余國(guó)威

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

瑞士GUDEL單臂搬運(yùn)機(jī)械手由Y/U/B/A共4軸組成，其中Y軸(圖1所示D軸)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手整體的前后運(yùn)行，U軸（圖1所示C軸）實(shí)現(xiàn)單臂的伸縮運(yùn)動(dòng)，B軸實(shí)現(xiàn)單臂的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，A軸實(shí)現(xiàn)板料抓取在水平方向上的調(diào)整運(yùn)動(dòng)。在其工作過(guò)程中，通過(guò)Y/U/B/A這4軸的協(xié)調(diào)配合，在兩臺(tái)壓力機(jī)之間進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)板料的運(yùn)輸功能。

圖1 GUDEL單臂機(jī)械手運(yùn)行示意圖

瑞士GUDEL機(jī)械手設(shè)計(jì)運(yùn)行節(jié)拍達(dá)到12次/min，相對(duì)于日本FAUNC的6軸搬運(yùn)機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行中最高只能達(dá)到7.5次/min而言，其在生產(chǎn)效率上有著顯著的優(yōu)勢(shì)。然而，GUDEL機(jī)械手的高速運(yùn)行是基于其高精度的機(jī)械裝配為前提的。根據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)積累，一旦主傳動(dòng)和行走部件出現(xiàn)因潤(rùn)滑、保養(yǎng)、震動(dòng)等原因造成的配合間隙變大的情況，其故障率就會(huì)變高，嚴(yán)重影響它的運(yùn)行效率。

上汽通用五菱汽車股份有限公司河西基地沖壓車間I線共有6臺(tái)GUDEL機(jī)械手，2012年投入使用。自投入使用以來(lái)，長(zhǎng)期在每周6天，每天24 h，以9-10次/min的節(jié)拍運(yùn)行的高負(fù)荷情況下工作。這樣的情況下，使機(jī)械手成為沖壓車間產(chǎn)能輸出的關(guān)鍵所在，I線也多次刷新沖壓車間單班次產(chǎn)量記錄。然而，在高節(jié)拍運(yùn)行的同時(shí)，也一直伴隨著較高的故障率，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，造成公司時(shí)間、人力的資源浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)分析總結(jié)，設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)判斷較高的故障率是由于震動(dòng)大、潤(rùn)滑不良、節(jié)拍過(guò)快及維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間少這4個(gè)因素造成的。本論文將結(jié)合以上4個(gè)因素對(duì)GUDEL單軸機(jī)械手的維護(hù)保養(yǎng)策略進(jìn)行探討。

1 影響GUDEL單臂機(jī)械手故障率的因素

1.1 機(jī)械手懸掛大梁震動(dòng)大

I線壓力機(jī)是濟(jì)南二機(jī)床的LS4-2250T/5和JF39-1000C/9閉式單動(dòng)機(jī)械壓力機(jī)，它（們）的四個(gè)立柱通過(guò)隔震墊與地面連接，在沖壓板料的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)。I線機(jī)械手的懸掛大梁與壓力機(jī)的立柱通過(guò)螺栓連接在一起，壓力機(jī)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)通過(guò)立柱傳遞到機(jī)械手的懸掛大梁上，進(jìn)而造成機(jī)械手的整體震動(dòng)。我們?cè)跈C(jī)械手的保養(yǎng)過(guò)程中多次發(fā)現(xiàn)懸掛大梁的連接螺栓被剪斷的情況（如圖2）。長(zhǎng)期在一種較大震動(dòng)的環(huán)境中運(yùn)行，造成機(jī)械手各部件的配合間隙變大，引起主傳遞軸和聯(lián)軸器的磨損，最終造成F8023等故障報(bào)警的頻繁出現(xiàn)，產(chǎn)生較高的故障停線率。

圖2 被剪斷的螺栓

面對(duì)螺栓被剪斷的問(wèn)題，由于受現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況所限，設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)采取了兩個(gè)措施：

（1）參考《新編五金手冊(cè)》中螺栓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（如表1）[1]，將機(jī)械手原有所有強(qiáng)度為8.8級(jí)的大梁連接螺栓更換為12.9級(jí)的。

表1 螺栓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表

（2）在PM（預(yù)防性維修）[2]標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，維修人員必須每月對(duì)機(jī)械手所有大梁連接螺栓做檢查，發(fā)現(xiàn)斷裂及時(shí)處理。

以上兩點(diǎn)措施只能作為解決問(wèn)題的臨時(shí)措施，并不能徹底解決震動(dòng)大的問(wèn)題。從理論上分析，如果想將該問(wèn)題消除，需將機(jī)械手懸掛大梁與壓力機(jī)立柱分離開來(lái)，將機(jī)械手安裝在單獨(dú)的立柱上，從根源上將機(jī)械手的外部震動(dòng)消除掉。

1.2 潤(rùn)滑不良

GUDEL機(jī)械手的傳動(dòng)和行走機(jī)構(gòu)構(gòu)成為：伺服電機(jī)+聯(lián)軸器+減速箱+齒輪齒條+軸承滾輪。這其中減速箱和軸承滾輪的潤(rùn)滑最為關(guān)鍵，一旦出現(xiàn)潤(rùn)滑不良甚至缺油的情況，就會(huì)導(dǎo)致減速箱和軸承滾輪的磨損損壞。減速箱在出現(xiàn)磨損時(shí)，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械手在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異響，在磨損逐漸嚴(yán)重后，就會(huì)導(dǎo)致減速箱齒輪的崩齒甚至齒被全部磨平（如圖3），引起機(jī)械手頻繁沖撞硬限位和F8023報(bào)警，最終造成機(jī)械手無(wú)法運(yùn)行。軸承滾輪出現(xiàn)磨損時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械手在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異響，伴隨著滾輪表面和導(dǎo)軌磨出鐵屑（如圖4），最終造成機(jī)械手運(yùn)行軌跡的變異。

圖3 減速箱齒輪齒被磨平

圖4 軸承滾輪磨出鐵屑

對(duì)于機(jī)械手潤(rùn)滑不足的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)觀察分析發(fā)現(xiàn)機(jī)械手在潤(rùn)滑保養(yǎng)的設(shè)計(jì)上存在多處盲點(diǎn)，如機(jī)械手Y軸行走導(dǎo)輪組件和U軸減速箱均沒(méi)有自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，在不將導(dǎo)輪組件和減速箱整體拆卸的情況下也無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)潤(rùn)滑。在生產(chǎn)線高負(fù)荷運(yùn)行的情況下，留給設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)進(jìn)行整體拆卸潤(rùn)滑的時(shí)間極少，這樣就導(dǎo)致機(jī)械手Y軸導(dǎo)向輪和U軸減速箱長(zhǎng)期在潤(rùn)滑不良的狀態(tài)下運(yùn)行，最終造成磨損損壞，引起機(jī)械手故障。

面對(duì)機(jī)械手在潤(rùn)滑設(shè)計(jì)上的缺陷，對(duì)機(jī)械手原有的自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，增加了Y軸行走導(dǎo)輪組件的自動(dòng)潤(rùn)滑功能（如圖5），消除了Y軸導(dǎo)向輪潤(rùn)滑不良的問(wèn)題。但是U軸減速箱由于安裝在機(jī)械手的內(nèi)部且在機(jī)械手運(yùn)行過(guò)程中不斷的隨U軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法增加自動(dòng)潤(rùn)滑功能。對(duì)于機(jī)械手減速箱存在的這個(gè)共性問(wèn)題，我們針對(duì)每一臺(tái)機(jī)械手建立了專門的潤(rùn)滑記錄表，將減速箱的換油記錄和周期記錄于表中并在PM（預(yù)防性維修）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，維修人員必須在固定的周期內(nèi)對(duì)減速箱進(jìn)行換油，以消除減速箱潤(rùn)滑不良的問(wèn)題。在以上兩個(gè)措施落實(shí)實(shí)施以后，有效地降低了機(jī)械手傳動(dòng)和行走機(jī)構(gòu)的磨損，大大地降低了該因素造成的停線問(wèn)題。

圖5 Y軸行走導(dǎo)輪自動(dòng)潤(rùn)滑管路

1.3 節(jié)拍過(guò)快

GUDEL機(jī)械手設(shè)計(jì)運(yùn)行節(jié)拍為12次/min，但是在實(shí)際生產(chǎn)中卻從來(lái)未達(dá)到過(guò)10次/min以上的運(yùn)行速度。結(jié)合實(shí)際情況和理論分析，設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)認(rèn)為在像上汽通用五菱汽車股份有限公司河西基地沖壓車間這樣每周6天、每天24小時(shí)的高工作負(fù)荷下，機(jī)械手的運(yùn)行節(jié)拍應(yīng)控制在設(shè)計(jì)節(jié)拍的75%，即9次/min以下。對(duì)于9次/min的節(jié)拍這個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)與沖壓車間一起進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，收集了一個(gè)季度內(nèi)機(jī)械手運(yùn)行節(jié)拍在9次/min以上和以下運(yùn)行的機(jī)械手故障率數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)械手運(yùn)行節(jié)拍在9次/min以上時(shí)的故障率為8.75%，運(yùn)行節(jié)拍在9次/min以下時(shí)的故障率為1.52%.通過(guò)這兩個(gè)故障率數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)節(jié)拍在9次/min以上時(shí)的故障率是在9次/min以下時(shí)的5.76倍，這也有效地驗(yàn)證了我們對(duì)機(jī)械手運(yùn)行節(jié)拍限制的判斷。因此，對(duì)于機(jī)械手運(yùn)行節(jié)拍的控制就顯得由為重要，為了達(dá)到生產(chǎn)效率最優(yōu)化，必須在運(yùn)行節(jié)拍和故障率之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。這個(gè)平衡點(diǎn)的獲取需要結(jié)合不同的生產(chǎn)任務(wù)需求和長(zhǎng)期的數(shù)量收集分析獲得。

1.4 維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間少

基于上汽通用五菱汽車股份有限公司河西基地沖壓車間I線每周6天、每天24小時(shí)的運(yùn)行模式，留給設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)對(duì)機(jī)械手維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)間是非常少的，每周只能利用周末停產(chǎn)時(shí)的8個(gè)小時(shí)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。受人力資源問(wèn)題限制，在這8個(gè)小時(shí)中，很難做到對(duì)6臺(tái)機(jī)械手的全面保養(yǎng)，就會(huì)導(dǎo)致一些小問(wèn)題的積累，長(zhǎng)期以往就導(dǎo)致了大故障的出現(xiàn)。

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)采取了兩個(gè)措施：

（1）在PM（預(yù)防性維修）[2]標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，維修人員必須每月對(duì)機(jī)械手Y/U/B軸的間隙進(jìn)行測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)軸間隙超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，則立即停機(jī)對(duì)軸間隙進(jìn)行調(diào)整、檢修，降低軸間隙降低到標(biāo)準(zhǔn)范圍；

（2）針對(duì)I線機(jī)械手制定專項(xiàng)PM（預(yù)防性維修）[2]計(jì)劃，將機(jī)械手的PM內(nèi)容劃分為多個(gè)60分鐘左右的工作包，每天每班次開展60分鐘專項(xiàng)PM（預(yù)防性維修）[2]工作，如在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了故障隱患就可以及時(shí)地消除掉，避免了小問(wèn)題的積累。

以上兩點(diǎn)措施的實(shí)施，有效地控制了機(jī)械手重大故障的出現(xiàn)，達(dá)到了降低設(shè)備停線率的效果。

2 結(jié)束語(yǔ)

本論文闡述了GUDEL單臂機(jī)械手在上汽通用五菱汽車股份有限公司河西基地每年百萬(wàn)輛的產(chǎn)量情況下運(yùn)用的維護(hù)保養(yǎng)的具體情況。這是在特定的設(shè)備管理體系和產(chǎn)量背景下作的關(guān)于GUDEL單臂機(jī)械手的維護(hù)保養(yǎng)策略的經(jīng)驗(yàn)分享與探討。

完善的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)體系和正確具有針對(duì)性的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)策略，遵循設(shè)備運(yùn)行保養(yǎng)的客觀規(guī)律，保證設(shè)備能夠得到及時(shí)正確的維護(hù)保養(yǎng)，是保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的根本所在。在設(shè)備的運(yùn)用過(guò)程中，只有做好了維護(hù)保養(yǎng)，才能得到高效的設(shè)備輸出。

[1]陳 永，潘繼民.新編五金手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]楊申仲.現(xiàn)代設(shè)備管理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.