故障现象描述:
真空发生器OVEL-10-H-15-PQ-VQ6-UA-C-A-B2PNLK-H3,配套的真空传感器SPAE量程为-1…1bar,对应数显屏上0—100的数值,即对应关系为
-1bar对应0 0.1bar对应55
-0.9bar对应5 0.2bar对应60
-0.8bar对应10 0.3bar对应65
-0.7bar对应15 0.4bar对应70
-0.6bar对应20 0.5bar对应75
-0.5bar对应25 0.6bar对应80
-0.4bar对应30 0.7bar对应85
-0.3bar对应35 0.8bar对应90
-0.2bar对应40 0.9bar对应95
-0.1bar对应45 1bar对应100
0bar对应50
注意:逻辑关系是数显屏上数值越小,代表真空度越好。
配置为F0模式,常闭,所设置的真空度到达的阈值设定点P1一般为15左右,小于15(即真空度高于-0.7bar)输出1信号,代表吸住工件,正常工作;大于15输出0信号,代表工件吸歪或无工件空吸,如果持续了一段时间一直大于15而没有降到15以内,此时PLC会报警。
现场问题:
问题一:实际真空度受气源压力波动以及真空发生器真空口到吸盘的气管阻力(气管长度、气管管径、气管扭结程度)的影响一直在变化,导致设定点不能一直固定设定一个数值不变化。尤其是白班和夜班的实际真空度相差较大,导致白班设置的合理设定值在夜班可能就不合理,需要调整,而到了第二天白班可能又需要调整回来。
问题二:相同条件下(气源压力相同、真空气管状态相同),吸住工件和空吸的实际真空度相差不大,很难区分这两种状态。
以观察到的一个真空发生器举例说明:
白班吸住工件数值为9,空吸为18。夜班吸住工件数值为19,空吸为28。如果按照白班的情况设定值设为15,能区分吸住和空吸,但到了夜班19和28均大于设定值15,即无论吸住工件还是空吸,均无信号输出,此时只能将设定值调整到19和28之间,如25。但到了第二天白班,由于9和18均小于设定值25,即无论吸住工件还是空吸,均有信号输出,无法区分这两种状态,此时又需要将设定值改回15。有时即便同在一个白班,设定值也需要调整。
故障分析及解决方法:
原因分析:
由于白班和夜班生产产能不同,耗气量不同,气源压力有波动是正常现象。真空发生器真空口到吸盘的气管走的是机器人管线包,随着机器人的运动,每个状态下的气管阻力也有差别,所以每个真空发生器在不同时刻的实际真空度一直在变化是实际情况,很难改善,解决问题一的办法就是设定值比最小的实际真空度再略小一点,保证全天任何时刻吸住工件时都有信号输出。如针对上面的例子,设定22,无论是白班的9还是夜班的19,都没问题。但是这种方法就会衍生出问题二:设定22,如果白班出现空吸,此时为18,由于18小于22,仍然判定为有信号吸住了工件,即此时误判。究其原因,是吸住和空吸的数值区间太小,难以辨识。如果能:
白班吸住工件数值为9,空吸为28。夜班吸住工件数值为19,空吸为38。则设定22既能解决问题一,又能解决问题二。
所以,根本原因是,空吸时真空度太高了,按照常理空吸时相当于漏气,真空应该建立不起来,不会很高。空吸时真空度高主要相关的原因有二:
- 真空发生器规格(拉法尔口径)过大,流量大,漏气也能保持较高的真空度;
- 真空发生器真空口到吸盘的气管过长、过细或有扭结。
解决方法:
无法设置稳定的真空度设定值,其实是设备应用和产品选型两方面因素的综合影响结果。
设备侧可考虑的改善点:
- 设备的电磁阀供气和真空发生器供气应考虑不走同一个气源处理装置,分开供气,保证较为稳定的气源压力,以减少不同时段的气源压力波动对实际真空度的影响。
- 改善真空发生器到吸盘这段真空气管的走管,主要从气管长度、气管管径、气管扭结程度等方面。管长应尽量短,管径粗细合适,如上述型号中VQ6要求为6mm,气管应保证机器人在各个位置扭结程度差别不大且都没有过度扭结。
产品侧可考虑的改善点:
- 真空发生器应与吸盘匹配选型,对于此案例吸盘较小,且真空发生器一对一带动吸盘,规格10真空流量较大,有些许漏气也能保持一定的真空度,规格07或05空吸时的真空度会较规格10有所下降,在一定程度上加大了正常吸住工件和空吸的辨识度。
- 目前的真空传感器SPAE量程为-1…1bar,如果改成量程0…-1bar,即B2版本改成V1版本,仍然对应数显屏上0—100的数值,同样的物理量,数值的分辨率就提高了一倍,正常吸和空吸在SPAE的数显屏上的数字区分就较大,即较容易区分吸住和空吸的状态。