Jak vyřešit poplach robota Fanuc SRVO-050?
U těch, kteří používají průmyslové roboty Fanuc, je velmi pravděpodobné, že se již setkali s problémem poplachového hlášení SRVO-050 Collision Detect. Mnoho obsluhových techniků nebo začínajících pracovníků v odvětví, jakmile toto chybové hlášení uvidí na displeji, okamžitě zareaguje: „Špatně, robot narazil!“ a spěchá na místo události. Zábavné je však to, že po příjezdu na místo a podrobném prohlédnutí se ukáže, že kolem robota není nic – žádný obrobek, žádný jiný předmět, který by s ním mohl kolidovat. Ještě frustrujícíji je, že po resetování se robot pohne dvakrát, ale po několika krocích se opět objeví stejné poplachové hlášení.
Pokud jste dlouhou dobu pracovali v servisní dílně, uvědomíte si, že tento druh „phantomové kolize“ je ve skutečnosti častější než skutečná srážka. Pokud se s touto situací setkáte, ať už změníte program podle pokynů „tři sedm dvacet jedna“, nebo slepě vyměníte servomotor, výsledkem bude většinou ztráta času, náročná práce a výdaje na značné finanční prostředky.
Dnes, ve spojení s oficiálním vyšetřovacím postupem společnosti Fanuc, se podíváme, co se skrývá za chybovým kódem SRVO-050, a jak postupně najít skutečnou příčinu v případě, kdy robot nesrazí žádný předmět, ale přesto hlásí chybu. 
Robot nesrazil žádný předmět – proč tedy hlásí „detekci kolize“?
K vyřešení problému musíme nejprve pochopit základní logiku systému Fanuc. Ovládací panel Fanuc nemá oči, tak jak tedy ví, že došlo ke srážce robota? Jak ví, že došlo ke srážce robota? Spoléhá na výpočty proudu a točivého momentu. Když se robot pohybuje, systém v řídicí skříni sleduje, jak velké zatížení (tj. točivý moment) je na každý servomotor jednotlivých os vyvíjeno. Systém má vlastní matematický model, který určuje, jak velkou sílu by měla být v daném okamžiku (při aktuální rychlosti, úhlu a zatížení) na každou osu vyvíjena. Pokud systém během pohybu najedou náhle zjistí: „Něco není v pořádku – proč je skutečné zatížení jedné z os tak mnohem vyšší, než jsem předpovídal?“
Řídicí skříň okamžitě spustí poplach: „Závažná závada – pravděpodobně došlo ke srážce s něčím, a poté se zablokuje pevný horní panel zařízení, které bude nutné vyřadit z provozu!“ Aby byla chráněna robotická paže, převodovka, servomotory a přední uchycení, systém okamžitě odpojí napájení servomotorů, robota zastaví ostrým brzděním a vyvolá chybový kód SRVO-050.
Podstatou tohoto poplachu tedy není „narazil jsem do něčeho“, ale „pohybuji se příliš silně – odpor překročil povolenou mez“. Pokud robot z jakéhokoli důvodu „vnímá“, že je zátěž příliš velká nebo těžká, nebo že se „nemůže pohybovat volně“, může chybně usoudit, že došlo ke srážce.
Došlo opravdu ke srážce? Nejprve vyloučíme zřejmé příčiny.
I když se často vyskytují falešně pozitivní hlášení, prvním krokem je realistický přístup. Jakmile je automatická výrobní linka uvedena do provozu, robot musí pracovat ve spojení s uchycovacími zařízeními, obrobky, obráběcími stroji a bezpečnostními světelnými závory, takže i drobná odchylka o dva nebo tři milimetry v nástrojovém souřadnicovém systému (TCP) může v určité poloze způsobit lehké poškrábání.
Pokud jste právě změnili program, znovu naučili body nebo získali nové vybavení a objeví se tato chyba, nepanikařte a ještě neobviňujte elektrický systém. Poslouchejte mě: přepněte robota do ručního režimu, snižte rychlost (např. na 10 % nebo dokonce na 5 %), udržujte učící ovládací panel v ruce a pozorně sledujte, jak se člověk přikrčí vedle robota. Zkontrolujte, zda se uchycení třou o okraje při vstupu a výstupu do stroje? Je-li vzduchový hadička uvíznutá v některém mrtvém prostoru?
Ujistěte se, že zcela žádné tuhé mechanické interference nejsou, podívejme se dolů.
Žádná kolize, ale „škrtení“: ty skryté vnější odpory
Jen proto, že robot nenarazí na žádnou velkou vnější součást, ještě to neznamená, že je sám o sobě „v pořádku“. Často jsou to náhradní díly na jeho těle, které ho táhnou zpět.
Na místě lze tyto pachatele často odhalit:
* Potrubní balení příliš napnuté: rotace robota kolem šesti os, délka kabelu nebo vzduchové hadičky obalené zvenku není dostatečná – jako guma, která robotovi brání ve volném pohybu kolem šesti os.
* Cizí předměty uvíznuté v táhlovém řetězci: do táhlového řetězce potrubí spadly velké kousky svařovacího škváru, šrouby nebo jiný odpad, což způsobuje, že se při uvíznutí pohybuje po určité trajektorii.
* Ucpání uvnitř nástrojového upínacího zařízení: např. pružina v pneumatickém upínači se zlomila nebo se zablokoval válec; i když na povrchu není zjevné nárazové poškození, mechanické tření samotného upínacího zařízení již vyvolalo problém.
I když tyto jevy nezpůsobují deformaci robota, způsobují, že servomotor musí převzít výraznou část síly; systém tak detekuje překročení vypočteného krouticího momentu a vyvolá chybu SRVO-050. Pokud se chyba objevuje opakovaně na stejném místě, zaměřte se na prohlídku „oblečení“ (potrubních a kabelových svazků) robota a upínacích zařízení – dotkněte se je jednou ručně; problém často lze vidět pouhým okem.
Často podceňovaná příčina: Nesprávné nastavení zátěže (Payload).
Toto je oblast, ve které se mnoho zkušených servisních techniků často vzdává. Jak jsem již dříve uvedl, systém se řídí „predikčním modelem“, který rozhoduje, zda dojde ke srážce, nebo ne, a základními vstupními údaji tohoto modelu jsou hodnoty zátěže, které zadáte do systému.
Robot musí vědět: kolik váhy visí na mé paži? Kde se nachází těžiště tohoto předmětu?
Uveďme si praktický příklad: na svého robota nasadíte kleště o hmotnosti 15 kg, ale v nastavení zátěže systému si ušetříte práci nebo zapomenete tuto hodnotu změnit a ponecháte starou hodnotu 5 kg. A tím je všechno rozhodnuto. Při pohybu robota musí motory pracovat velmi intenzivně, aby zvládly rozkmitat 15 kilogramů, a vyvíjejí tak mnohem vyšší krouticí moment, než systém očekává. Řídicí panel se na to podívá a řekne si: „Ne, podle mých výpočtů bych neměl k zdvihnutí předmětu o hmotnosti 5 kg vynakládat takovou sílu! Určitě narazil na betonovou zeď!“ A tak dojde k bezmilostnému nárazu.
Toto je zvláště časté po instalaci nového příslušenství, dodatečného hořáku, vizuální kamery nebo změny konstrukce EOAT (nástroje na konci paže). Nezdržujte se, prostě změňte nástroj na konci paže a upravte jeho parametry – buď znovu přesně změřte, nebo zadejte do systému správnou hmotnost a polohu těžiště nástroje.
Větší než malé: chronické přetížení
Existuje také případ tzv. „dědičného problému“ nebo úpravy výrobní linky, která je skutečnou příčinou problému. Robot byl původně navržen pro manipulaci s díly o hmotnosti 20 kg a fungoval bez problémů. Když výrobní závod přešel na nový výrobek nebo novou výrobní linku, hmotnost dílů vzrostla na 30 kg. Robot tento stav zvládá, ale i při mírném přetížení může bzučet a vibrovat. Mnoho manažerů si myslí: „Podívejte se, robot stále chodí – můžeme ho používat na lince!“
To je velmi špatně. V tuto chvíli robot ve skutečnosti každým krokem „zbytečně spotřebovává sám sebe“ – motor a reduktor jsou dlouhodobě vystaveny vysokému tlaku. Na začátku to může být v pořádku, ale postupně si všimnete, že chyba SRVO-050 se objevuje čím dál častěji – nejprve jednou denně, nyní třikrát týdně.
To znamená, že mechanické komponenty už „protestují“. Dlouhodobé provozování v takovém režimu způsobí prudký pokles životnosti šroubů, reduktorů a servomotorů – a pak už nestačí pouhé resetování.
Brzda udržení není plně otevřená: každodenní „zápas se sebou samým“.
Každá osa robota Fanuc je vybavena brzdou pro udržení polohy. Když se robot chystá vykonat pohyb, systém do brzdy přivede napájení, aby ji uvolnil, a poté se motor znovu roztočí. Pokud dojde k poruše v obvodu brzdy pro udržení polohy nebo pokud je brzda mechanicky opotřebovaná či zablokovaná a neuvolní se zcela, vznikne z toho mnoho potíží. Je to jako kdybyste řídili auto s ruční brzdou zatlačenou z poloviny a zároveň stiskli akcelerátor až ke dnu. Motor musí nejen překonávat odpor zpracovávaného materiálu, ale také tření vlastních vnitřních brzd. Během několika sekund se krouticí moment servopohonu prudce zvýší a řídicí skříň okamžitě detekuje „kolizi“.
Jak poznám, že mám problém s brzdou? Typické příznaky jsou: robot se pohybuje nahoru, zvuk je velmi tlumený a těžký; cítím, že konkrétní osa je zvláště slabá; bez ohledu na ruční pomalé rozhoupaní (Jog) nebo automatický provoz dochází u stejné osy vždy k chybě SRVO-050. V tomto případě se zaměřte především na kontrolu řídicího vedení brzdy dané osy a samotné brzdy.
Vysoké a nízké napětí: způsobují „chybný výpočet“ systému
Mnoho lidí si nedokáže představit, jak je možné, že někdy elektrický rozvaděč hlásí kolizi, a to právě kvůli nestabilnímu napětí napájecí sítě v továrně. Pokud se vstupní napětí do řídicího rozvaděče najedou náhle sníží nebo výrazně kolísá, stejně tak klesne i stejnosměrné napětí na výstupu usměrňovače. Výkon servopohonných zesilovačů se tímto zmenší; aby robot udržel původní rychlost a trajektorii, systém je nucen kompenzovat tuto ztrátu zvýšením proudu. Toto zvýšení proudu vede k tomu, že algoritmus řídicího rozvaděče chybně vyhodnotí situaci jako abnormální rušivý krouticí moment a aktivuje chybovou zprávu SRVO-050.
Pokud dochází v továrně v poslední době často k výpadkům napájení nebo blikání světel, nebo pokud jsou svorky vašeho řídicího rozvaděče opotřebované a horké a kabelové vedení je starší než deset let, doporučujeme změřit pomocí multimetru napětí hlavního napájecího zdroje v okamžiku výskytu chyby. U starších továren a v období letního špičkového zatížení sítě se tato metoda osvědčila.
Vyloučení: Je to skutečně vadný servosystém nebo kabel?
Pokud jste zkontrolovali všechny výše uvedené mechanické interference, potrubní sady, parametry zátěže a napětí a zjistili, že jsou všechny v pořádku, ale robot stále hlásí chybu SRVO-050 na pevné ose, musíme přejít k elektrickým komponentům a provést skutečnou diagnostiku.
To obvykle znamená, že se skrývají poruchy v následujících místech:
* Stárnutí vnitřních komponent servozesilovače, detekce proudu není možná.
* Interní přerušení v kabelu enkodéru nebo napájecím kabelu. Někdy vypadá izolace kabelu nepoškozeně, avšak při otáčení robota do určité polohy se měděné vodiče uvnitř přetrhnou a vytvoří špatný kontakt; systém okamžitě detekuje anomálii a vyvolá chybové hlášení.
* Uvolněné zpětnovazební konektory nebo proniknutí oleje a vody.
Oprava až do tohoto bodu – nejužitečnější trik je tzv. „metoda úpravy“. Například pokud jsou motory nebo kabelové specifikace jedné a druhé osy stejné, zkuste upravit zapojení v řídicí skříni (dávejte pozor na profesionální provádění, proveďte předem zálohu, abyste zabránili poškození). Zkontrolujte, zda se porucha přesune z první osy na druhou. Pokud ano, je jasné, že problém leží v kabelu nebo v zesilovači.
Běžný problém u strojů starších než deset let: výrazné opotřebení reduktoru
Nakonec, pokud jsou servomotory a obvody v pořádku, ale robot je „veteránem z válečných bojů“ (používaný sedm nebo osm let či dokonce více než deset let) a dlouhou dobu provádí bodové svařování, těžké manipulace, paletizaci a jiné špinavé práce, je nejpravděpodobnější, že došlo k mechanickému opotřebení až na mez. Ozubená kola v převodovce jsou opotřebovaná, ložiska zastarala a prasklá, černý mazací olej uvnitř uniká nebo se změnil na suchou kaši – všechny tyto jevy vedou k prudkému nárůstu vnitřního tření. Robot sám o tom neví, že má „zraněné břicho“, pouze si myslí: „Proč je tahle paže a tahle noha tak mnohem těžší než dříve?“, a konečným projevem je časté vyvolávání falešných kolizních hlášení.
Jak zjistit, že reduktor nefunguje? Pozorně poslouchejte, zda se při pohybu nahoru ozývá „klik“ nebo „bzučení“, kovový třecí zápach a hluk; dotkněte se kloubů – nejsou natolik horké, aby bylo možné na nich uvařit vejce; nebo sledujte, zda se nepohoršila polohovací přesnost robota – při zastavení je paže stále mírně rozkmitaná (rozmezí se zvětšuje). Pokud se objeví kterýkoli z těchto příznaků, měli byste naplánovat kompletní opravu a výměnu převodovky.
Tato chyba se hlásí často. Můžu ji jednoduše potlačit nebo ignorovat?
Teoreticky můžete stisknout tlačítko `RESET` na učícím ovladači a robot bude nadále pracovat. Mnoho lidí se snaží ušetřit peníze tím, že robot nezastavují, dokud je možné chybu resetovat.
Ale tady je má rada: k tomu nedochází více než jednou.
Pokud se chyba objeví poprvé, může jít o dočasný externí problém a po resetu může zmizet. Pokud se však chyba opakuje dvakrát nebo třikrát za sebou na stejném místě, nepokoušejte se násilně spustit robot. Tímto způsobem nejen výrazně zpomalíte rytmus vaší výrobní linky, ale pokud dojde skutečně k přetížení – například k tomu, že brzda zůstane stále sevřená nebo se reduktor bude suchým třením poškozovat – a budete robot donutit pracovat celý den, může dojít k úplnému poškození motorů nebo převodovek za desítky tisíc dolarů.
Jak lze toto „phantomní kolize“ zabránit v běžné praxi?
Jak zní staré rčení: lékař léčí nemoc. Aby bylo minimalizováno nebezpečí výskytu chyby SRVO-050 během provozu, je nutné pravidelně provádět běžnou údržbu.
1. Parametry je nutné upravit vždy, když se změní koncový nástroj nebo je něco přidané: nedělejte si práci s tím, že byste okamžitě přepočítali zatížení (Payload) v systému.
2. Pravidelní prohlídka potrubního balení: zkontrolujte, zda nedošlo k opotřebení potrubí v táhlovém řetězci a zda se vzduchový hadicový vedení nezestárla, neztvrdla nebo není příliš napnutá.
3. Přesné dodržování lhůt pro mazání: podle oficiálních doporučených intervalů společnosti Fanuc pravidelně měňte mazivo v reduktoru a pozorujte, zda se v černém oleji, který je vypouštěn, nacházejí železné třísky.
4. Zajištění dobrého stavu periferních zařízení: ujistěte se, že v pracovním prostoru robota není žádný nepořádek ani odpad, a pravidelně čistěte polohovací kolíky a indukční senzory na upínacích kleštích a přípravcích, aby se odpadní materiály nemohly hromadit.
Pokud tyto detaily důkladně zvládnete, může se poruchovost robota výrazně snížit a vy tak můžete pracovat o několik směn méně.
