，也應(yīng)立即更換全新的電位器。試機(jī)，各動作恢復(fù)正常，至此，機(jī)械手升、降方向的抖動故障徹底排除。

3 結(jié)束語

機(jī)械手抖動故障產(chǎn)生的原因主要是電位器損壞，可通過測量電位器的電阻和電壓來判斷。只要及時更換電位器即可排除故障。