翟軼龍

（金冠銅業(yè)分公司，安徽 銅陵 244000）

1 引言

金冠銅業(yè)雙閃廠區(qū)電解工序設(shè)計(jì)陰極銅年產(chǎn)能40萬噸，采用最新的永久不銹鋼陰極電解法，廠房內(nèi)共計(jì)1152個(gè)電解槽，采用雙跨廠房布局，配置兩臺(tái)高速剝片機(jī)組。兩臺(tái)剝片機(jī)組均是由芬蘭奧圖泰公司制造，整套機(jī)組由高速抓取機(jī)器人、剝片分離站、下料翻轉(zhuǎn)裝置、鉚接單元、電銅收集單元，高速堆垛機(jī)器人，稱重單元、打包單元及成套液壓動(dòng)力系統(tǒng)等組成。單臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)加工速度超過600片/時(shí)，主要功能有電銅洗滌、剝片、堆垛、稱重、打包、極板排距等。該廠電解剝片機(jī)組是國內(nèi)首套機(jī)器人高速剝片機(jī)組，是目前最先進(jìn)的第三代陰極銅加工機(jī)組。

金冠高速陰極剝片機(jī)組于2013年1月完成安裝及主要功能單元的調(diào)試，該年2月機(jī)組首次進(jìn)行負(fù)荷試車運(yùn)行。該高速剝片機(jī)組在金冠電解首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。經(jīng)過多年的優(yōu)化及維保工作，本人梳理總結(jié)并建立出一套該機(jī)組高速機(jī)器人的運(yùn)維體系。

2 工業(yè)機(jī)器人在剝片機(jī)組的關(guān)鍵功能

金冠高速陰極剝片機(jī)組配有六臺(tái)工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人。分別為母板輸入機(jī)器人（FEEDING ROBOT）、陰極板輸出機(jī)器人（OUTFEEDING ROBOT）及堆垛機(jī)器人（STACKING ROBOT）。其中輸入機(jī)器人為六軸機(jī)器人，型號(hào)是KR 300 PA，負(fù)載300千克；輸出機(jī)器人為四軸機(jī)器人，型號(hào)為KP 180-2負(fù)載180千克；堆垛機(jī)器人為六軸機(jī)器人，型號(hào)為KR 470 PA，負(fù)載470千克。機(jī)器人承擔(dān)的作業(yè)有以下幾個(gè)點(diǎn)：

2.1 轉(zhuǎn)運(yùn)

轉(zhuǎn)運(yùn)是抓取機(jī)器人的主要功能，三種不同的機(jī)器人裝配了三種不同功能的夾具，負(fù)責(zé)將不同的物料轉(zhuǎn)運(yùn)至各個(gè)的單元以完成機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)。其中輸入機(jī)器人負(fù)責(zé)將未剝離的母板從機(jī)組的輸入鏈轉(zhuǎn)運(yùn)至兩個(gè)剝片站，輸出機(jī)器人負(fù)責(zé)將已經(jīng)與電銅分離的陰極板轉(zhuǎn)運(yùn)至機(jī)組的輸出鏈，堆垛機(jī)器人負(fù)責(zé)將單塊的電銅轉(zhuǎn)運(yùn)至銅捆鏈并碼垛成銅捆，方便叉車搬運(yùn)。

2.2 提速

作業(yè)效率是高速剝片機(jī)組的一個(gè)重要的核心競爭力，一般鏈?zhǔn)綑C(jī)組和傳統(tǒng)機(jī)器人式機(jī)組的作業(yè)效率只有250～400片/小時(shí)，而高速機(jī)器人式剝片機(jī)組最高可達(dá)到700片/小時(shí)。能大大減少出銅出裝槽時(shí)間，提高槽時(shí)利用率。每臺(tái)機(jī)器人通過DP通訊，將單個(gè)機(jī)器人的位置實(shí)時(shí)反饋至機(jī)組PLC中，確保3臺(tái)機(jī)器人在運(yùn)行的過程中做到與機(jī)組及物料的完美配合，節(jié)省了鏈?zhǔn)綑C(jī)組和傳統(tǒng)機(jī)器人式機(jī)組部件之間相互等待的時(shí)間。

2.3 定位

高速抓取機(jī)器人行動(dòng)敏捷，動(dòng)作精準(zhǔn)。一位熟練的操作工可以在手動(dòng)模式下，操控機(jī)器人夾具動(dòng)作到硬件允許的任何位置。而在自動(dòng)操作下，該廠的三種機(jī)器人可以精確的完成母板輸入，母板拒收，陰極板輸出，陰極板拒收，電銅堆垛，電銅拒收，電銅取樣等不同的操作。

2.4 配合包裝運(yùn)輸

成品電銅都是以銅捆的形式銷售，該廠剝片機(jī)組的堆垛機(jī)器人可以按照商務(wù)部門的需要，在自動(dòng)模式下將電銅堆垛至所需要的塊數(shù)，再通過機(jī)組稱重、打包、變成成品高純陰極銅直接出售。

圖1 輸入機(jī)器人及輸出機(jī)器人夾具

3 機(jī)器人運(yùn)行常見故障及處理措施

作為高自動(dòng)化生產(chǎn)中的重要設(shè)備，高速機(jī)器人的故障不同于機(jī)器人幾年的運(yùn)行中，除了調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的問題外，還有一些且常見的，通過提前優(yōu)化和改進(jìn)，可就以實(shí)現(xiàn)減少故障的發(fā)生和減少故障處理的時(shí)間。本章按照專業(yè)歸類將近幾年出現(xiàn)的機(jī)器人故障分為機(jī)械類、電氣類、示教器報(bào)警類及其他類故障。以及在機(jī)器人出現(xiàn)故障后，機(jī)組的生產(chǎn)該如何調(diào)整和優(yōu)化。

3.1 機(jī)械類故障

高速轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人的本體一般不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械故障，故障主要發(fā)生在機(jī)器人的工具，也就是夾具。以及機(jī)器人的碳纖維結(jié)構(gòu)上。其中夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)過不少問題。

3.2 電氣類故障

相對(duì)于機(jī)械故障，電氣故障出現(xiàn)的頻率雖然不多，但是查找故障原因較為困難，耗時(shí)較長。

3.3 示教器報(bào)警類故障

示教器的使用是機(jī)器人操作最重要的部分，熟練的掌握示教器的使用可以大大的減少故障的排查和處理的時(shí)間。一般情況下，示教器上的每種報(bào)警內(nèi)容都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的故障和處理方法。

3.4 其他類故障

除以上故障分類外，還有一些涉及到機(jī)器人與前后工序的設(shè)備單元功能聯(lián)鎖、系統(tǒng)控制及邏輯關(guān)系的問題，一旦出現(xiàn)故障對(duì)設(shè)備、人員傷害風(fēng)險(xiǎn)大。

3.2 故障后的生產(chǎn)組織應(yīng)對(duì)

機(jī)器人出現(xiàn)故障后，首先由機(jī)組操作者初步判斷機(jī)器人故障，常見故障由操作工自行解決。一旦發(fā)生難以處理或未遇過的問題時(shí)，立即匯報(bào)上級(jí)并通知保全部門。由于金冠電解車間的設(shè)計(jì)，在日常生產(chǎn)作業(yè)中，一臺(tái)機(jī)器人出現(xiàn)故障，會(huì)有另一臺(tái)剝片機(jī)組幫忙作業(yè)。一旦故障棘手或處理時(shí)間很長，在一臺(tái)剝片作業(yè)量達(dá)到平均作業(yè)量的1.5倍時(shí)（即作業(yè)108槽時(shí)），會(huì)安排停機(jī)維護(hù)1小時(shí)，讓機(jī)器人休息1小時(shí)，以降低高速機(jī)器人出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。

表1 機(jī)械類故障

表2 機(jī)組試生產(chǎn)電氣類故障

表3 示教器報(bào)警類故障

表4 其他類故障

表4 機(jī)器人維護(hù)的要點(diǎn)

4 剝片機(jī)組機(jī)器人的運(yùn)行維護(hù)要點(diǎn)

4.1 機(jī)器人使用者的操作技能培訓(xùn)

在設(shè)備安裝階段，組織部分優(yōu)秀員工去機(jī)器人的生產(chǎn)廠家參與機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，讓大家對(duì)即將使用的機(jī)器人有一個(gè)直觀的了解和對(duì)如何使用機(jī)器人有著初步的認(rèn)識(shí)。待到機(jī)器人調(diào)試階段，會(huì)有外方廠家的專業(yè)人員來到現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)所有剝片機(jī)組操作人員進(jìn)行機(jī)器人基礎(chǔ)操作和部分故障處理的指導(dǎo)。

在操作工的招聘方面一是操作員工至少需要中技或高中以上文化水平，選擇機(jī)械、電氣類專業(yè)，這樣更有利于員工培養(yǎng)；二是對(duì)于新聘沒有機(jī)組操作經(jīng)驗(yàn)的員工，至少需要6～12個(gè)月以上的實(shí)踐培訓(xùn)；三強(qiáng)化操作人員培訓(xùn)階段的技能考核，通過理論書面、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐操作考核方式，促進(jìn)提升培訓(xùn)效果；四是合理安排操作人員培訓(xùn)計(jì)劃，除了設(shè)備安裝階段的外出學(xué)習(xí)外，在之后的工作中選拔出優(yōu)秀的機(jī)器人操作者去廠家參加深入的學(xué)習(xí)，將所學(xué)到的知識(shí)帶回來進(jìn)行普及。

4.2 機(jī)器人維護(hù)者的技能培訓(xùn)

同樣，在設(shè)備安裝階段，負(fù)責(zé)機(jī)器人日常維護(hù)的保全方需要組織人員去生產(chǎn)廠家參與機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。待到調(diào)試階段，去現(xiàn)場(chǎng)參與廠家人員的專業(yè)指導(dǎo)。另外，保全方需要做好與廠家的長期溝通合作關(guān)系，將機(jī)器人的狀態(tài)不定時(shí)的向廠家反饋，并做好備件工作。

4.3 機(jī)器人的運(yùn)行要點(diǎn)

4.3.1 機(jī)器人的開啟與停止

金冠電解的機(jī)器人的開啟方式經(jīng)過前前后后幾次修改，最終找到了一個(gè)非常安全的方式。一是所有機(jī)器人開啟時(shí)都會(huì)有5～8秒的延時(shí)，而不是立即開啟，以便操作人員仔細(xì)確認(rèn)機(jī)器人的運(yùn)行范圍內(nèi)是否存在不安全因素。二是輸入和輸出機(jī)器人保持同開同關(guān)，無法單獨(dú)開啟，避免了一臺(tái)自動(dòng)一臺(tái)手動(dòng)帶來的很多不確定因素。

如何更好的停止機(jī)器人是操作工長期工作摸索的結(jié)果，非緊急情況下，盡量讓機(jī)器人在靜止?fàn)顟B(tài)下停止。如遇特殊情況，盡量讓機(jī)器人在空載的情況下停止，避免由于突然停止造成的巨大慣性將物料從夾鉗上甩出或是對(duì)夾具造成不可逆的應(yīng)力損壞。另外，盡量讓機(jī)器人停在空曠的位置上，而不是離某個(gè)設(shè)備非常接近。當(dāng)然，緊急情況除外。

4.3.2 機(jī)器人的手動(dòng)操作

高速轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人有四個(gè)坐標(biāo)系。我們要求操作工需要熟練掌握1～2個(gè)坐標(biāo)系的使用，從而應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)需要手動(dòng)操作解決的故障。手動(dòng)操作機(jī)器人時(shí)，操作工需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，而不是站在操作室里，防止出現(xiàn)視覺死角導(dǎo)致機(jī)器人的碰撞。

4.4 機(jī)器人的維護(hù)要點(diǎn)

機(jī)器人的維護(hù)是需要工藝操作和保全維護(hù)人員共同去完成的，只要維護(hù)得當(dāng)，能大大減少機(jī)器人出現(xiàn)故障的可能性。

5 結(jié)語

機(jī)器人式高速陰極剝片機(jī)組是目前最先進(jìn)的電銅加工機(jī)組，而高速機(jī)器人同樣是世界最先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人。從高速機(jī)器人目前實(shí)際運(yùn)行使用來看，高速機(jī)器人仍存在一些問題：一是機(jī)器人夾具的故障較多，且夾具對(duì)物料的適應(yīng)性差，一旦物料出現(xiàn)物理規(guī)格的波動(dòng)，都會(huì)對(duì)夾具的運(yùn)行產(chǎn)生影響；二是機(jī)器人的通訊線路貫穿整個(gè)剝片機(jī)組，一旦某條通訊電纜出現(xiàn)問題都有可能對(duì)機(jī)器人的通訊造成影響，給故障排查增加了難度。以上問題是今后機(jī)組優(yōu)化改進(jìn)的方向。