Jak rozwiązać alarm robota Fanuc SRVO-050?
Dla osób korzystających z przemysłowych robotów Fanuc bardzo prawdopodobne jest wystąpienie problemu z alarmem SRVO-050 Collision Detect. Wielu operatorów lub nowych pracowników branży, widząc ten błąd na ekranie, od razu reaguje: „Źle, robot uderzył!”, po czym natychmiast spieszy na miejsce zdarzenia. Ciekawostką jest jednak to, że po przybyciu na miejsce i dokładnym obejrzeniu okazuje się, że wokół robota nie ma nic – ani przedmiotów roboczych, ani innych elementów – wszystko znajduje się w bezpiecznej odległości, a nic nie styka się z robotem. Co jeszcze bardziej frustrujące – po zresetowaniu robota można wykonać kilka ruchów, ale po kilku krokach ponownie pojawia się ten alarm.
Jeśli pracujesz w warsztacie serwisowym od dłuższego czasu, zauważysz, że tego typu „kolizje fantomowe” występują częściej niż rzeczywiste uderzenia. Jeśli napotkasz taką sytuację, niezależnie od tego, czy zmienisz program według schematu „trzy-siedem-dwadzieścia jeden”, czy też bezmyślnie wymienisz serwonapęd, ostatecznie zakończy się to stratą czasu, wysiłku i znacznych wydatków.
Dziś, w oparciu o oficjalną metodologię diagnostyczną firmy Fanuc, omówimy, co tak naprawdę kryje się za błędem SRVO-050 oraz jak krok po kroku zidentyfikować prawdziwą przyczynę błędu w przypadku, gdy robot nie uderza w żaden przedmiot, a mimo to zgłasza błąd. 
Robot nie uderzył w nic – dlaczego więc zgłasza „wykrycie kolizji”?"
Aby rozwiązać ten problem, musimy najpierw zrozumieć podstawową logikę działania systemu Fanuc. Panel sterowania Fanuc nie ma oczu, więc jak wie, że robot uległ awarii? Skąd wie, że robot uległ awarii? Opiera się na obliczeniach prądu i momentu obrotowego. Gdy robot porusza się, system w szafie sterującej stale monitoruje, jak intensywnie są obciążane serwosilniki poszczególnych osi (czyli jaki moment obrotowy jest wykonywany). System posiada własny matematyczny model określający, jaki moment obrotowy powinien być przyłożony do każdej osi przy danej prędkości, kącie oraz obciążeniu. Jeśli podczas ruchu system nagle stwierdza: „Coś jest nie tak – dlaczego rzeczywiste obciążenie jednej z osi jest znacznie większe niż przewidywałem?”
Szafa sterownicza natychmiast wyda alarm: „Wielki problem – prawdopodobnie uderzono w coś, a następnie zablokowano sprzęt z twardej pokrywy, który zostanie wycofany z eksploatacji!”. Aby chronić ramę robota, przekładnię, serwosilniki oraz przedni uchwyt, system natychmiast odłączy zasilanie serwosilników, zatrzyma robota za pomocą gwałtownego hamowania i wywoła alarm SRVO-050.
Zatem istota tego alarmu nie polega na stwierdzeniu „Uderzyłem w coś”, lecz na sygnalizacji „Poruszam się zbyt gwałtownie – opór przekroczył dopuszczalny poziom”. Jeśli z dowolnego powodu robot odczuje, że obiekt jest „zbyt duży i ciężki” lub „trudno go ominąć”, może błędnie uznać, że doszło do kolizji.
Czy rzeczywiście doszło do kolizji? Wyeliminujmy najbardziej oczywiste przyczyny.
Choć mówimy o wielu fałszywych alarmach, pierwszym krokiem jest realistyczne podejście. Gdy linia produkcyjna zautomatyzowana już działa, robot musi współpracować z uchwytami, przedmiotami obrabianymi, obrabiarkami oraz zabezpieczeniami świetlnymi, dlatego nawet niewielkie odchylenie układu współrzędnych narzędzia (TCP) o dwa lub trzy milimetry może spowodować drobne zadrapanie w określonym miejscu.
Jeśli właśnie zmieniono program, ponownie nauczono punktów lub zainstalowano nowe narzędzia i wystąpił ten błąd, nie spieszy się jeszcze podejrzewać systemu elektrycznego. Posłuchaj mnie: przełącz robota w tryb ręczny, obniż prędkość (np. do 10% lub nawet 5%), trzymaj pendel nauczania i lekko wskazuj, a operator przyklęknij obok, by uważnie obserwować. Czy elementy mocujące ocierają się o krawędzie przy wjeździe i wyjeździe do maszyny? Czy wąż pneumatyczny utknął w jakiejś martwej strefie?
Upewnij się, że nie ma żadnej twardych przeszkód mechanicznych – spójrzmy na to z góry.
Brak kolizji, ale „duszenie”: ukryte zewnętrzne opory.
Fakt, że robot nie dotyka żadnych dużych przedmiotów na zewnątrz, nie oznacza automatycznie, że działa prawidłowo. Często to części zamienne montowane na jego korpusie powodują opór.
Na placu pracy często można wykryć te winowajców:
* Zbyt ciasno ułożony zestaw przewodów: przy obrocie robota wokół sześciu osi długość otoczonych kabli lub węży pneumatycznych jest niewystarczająca, co powoduje ich napinanie jak gumki – ciągnienie za osie robota.
* Obce przedmioty zaklinione w łańcuchu przesuwnym: łańcuch przesuwny rurociągu został zablokowany przez duże kawałki żużlu spawalniczego, śruby lub inne pozostałości, co powoduje zaklinienie przy poruszaniu się po określonych trajektoriach.
* Zaklinienie wewnątrz oprzyrządowania: np. uszkodzenie sprężyny w chwytaku pneumatycznym lub zatrzymanie się cylindra – mimo że zewnętrznie nie widać uderzenia, sam mechanizm oprzyrządowania wykazuje nadmierne tarcie mechaniczne.
Chociaż te zdarzenia nie powodują odkształcenia robota, to jednak obciążają silniki serwonapędu znaczną częścią siły; system wykrywa przekroczenie obliczonego momentu obrotowego i generuje alarm SRVO-050. Jeśli błąd pojawia się za każdym razem w tej samej pozycji, należy skupić się na sprawdzeniu „odzieży” robota (czyli zestawu przewodów i rur) oraz oprzyrządowania – często wystarczy jednorazowe dotknięcie, aby dostrzec problem gołym okiem.
Często pomijany sprawca: Nieprawidłowa wartość ustawienia masy ładunku.
Jest to obszar, w którym wielu doświadczonych serwisantów zwykle się poddaje. Jak już wcześniej wspomniałem, system opiera się na „modelu predykcyjnym”, który określa, czy doszło do kolizji, czy nie, a kluczowymi danymi wejściowymi tego modelu są parametry masy, które wprowadzasz w systemie.
Robot musi znać: jaka masa zawieszona jest przy moim łokciu? Gdzie znajduje się środek ciężkości tego obiektu?
Weźmy praktyczny przykład: montujesz na swoim robotie chwytak o masie 15 kg, ale w ustawieniach masy w systemie oszczędzasz sobie pracy lub po prostu zapominasz zmienić tę wartość i pozostawiasz starą wartość 5 kg. To koniec sprawy. Podczas ruchu silniki muszą pracować bardzo intensywnie, aby poruszyć 15-kilogramowy ładunek, generując znacznie większy moment obrotowy, niż system przewiduje. Panel sterujący analizuje sytuację i stwierdza: „Nie, według moich obliczeń nie powinienem używać tak dużej siły do podniesienia przedmiotu o masie 5 kg! Zdecydowanie uderzył w betonową ścianę!”. W efekcie robot natychmiast wykonuje bezwzględne zatrzymanie.
Jest to szczególnie częste po zamontowaniu nowego uchwytu, dodatkowej palnika, kamery wizyjnej lub zmianie konstrukcji EOAT (narzędzia końcowego ramienia robota). Nie bądź leniwy – po prostu zmień narzędzie końcowe i ponownie dokonaj rzetelnych pomiarów lub wprowadź w system poprawne dane dotyczące obciążenia i położenia środka masy narzędzia.
Większe niż małe: przewlekłe przeciążenie
Istnieje również tzw. „problem legacy” lub modyfikacja linii produkcyjnej, która stanowi pierwotną przyczynę problemu. Robot został pierwotnie zaprojektowany do obsługi przedmiotów o masie 20 kg i działał bez zarzutu. Gdy fabryka przeszła na nowy produkt lub nową linię produkcyjną, masa przedmiotów wzrosła do 30 kg. Robot ten nadal działa solidnie, choć przy nieco większym obciążeniu może jedynie „brzęczeć” i „buczeć”; wielu kierowników sądzi: „Spójrzcie, nadal porusza się, więc można go używać na linii!”
To jest bardzo błędne. W tej chwili robot wykonuje każdy krok w stanie „poważnego wewnętrznego zużycia”, a silnik i przekładnia pozostają w długotrwałym stanie wysokiego obciążenia. Na początku może to nie być widoczne, ale w miarę użytkowania zauważysz, że błąd SRVO-050 pojawia się coraz częściej – najpierw raz dziennie, teraz trzy razy w tygodniu.
Oznacza to, że komponenty mechaniczne zaczęły protestować; długotrwałe działanie w takich warunkach powoduje gwałtowny spadek żywotności śruby, przekładni i serwonapędu.
Hamulec zatrzymujący nie jest w pełni otwarty: codzienna „walka o przewagę” z samym sobą.
Każda oś robota Fanuc jest wyposażona w hamulec zaciskowy. Gdy robot ma się poruszyć, system dostarcza energii do hamulca, aby go otworzyć, a następnie silnik zaczyna się obracać. Jeśli wystąpi usterka w obwodzie hamulca zaciskowego lub jeśli hamulec jest zużyty mechanicznie lub „przyklejony”, i nie zwalnia się w 100% stopniu, sytuacja staje się bardzo kłopotliwa. To jakby jechać samochodem z częściowo zadziałanym hamulcem ręcznym, przy jednoczesnym mocnym naciskaniu pedału gazu w celu jazdy do przodu. Silnik musi nie tylko pokonywać opór wykonywanej pracy, ale także tarcie własnych, wewnętrznych hamulców. W ciągu kilku sekund moment obrotowy serwonapędu gwałtownie wzrośnie, a szafa sterownicza natychmiast wykryje „kolizję”.
Jak mogę stwierdzić, czy mam problem z hamulcem? Typowymi objawami są: ruch robota w górę towarzyszy bardzo przytłaczający, bardzo ciężki dźwięk; odczuwanie, że konkretna oś jest szczególnie słaba; niezależnie od ręcznego wolnego przesuwania (Jog) lub pracy automatycznej, na tej samej osi pojawia się błąd SRVO-050. W takim przypadku należy skupić się na sprawdzeniu linii sterowania hamulcem oraz samego hamulca.
Napięcie wysokie i niskie: powoduje „błędną interpretację” przez system
Wiele osób nie potrafi sobie wyobrazić, dlaczego czasami szafa sterownicza zgłasza kolizję, choć przyczyną jest niestabilne napięcie zasilania zakładu. Gdy napięcie wejściowe szafy sterowniczej nagle spadnie lub ulegnie znacznym wahaniom, napięcie stałe uzyskane na wyjściu prostownika również obniży się. Moc wyjściowa wzmacniacza serwonapędu zmniejszy się, a aby robot mógł utrzymać pierwotną prędkość i tor ruchu, system będzie zmuszony zwiększyć prąd kompensacyjny. To zwiększenie prądu powoduje, że algorytm szafy sterowniczej błędnie interpretuje sytuację i zakłada wystąpienie nietypowego momentu zakłócającego, co skutkuje pojawieniem błędu SRVO-050.
Jeśli w zakładzie ostatnio często występują wyłączenia zasilania, migotanie oświetlenia lub złącza szafy sterowniczej są zużyte i nagrzewają się, a linie kablowe mają ponad dziesięć lat, warto użyć multimetru do pomiaru napięcia głównego zasilania w chwili wystąpienia błędu. W starszych zakładach oraz w okresie letnich szczytów zapotrzebowania na energię elektryczną ta metoda sprawdziła się wielokrotnie.
Wykluczenie: czy to naprawdę wadliwy system serwonapędu lub kabel?
Jeśli sprawdziłeś już wszystkie powyższe przeszkody mechaniczne, zestawy przewodów, parametry obciążenia oraz napięcia i stwierdziłeś, że wszystko jest w porządku, a robot nadal zgłasza błąd SRVO-050 na ustalonej osi, należy przejść do diagnostyki elementów elektrycznych, aby sprawdzić rzeczywiste przyczyny.
Zazwyczaj oznacza to ukryte usterki w następujących miejscach:
* Starzenie się komponentów wewnętrznych wzmacniacza serwonapędu, co powoduje nieprawidłowe wykrywanie prądu.
* Przerwania w kablu enkodera lub kablu zasilania. Czasami połyskująca powłoka kabla wygląda na nienaruszoną, ale gdy robot przyjmuje określoną pozycję, przewód miedziany wewnątrz ulega przerwaniu lub utracie kontaktu; system natychmiast wykrywa tę anomalię i zgłasza błąd.
* Luźne wtyczki sprzężenia zwrotnego lub przedostanie się oleju i wody.
Naprawa do tego punktu, najbardziej przydatną metodą jest „metoda korekcyjna”. Na przykład, jeśli osie pierwsza i druga silnika lub przewody mają takie same specyfikacje, należy spróbować dostosować połączenia w szafie sterowniczej (należy zwrócić uwagę na profesjonalne działanie, wykonać odpowiednią kopię zapasową, aby zapobiec awariom). Należy sprawdzić, czy usterka przeniesie się z pierwszej osi na drugą. Jeśli tak się stanie, można z całą pewnością stwierdzić, że problem leży w kablu lub wzmacniaczu.
Typowy problem maszyn starszych niż dziesięć lat: intensywne zużycie reduktora
Wreszcie, jeśli serwosilniki i obwody są w dobrym stanie, ale robot jest „weteranem wojennym” (używanym przez siedem lub osiem lat, a nawet ponad dziesięć lat) i od dawna wykonuje spawanie punktowe, ciężkie manipulacje, paletyzację oraz inne brudne zadania, najprawdopodobniej doszło do maksymalnego zużycia elementów mechanicznych. Zębatki w reduktorze są zużyte, łożyska przestarzały i pęknięte, a czarna olejowa smara wewnątrz ucieka lub przetrwała w postaci suchego, pastoобразnego osadu – wszystko to powoduje gwałtowny wzrost tarcia wewnętrznego. Robot sam nie wie, że jego „brzuch” został uszkodzony; myśli jedynie: „dlaczego ta ręka i ta noga są teraz tak ciężkie jak kiedyś?”, a ostatecznym objawem są częste fałszywe raporty kolizji.
Jak stwierdzić, że reduktor nie działa? Uważnie nasłuchaj – podczas jego działania nie powinno być słychać „kliknięcia” ani „brzęczenia”, zapachu metalowego tarcia ani hałasu; dotknij połączeń – nie powinny być tak gorące, aby można było na nich piec jajka; lub sprawdź dokładność pozycjonowania robota – czy nie pogorszyła się ona, np. czy ramię robota nadal lekko drży po zatrzymaniu (czy luz się zwiększa). Jeśli wystąpi którykolwiek z tych objawów, należy zaplanować przegląd i wymianę przekładni.
Ten błąd pojawia się często – czy mogę go po prostu zablokować lub zignorować?
Teoretycznie można nacisnąć przycisk `RESET` na pendecie programującym i robot będzie kontynuował pracę. Wiele osób próbuje zaoszczędzić pieniądze, nie zatrzymując robota, o ile tylko da się go zresetować.
Jednak moja rada brzmi: takie zdarzenie nie powinno wystąpić więcej niż raz.
Po pierwszym zgłoszeniu błędu może to być przypadkowy, zewnętrzny błąd; jeśli po restarcie błąd zniknie, to znaczy, że problem sam się rozwiązał. Jednak jeśli ten sam błąd występuje dwukrotnie lub trzykrotnie z rzędu w tym samym miejscu, nie należy próbować wymuszonego uruchomienia („hard top boot”). Taka sytuacja nie tylko znacznie spowolni rytm linii produkcyjnej, ale także – w przypadku rzeczywistego przeciążenia – może doprowadzić do braku zwolnienia hamulca zatrzymującego lub do suchego tarcia reduktora; jeśli mimo to zmusisz robot do pracy przez cały dzień, możesz całkowicie uszkodzić silniki lub skrzynie przekładniowe o wartości dziesiątek tysięcy dolarów – aż do ich całkowitego spalenia lub zniszczenia.
Jak zapobiegać temu „phantom collision” („phantom collision” – kolizji pozornej) w codziennej pracy?
Jak głosi stare powiedzenie: lekarz leczy chorobę. Aby zminimalizować ryzyko wystąpienia błędu SRVO-050 podczas pracy, należy regularnie wykonywać rutynową konserwację.
1. Zmiana parametrów wymaga dostosowania: za każdym razem, gdy zmieniasz końcówkę robota lub dodajesz jakiekolwiek elementy, nie oszczędzaj czasu i natychmiast przelicz masę obciążenia (Payload) w systemie.
2. Regularna kontrola zestawu przewodów: sprawdzić, czy w łańcuchu przeciągowym występuje zużycie przewodów oraz czy wąż pneumatyczny nie uległ starzeniu, utwardzeniu lub nadmiernemu naprężeniu.
3. Ścisłe przestrzeganie harmonogramu smarowania: zgodnie z zalecanymi interwałami producenta Fanuc regularnie wymieniać smar w reduktorze oraz obserwować, czy w odprowadzanym czarnym oleju znajdują się drobinki metalu.
4. Dbanie o stan otoczenia robota: upewnić się, że w zakresie roboczym robota nie znajduje się żadne chaotyczne pozostałości, a także regularnie czyścić kołki pozycjonujące i czujniki indukcyjne zamontowane na przyrządach montażowych, aby zapobiec gromadzeniu się odpadów.
Dbanie o te szczegóły pozwala znacznie obniżyć wskaźnik awaryjności robota – można również pracować o kilka zmian mniej.
