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摘要：工業機器人自上世紀60年代誕生以來，經過半個世紀的發展已廣泛應用于各個工業生產當中。隨著工業機器人行業的不斷發展，各行各業對于工業機器人的質量與性能的要求也隨之提高。工業機器人的各種故障分析也越來越被人們所重視，漏油脂現象是其中較為常見的故障現象之一，嚴重影響了工業機器人的正常使用。漏油脂現象不僅浪費大量的潤滑油脂，造成經濟損失，污染環境，產品形象受損，而且還威脅設備的安全使用和生產的順利進行，嚴重時還會因機械結構內部的齒輪和軸承缺油脂而得不到充分的潤滑，導致齒面磨損加劇以及軸承燒壞，從而引發設備事故。

關鍵詞：工業機器人；油脂泄露

1背景介紹

1.1ABB背景介紹

ABB致力于研發、生產機器人已有40多年的歷史，擁有全球200000多套機器人的安裝經驗。ABB是工業機器人的先行者以及世界領先的機器人制造廠商，在瑞典、挪威和中國等地設有機器人研發、制造和銷售基地。ABB于1969年售出全球第一臺噴涂機器人，稍后于1974年發明了世界上第一臺工業電動機器人，并擁有當今最多種類、最全面的機器人產品、技術和服務。隨著中國工業行業的迅猛發展，對工業機器人的需求也日益增加，ABB將持續開發出適合全球市場需求的新的機器人解決方案，以此來滿足廣大客戶的特殊需求，幫助其提高生產效率。

1.2工業機器人

IRB460背景介紹工業機器人IRB460是ABB旗下的一款碼垛機器人，是目前為止全球最快的4軸多功能工業機器人，其特點有：速度快、精度高、占地小、出產高、編程快捷方便等。使用IRB460能顯著縮短各項作業的節拍時間，大幅提升生產效率。這款緊湊型4軸機器人的運動范圍為2.4m，有效荷重高達110kg，其在荷重60kg條件下的操作節拍最高可達2190次循環/小時，比類似條件下的競爭產品塊15%，而占地面積反而小20%。主要可應用于糧油、飼料、食品、化工、酒類、飲料、印刷等各行業的高速自動碼垛、物料搬運等。

2問題描述

工業機器人IRB460是由ABB中國本土自行研發的一款碼垛機器人，產品銷售以來一直得到廣大客戶的一致好評，但應用過程中也有些常見故障被客戶投訴，比如油脂泄露現象就一直在客戶端頻繁出現。2013年10月至11月這兩個月期間，就有來自客戶端的5例投訴，均是抱怨IRB460在運行工作中3軸關節處有漏油脂現象發生。油脂泄露現象是工業機器人常見的故障之一，會嚴重影響使用環境與產品性能，如長期缺少油脂潤滑，機械結構內部磨損加劇，導致引發設備事故。此事件引起了管理層的高度重視，對此漏油脂現象立立

3原因分析

3.1原因分類

從生產工藝流程的角度將可能的原因分為以下六大類：人（操作人員的失誤）、機（生產裝配時所使用的工具與工裝缺陷）、料（原材料質量問題）、法（裝配的方法有漏洞）、環（生產環境不穩定）、設計（設計缺陷）。對以上六大類原因進行逐一分析。

3.2對操作人員的分析

在ABB每臺工業機器人都有一個生產序列號，根據生產序列號可以追溯其生產日期與裝配人員。所以，我通過生產序列號查找到這5臺失效的機器人分別生產于2013年1月、3月、4月，其中3月和4月分別占了2臺。進一步發現此5臺機器人的3軸部位并非全有同一名操作人員裝配完成，而是分別由3名不同的操作人員先后完成。且這3名操作人員都是經驗豐富的熟練工，同時出現操作失誤的概率很低，所以，我初步先排除人員操作上的失誤。

3.3對生產工具與工裝的分析

首先，我通過公司內部軟件查閱了所有與IRB460工業機器人裝配相關的非標工裝圖紙，然后根據圖紙逐一檢查生產現場的非標工裝尺寸是否符合圖紙要求。檢查完非標工裝之后，又對標準工具進行了全年的校驗，比如校驗扭力扳手是否有偏差，油脂加注槍的標定加注量與實際加注量是否有誤差等等。經過一系列的認真比對與檢查后發現，油脂加注槍的平均偏差竟然高達30%，而且基本都是上偏差。也就是說原本需要加100g的油脂量，而實際卻加了將近130g的油脂量，使得油腔內的油脂量大大超過了原定設計要求的量。所以，我初步判定油脂加注槍的失效是此次油脂泄露的原因之一。

3.4對原材料質量的分析

在檢查工具工裝的同時，我安排將IRB4603軸油脂泄露有關的相關零部件進行尺寸檢查，比如，密封蓋、鑄件、擋圈、等等。通過對原材料的檢驗來驗證是否是其尺寸偏差導致了此處油脂泄露。然而，原材料的檢驗結果顯示，所有與油脂泄露相關零部件的尺寸均在圖紙要求的公差范圍內，故排除了原材料對此次油脂泄露現象的影響。3.5對裝配方法的分析與生產環境的分析隨后，我又對IRB460的裝配作業指導書進行了全面的檢查，查看是否有含糊不清，模棱兩可的指導說明，又或者是否存在指導書中內的相關內容與實際裝配不符合的情況發生。檢查后發現，不存在嚴重性的偏差，只是語言表達上存在些許偏差。所以，不是導致油脂泄露的主要因素。

3.6對生產環境的分析

另外，IRB4603軸的油脂加注過程對環境的要求不苛刻，也就是說裝配環境，如溫度、濕度等因素對3軸的油脂加注環節不會造成影響。所以，環境因素也不是導致此次油脂泄露的原因。

3.7對設計環節的分析

在完成以上一系列分析之后，我又對IRB4603軸處油脂泄露相關的圖紙進行反復認真地研究，發現漏油處的密封結構不夠完善，存在一定的泄露風險。裝配圖中顯示，此處并沒有使用任何油封或者O型圈，而僅僅只有一個密封蓋來阻擋油脂外泄，密封蓋只是一個簡單的過盈密封，當腔體內溫度升高，壓力升高時，其密封效果將大大下降，這樣的設計結構是有缺陷的。因此，我認定設計結構上的缺陷也是導致油脂泄露的主要原因。

4改善方案

4.1對工具與工裝的改善

根據之前對工具工裝的分析，我針對油脂加注槍進行了一系列的改進措施。首先，我先校驗油脂加注槍，使油脂偏差量控制在5%以內，并貼上校驗日期，今后每月都要對油脂加注槍進行一次復檢，確保其偏差值能夠長期穩定地控制在合理的范圍內。其次，改進油脂加注搶，使其流速更穩定，便于操作人員操作。避免由于流速不穩定，從而導致操作人員多加或者少加的現象發生。在隨后一段時間的關注中，發現油脂加注設備的穩定性得到了顯著的提高，實際加注量與顯示量之間的偏差一直保持在一個穩定的、合理的區間內。

4.2對原有設計結構的改善

工業機器人的應用強度以及應用環境復雜多變，尤其對于IRB460這種具有高速運轉功能的工業機器人而言，高速的運轉導致結構內部溫度的增高，從而導致油腔內部的壓力增大，都會導致油脂的泄露。原設計只是使用密封蓋來防止油脂泄露，顯然是有缺陷的。所以，我基于此處原有的機械結構，選擇了骨架油封以及O型圈的結構來取代原有的密封蓋的設計。骨架密封與O型圈的密封效果遠遠好于原先的密封蓋，使此處的密封性能得到了大大的提高。隨后經過一系列的性能測試，結果顯示，機器人在連續運行6000小時之后都沒有油脂泄露現象發生，而原先失效的那5臺機器人最長的使用時間也僅僅只是2000小時。事實證明此處油封設計的改善成果是顯著的。

5總結

通過這次項目，對IRB4603軸油脂泄露問題進行了全面的改善，改善后的效果是顯著的。截至目前，幾乎沒有客戶再投訴IRB4603軸油脂泄露問題。經過此次對油脂泄露問題全面而透徹的分析之后，本人對油脂泄露問題有了更為深入的了解。今后如分析同類油脂泄露問題，將更加得心應手。同時，經過這一系列的分析，也對生產工藝流程及影響產品質量的諸多因素有了更全面的認識。通過這個項目，我考慮問題的角度也更加的全面了，分析問題的思維更加的系統了。

參考文獻：

[1]周琳.弧焊與點焊機器人的應用及常見問題的分析[J].內燃機與配件，2019（14）：255-256.

作者：朱祥山 單位：上海ABB工程有限公司