Как устранить аварийную сигнализацию SRVO-050 робота FANUC?
Тем, кто использует промышленные роботы Fanuc, наверняка знакома проблема с ошибкой SRVO-050 Collision Detect. Многие операторы или новички в отрасли, как только видят это сообщение об ошибке на экране, сразу же реагируют: «Плохо, робот столкнулся!» — и спешат к месту происшествия. Но забавно то, что, подойдя ближе, они обнаруживают, что вокруг робота пусто: ни заготовок, ни других предметов поблизости — ничего не соприкасается. Ещё более раздражающим является то, что после сброса робот может выполнить два-три движения, но уже через несколько шагов снова возникает эта ошибка.
Если вы уже давно работаете в мастерской по техническому обслуживанию, то заметите, что подобные «фантомные столкновения» на самом деле встречаются чаще, чем реальные аварии. Если вы столкнулись с такой ситуацией, то попытки устранить неисправность путём перепрограммирования (например, изменения параметров 3721) или слепой замены серводвигателя, как правило, приводят лишь к значительным затратам времени, усилий и средств.
Сегодня, опираясь на официальную методику диагностики компании Fanuc, рассмотрим, в чём заключается ошибка SRVO-050 и как пошагово выявить истинную причину сбоя в случае, когда робот не сталкивается с препятствиями, но при этом выдаёт ошибку. 
Робот не столкнулся ни с чем — почему же он сообщает об «обнаружении столкновения»?
Чтобы решить проблему, сначала необходимо понять базовую логику работы Fanuc. Панель управления Fanuc не имеет глаз, поэтому как она определяет, что робот столкнулся с препятствием? Как она узнаёт, что робот столкнулся с препятствием? Она полагается на расчёты тока и крутящего момента. Когда робот находится в движении, система в шкафу управления отслеживает, насколько интенсивно используются серводвигатели по каждой оси (то есть величину крутящего момента). У системы имеется собственная математическая модель, описывающая, какое усилие должно прикладываться к каждой оси при текущей скорости, угле и нагрузке. Если во время движения система внезапно обнаруживает: «Что-то не так — почему фактическая нагрузка на одну из осей значительно превышает прогнозируемое значение?»
Контрольный шкаф немедленно подаст сигнал тревоги: «Серьёзная проблема — возможно, произошло столкновение, после чего оборудование жёсткой крышки будет списано!» Для защиты роботизированной руки, редуктора, сервоприводов и переднего приспособления система мгновенно отключит питание сервоприводов, остановит робота резким торможением и выдаст ошибку SRVO-050.
Таким образом, суть этой тревоги заключается не в том, что «я столкнулся с чем-то», а в том, что «я двигаюсь слишком интенсивно, превышен порог сопротивления». Если по любой причине робот «почувствует», что нагрузка «слишком велика и тяжела» или «нельзя преодолеть препятствие», он ошибочно сочтёт, что произошло столкновение.
Действительно ли произошло столкновение? Исключим очевидные причины.
Хотя ложных срабатываний бывает много, первым шагом является реалистичная оценка ситуации. После запуска автоматизированной производственной линии робот должен взаимодействовать с приспособлениями, заготовками, станками и световыми завесами безопасности, поэтому даже небольшое отклонение системы координат инструмента (TCP) на два–три миллиметра может привести к незначительному царапанию в определённой точке.
Если вы только что изменили программу, заново обучили точки или установили новое оснащение и возникла эта ошибка, не спешите сразу подозревать электрическую систему. Послушайте меня: переведите робота в ручной режим, снизьте скорость (например, до 10 % или даже до 5 %), удерживайте пульт программирования, слегка указывая на нужные точки, а оператор должен присесть рядом и внимательно наблюдать. Обратите внимание: не цепляются ли крепёжные приспособления за кромки при входе и выходе из станка? Не застрял ли воздушный шланг в каком-либо мёртвом пространстве?
Убедитесь, что механическое жёсткое взаимодействие полностью отсутствует — давайте посмотрим внимательнее.
Столкновения нет, но есть «сужение»: скрытые внешние сопротивления.
То, что робот не касается ничего крупного снаружи, ещё не означает, что он «в порядке» сам по себе. Часто именно запасные части, установленные на его корпусе, создают обратное тяговое усилие.
На производственной площадке эти причины часто выявляются следующим образом:
* Пакет трубопроводов натянут слишком сильно: при вращении шестиосевого робота длина обвёртки кабеля или воздушного шланга снаружи недостаточна, и он действует как резиновая лента, создающая постоянное сопротивление вращению шести осей.
* Посторонние предметы, застрявшие в тяговой цепи: в тяговую цепь трубопровода попали крупные куски сварочной шлака, болты или другой мусор, что приводит к нарушению движения по определённой траектории при заклинивании.
* Заклинивание внутри технологической оснастки: например, поломка пружины внутри пневматического захвата или остановка цилиндра; хотя внешне столкновение не наблюдается, внутреннее механическое трение в оснастке достигает критического уровня.
Хотя эти неисправности не вызывают деформации робота, они приводят к значительной нагрузке на серводвигатель; система фиксирует превышение расчётного крутящего момента и выдаёт ошибку SRVO-050. Если ошибка возникает каждый раз в одной и той же позиции, необходимо внимательно проверить всю «одежду» робота (пакет трубопроводов) и технологическую оснастку — достаточно просто дотронуться до них; зачастую проблему можно обнаружить невооружённым глазом.
Часто упускаемая из виду причина: некорректная настройка массы нагрузки.
Это область, в которой многие опытные ремонтники склонны проявлять безразличие. Как я уже говорил ранее, система опирается на «модель прогнозирования», чтобы определить, произошло ли столкновение или нет, а основными входными данными этой модели являются параметры грузоподъёмности, которые вы вводите в систему.
Робот должен знать: какой вес подвешен к моему локтю? Где находится центр тяжести этого объекта?
Рассмотрим практический пример: вы устанавливаете на робота захват массой 15 кг, но в настройках грузоподъёмности системы пропускаете этот шаг или забываете изменить значение и оставляете прежнее — 5 кг. На этом всё заканчивается. Когда робот движется, двигатели вынуждены прилагать значительные усилия, чтобы перемещать 15-килограммовый груз, создавая гораздо больший крутящий момент, чем предполагает система. Панель управления анализирует ситуацию и делает вывод: «Нет, согласно моим расчётам, для подъёма объекта массой 5 кг мне не требуется столь высокое усилие! Очевидно, робот столкнулся с бетонной стеной!» В результате он немедленно переходит в режим жёсткого аварийного торможения.
Это особенно часто происходит после установки нового приспособления, дополнительной горелки, камеры технического зрения или изменения конструкции EOAT (инструмента на конце руки). Не ленитесь — просто замените инструмент и честно выполните повторное измерение или введите в систему правильные значения нагрузки и координат центра тяжести инструмента.
Больше, чем малое: хроническая перегрузка
Существует также так называемая «проблема унаследованных решений» или модификация линии, которая является первопричиной проблемы. Робот изначально был спроектирован для обработки заготовок массой 20 кг и работал без сбоев. Когда на заводе был запущен выпуск новой продукции или организована новая производственная линия, масса заготовок возросла до 30 кг. Робот продолжает работать, но при этом испытывает значительную перегрузку; он может гудеть и вибрировать, однако многие руководители считают: «Вот видите, он всё ещё двигается — значит, его можно использовать на линии!»
Это совершенно неправильно. В данный момент робот фактически на каждом шаге находится в состоянии «серьёзного внутреннего потребления»: двигатель и редуктор постоянно работают в режиме высокого давления. Сначала всё может казаться нормальным, но по мере эксплуатации вы начнёте замечать, что ошибка SRVO-050 возникает всё чаще — сначала раз в день, а теперь уже три раза в неделю.
Это означает, что механические компоненты уже «протестуют». При длительной эксплуатации в таком режиме ресурс винтов, редукторов и серводвигателей резко сократится, и проблему уже нельзя будет решить простым сбросом.
Тормоз удержания не полностью разблокирован: ежедневное «противостояние» самого себя.
Каждая ось робота Fanuc оснащена тормозом удержания. Когда робот готов к движению, система подаёт питание на тормоз для его отпускания, после чего двигатель начинает вращаться. Если в цепи тормоза удержания возникает неисправность или он изношен/заклинивает механически и не отпускается полностью (на 100 %), это создаёт серьёзные проблемы. Это похоже на ситуацию, когда вы едете на автомобиле с частично затянутым стояночным тормозом, одновременно сильно нажимая на педаль газа, чтобы двигаться вперёд. Двигатель вынужден преодолевать не только сопротивление выполняемой работы, но и трение собственных внутренних тормозов. В течение нескольких секунд крутящий момент сервопривода резко возрастёт, а шкаф управления непосредственно зафиксирует «столкновение».
Как определить наличие неисправности тормоза? Типичные признаки: при движении робота слышен очень глухой звук, робот движется очень тяжело; ощущается, что одна из осей работает особенно слабо; независимо от того, выполняется ли медленное ручное перемещение (Jog) или автоматическая работа, на одной и той же оси постоянно возникает ошибка SRVO-050. В этом случае следует в первую очередь проверить линию управления тормозом соответствующей оси и сам тормоз.
Высокое и низкое напряжение: приводит к «неправильным вычислениям» системы
Многие люди не могут понять, каким образом электрический шкаф иногда выдаёт ошибку столкновения, хотя на самом деле причина кроется в нестабильном напряжении питания завода. Когда входное напряжение в шкаф управления резко падает или сильно колеблется, выходное постоянное напряжение выпрямителя также снижается. В результате мощность сервопривода уменьшается; чтобы робот сохранил заданную скорость и траекторию движения, система вынуждена компенсировать это увеличением тока. Такое повышение тока приводит к тому, что алгоритм шкафа управления ошибочно интерпретирует его как аномальный помеховый момент и генерирует ошибку SRVO-050.
Если на вашем предприятии в последнее время часто наблюдаются отключения питания, мерцание освещения или если клеммы шкафа управления старые и перегреваются, а кабельные линии эксплуатируются более десяти лет, рекомендуется измерить мультиметром напряжение основного источника питания в момент возникновения ошибки. Этот метод проверен на практике, особенно на старых предприятиях и в период летнего пикового энергопотребления.
Исключение: действительно ли неисправна система сервопривода или кабель?
Если вы проверили все вышеуказанные механические помехи, трубопроводные комплекты, параметры нагрузки и напряжения и установили, что всё в порядке, однако робот по-прежнему выдаёт ошибку SRVO-050 на фиксированной оси, то необходимо перейти от электрической диагностики к проверке реальных компонентов.
Обычно это означает наличие скрытых неисправностей в следующих местах:
* Старение внутренних компонентов сервоусилителя, некорректное измерение тока.
* Обрыв проводника внутри кабеля энкодера или силового кабеля. Иногда внешняя оболочка кабеля выглядит целой, однако при определённом повороте робота медь внутри провода обламывается, контакт ухудшается, и система мгновенно фиксирует аномалию, выдавая ошибку.
* Ослабление разъёмов обратной связи или попадание масла и воды.
Ремонт до этой точки: наиболее полезный прием — «метод подстановки». Например, если двигатели или кабели на первой и второй осях имеют одинаковые характеристики, попробуйте поменять местами проводку в шкафу управления (обратите внимание на необходимость профессионального выполнения работ, сделайте резервную копию настройки, чтобы избежать несанкционированного срабатывания). Проверьте, перейдет ли неисправность с первой оси на вторую. Если неисправность действительно переместится, то, без сомнения, проблема связана либо с кабелем, либо с усилителем.
Распространенная проблема станков старше десяти лет: сильный износ редуктора
Наконец, если сервомоторы и электронные схемы исправны, но робот — «ветеран боевых действий» (эксплуатировался семь–восемь лет или даже более десяти лет) и на протяжении длительного времени выполнял точечную сварку, тяжёлые операции по перемещению грузов, паллетизацию и другие «грязные» работы, то, скорее всего, механический износ достиг предела. Зубчатые колёса редуктора изношены, подшипники старые и треснувшие, чёрное смазочное масло внутри вытекает или превратилось в сухую пасту — всё это приводит к резкому увеличению внутреннего трения. Сам робот не осознаёт, что «внутренние органы» повреждены: он лишь «чувствует», что «руки и ноги стали намного тяжелее, чем раньше», а в результате возникают частые ложные срабатывания системы обнаружения столкновений.
Как определить, что редуктор не работает? Внимательно прислушайтесь: при его срабатывании не должно быть слышно «щелчка» или «гудения», запаха металлического трения и посторонних шумов; прикоснитесь к соединениям — они не должны быть настолько горячими, чтобы можно было поджарить яйцо; либо проверьте точность позиционирования робота — она не ухудшилась ли, а также обратите внимание на то, что рука робота продолжает слегка дрожать даже после остановки (зазор увеличивается). Если вы заметили хотя бы один из этих признаков, необходимо организовать капитальный ремонт и заменить редуктор.
Эта ошибка возникает часто. Можно ли просто заблокировать её или проигнорировать?
Теоретически вы можете нажать кнопку `СБРОС` на пульте программирования, и робот продолжит работу. Многие пытаются сэкономить, не останавливая робота, пока возможно выполнить сброс.
Но вот мой совет: такая ситуация не должна повториться более одного раза.
В первый раз, когда вы сообщите об ошибке, это может быть случайный внешний сбой, и если после сброса ошибка исчезнет — значит, исчезнет. Однако если ошибка возникает два-три раза подряд в одном и том же месте, не пытайтесь насильно запустить систему в работу. В этом случае не только значительно замедлится такт вашей производственной линии, но и при реальной перегрузке, когда тормоз удержания не отпускается или редуктор работает «всухую», а вы продолжаете принудительно эксплуатировать оборудование в течение целого дня, вы рискуете полностью выжечь и разрушить двигатели или редукторы стоимостью десятки тысяч долларов.
Как предотвратить такое «фантомное столкновение» в повседневной работе?
Как гласит старая поговорка: «Лучшее лечение — профилактика». Чтобы свести к минимуму сбои с кодом ошибки SRVO-050 в процессе работы, необходимо регулярно проводить техническое обслуживание.
1. Корректировка параметров обязательна: как только изменяется концевой захват или добавляется любая новая нагрузка, не пренебрегайте этим и немедленно выполните перерасчёт массы полезной нагрузки (Payload) в системе.
2. Регулярный осмотр трубопроводного комплекта: проверьте, не наблюдается ли износ трубопровода в кабель-канале, а также не происходит ли старение и затвердевание воздушного шланга или его чрезмерное натяжение.
3. Строгое соблюдение графика смазки: согласно официальным рекомендациям компании Fanuc, регулярно заменяйте смазку редуктора и проверяйте, присутствуют ли в сливаемом черном масле металлические стружки.
4. Поддержание исправного состояния периферийного оборудования: убедитесь, что в рабочей зоне робота отсутствуют посторонние предметы и мусор, а также регулярно очищайте фиксаторы и индуктивные датчики на приспособлениях и оснастке, чтобы предотвратить скопление отходов.
Соблюдение этих деталей позволяет значительно снизить частоту отказов робота, а также сократить количество смен, в течение которых требуется присутствие оператора.
