張新沂 繆紅林 芮銀龍

（北京京東方光電科技有限公司 北京）

北京京東方光電科技有限公司（簡(jiǎn)稱BOE）是國(guó)內(nèi)最大的TFT液晶面板生產(chǎn)廠商，其設(shè)備自動(dòng)化程度高，每臺(tái)設(shè)備對(duì)應(yīng)1臺(tái)4軸機(jī)器人負(fù)責(zé)玻璃基板搬運(yùn)工作。隨著生產(chǎn)設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，Array工藝段清洗、剝離、濕刻設(shè)備全部由原來(lái)的U形設(shè)計(jì)變?yōu)樯舷聝蓪釉O(shè)計(jì)，機(jī)器人U軸（升降軸）高度由2.5 m變?yōu)? m。機(jī)器人從PORT口取到玻璃后放入主設(shè)備玻璃入口，由于速度過(guò)高制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生高位晃動(dòng)，產(chǎn)生安全隱患，并且長(zhǎng)時(shí)間晃動(dòng)機(jī)器人伺服馬達(dá)、減速機(jī)、齒輪、齒條出現(xiàn)不同程度磨損。目前Yaskawa廠商給出的解決辦法為更換電機(jī)、減速機(jī)、導(dǎo)軌等相關(guān)機(jī)械機(jī)構(gòu)，未從根本上解決高位晃動(dòng)問(wèn)題。

一、故障原因分析

產(chǎn)生晃動(dòng)機(jī)器人為Yaskawa 4軸搬運(yùn)機(jī)器人，質(zhì)量1 t左右，U軸采用折疊設(shè)計(jì)，由伺服電機(jī)通過(guò)同步帶帶動(dòng)中間與下部?jī)蓚€(gè)RV減速機(jī)完成升降動(dòng)作；S軸（旋轉(zhuǎn)軸）、X軸（走行軸）分別由1個(gè)伺服電機(jī)帶動(dòng)1個(gè)RV減速機(jī)完成旋轉(zhuǎn)、走行動(dòng)作；L軸（下手臂）、R軸（上手臂）分別由1個(gè)伺服電機(jī)通過(guò)同步帶帶動(dòng)3個(gè)RV減速機(jī)完成玻璃取放動(dòng)作。主設(shè)備由3個(gè)PORT口存放玻璃，Remote狀態(tài)下機(jī)器人從PORT口取出玻璃基板運(yùn)動(dòng)至主設(shè)備最上端5 m位置，從設(shè)備下端約1.5 m位置將已完成工藝的玻璃取出后放回到PORT口原位置，運(yùn)行過(guò)程中，X軸、R軸、U軸為聯(lián)動(dòng)，即機(jī)器人取到玻璃基板后到達(dá)設(shè)備入口處時(shí)3軸同時(shí)完成運(yùn)動(dòng)，最后R軸、L軸將玻璃放入主設(shè)備或PORT口CST中，運(yùn)行軌跡如圖1所示。

本設(shè)備所用的Yaskawa 4軸機(jī)器人采用折疊設(shè)計(jì)，U軸升降過(guò)程中機(jī)器人重心未在走行底座的中垂線位置，高位時(shí)重心高，力矩大，對(duì)導(dǎo)軌、滑塊、減速機(jī)等磨損加重，如圖2所示；該設(shè)備機(jī)器人導(dǎo)軌與底座直接放置在地板上，并未與地板等建筑主體鋼梁固定，高位時(shí)無(wú)法有效制動(dòng)導(dǎo)致制動(dòng)時(shí)晃動(dòng)。機(jī)器人從主設(shè)備取出玻璃基板送到PORT口時(shí)雖然重量大，但由于其重心低，X軸運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)器人在到達(dá)位置點(diǎn)后本體無(wú)晃動(dòng)現(xiàn)象；當(dāng)機(jī)器人3軸聯(lián)動(dòng)從PORT口取出玻璃放到主設(shè)備入口處制動(dòng)時(shí)，機(jī)器人晃動(dòng)。

圖1 機(jī)器人運(yùn)行軌跡

圖2 機(jī)器人晃動(dòng)原因分析

長(zhǎng)時(shí)間晃動(dòng)對(duì)機(jī)器人機(jī)械部件產(chǎn)生不同程度磨損，齒輪齒條磨損嚴(yán)重且間隙增大，導(dǎo)軌表面出現(xiàn)鐵屑，滑塊與導(dǎo)軌間隙增大，滑塊滾珠磨損，減速機(jī)齒輪磨損、間隙增大。

二、問(wèn)題解決方法

（1）更換齒輪、齒條、導(dǎo)軌、滑塊，加固地板相連，將機(jī)器人底座連接到地板鋼梁，依靠主設(shè)備及鋼梁的牽拉力減少機(jī)器人晃動(dòng)，該種方法對(duì)機(jī)器人齒輪、導(dǎo)軌、滑塊、減速機(jī)等的損壞大，更換新的機(jī)械部件后3年左右需要重新更換，無(wú)法從根本上解決機(jī)器人晃動(dòng)問(wèn)題。

（2）修改程序，在機(jī)器人從PORT口取到玻璃基板后到主設(shè)備玻璃入口增加一個(gè)軌跡運(yùn)行點(diǎn)，即從PORT口到主設(shè)備入口分為兩步完成，保證X軸移動(dòng)到主設(shè)備入口時(shí)重心足夠低，X軸制動(dòng)過(guò)程中不出現(xiàn)機(jī)器人本體晃動(dòng)，從該位置U軸上升到主設(shè)備入口位置，運(yùn)動(dòng)軌跡修改如下。

機(jī)器人從PORT口取玻璃后，X軸、S軸、U軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，X軸、S軸按程序移動(dòng)到玻璃入口位置，U軸保持從PORT口取玻璃時(shí)高度不變。

由于X軸、S軸已經(jīng)到達(dá)主設(shè)備玻璃基板入口位置，這時(shí)只需要U軸單獨(dú)升高至主設(shè)備玻璃入口位置，最后R軸或L軸放玻璃基板到主設(shè)備，完成從PORT口到主設(shè)備入口軌跡運(yùn)動(dòng)。通過(guò)修改程序后機(jī)器人運(yùn)行軌跡如3所示。

圖3 修改后運(yùn)行軌跡

InformII語(yǔ)言，是安川公司XRC系列機(jī)器人使用的編程語(yǔ)言，由指令跟附加項(xiàng)組成，該語(yǔ)言包括I/O指令、控制指令、移動(dòng)指令、操作說(shuō)明、移位指令、弧焊點(diǎn)焊指令等組成。分析Remote模式下機(jī)器人運(yùn)行程序，根據(jù)機(jī)器人、Indexer、主設(shè)備三者通信協(xié)議修改程序，增加軌跡點(diǎn)，部分修改后程序與源程序比較如圖4所示，圖4中右側(cè)38，39以及43～52部分為增加的程序。

圖4 程序?qū)Ρ?/p>

實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，由于增加運(yùn)行軌跡點(diǎn)，機(jī)器人的Tac Time將增加，該設(shè)備稼動(dòng)率高，設(shè)備吞吐玻璃基板速度快，通過(guò)程序修改每一運(yùn)動(dòng)軌跡速度辦法進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度不影響主設(shè)備Tac Time，實(shí)現(xiàn)該設(shè)備滿速運(yùn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

由于LCD工藝的不斷進(jìn)步，對(duì)設(shè)備的工藝要求也越來(lái)越高，設(shè)備運(yùn)行效率也越來(lái)越高，濕刻、剝離、清洗3種設(shè)備變?yōu)楦?jié)省空間的上下兩層設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)距離及更高玻璃基板搬運(yùn)對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)、機(jī)械部件及安裝等硬件提出了更高的要求。改造的設(shè)備機(jī)器人U軸運(yùn)行高度達(dá)到5 m，底座、導(dǎo)軌、滑塊、X軸減速機(jī)運(yùn)行3年后相關(guān)部件磨損，機(jī)器人高位晃動(dòng)，導(dǎo)致該設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間減速運(yùn)行。程序改造完成后，由于機(jī)器人在X軸運(yùn)行時(shí)重心在低位，晃動(dòng)消失，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)滿速運(yùn)行，提高了產(chǎn)能及效率，經(jīng)過(guò)3年運(yùn)行，機(jī)器人運(yùn)行良好。通過(guò)該機(jī)器人分析可知，設(shè)備檢討時(shí)需加強(qiáng)對(duì)機(jī)器人品牌選型并編排合理運(yùn)行軌跡，即滿足設(shè)備Tac Time需要，又要最大程度減小對(duì)其機(jī)械部件磨損。