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液态的油漆在供漆泵的高压作用下，流经各段油漆管路，经过齿轮泵做出准确计量，到达旋杯。通过旋杯高转速的旋转，将液体油漆雾化成非常细小的液态小颗粒，变成雾状的颗粒，在整形空气和静电高压的作用下，这些漆雾会附着在车身上，形成漆膜。将液态油漆变成小颗粒的过程，称为雾化。为了达到要求的效果，旋杯需要达到20000rpm 以上的转速，有些区域甚至高达50000或60000rpm 。驱动旋杯达到如此之高的速度，主要靠气动马达，也称涡轮来实现。要想保证稳定的喷涂质量，必须保证实际的旋杯转速完全按照设定值去变化，转速过低会导致漆膜粗糙，外观变差，转速过高也会导致漆雾损失多，污染严重，且对环境比较敏感。因此，转速是非常重要的工艺控制参数，一般要求控制范围为±5%。转速反馈值通过涡轮转子后面的反光面获取。 在生产过程中，空气马达一直在高转速运转，其转速设定值也是根据不同的喷涂工艺在变化，另外，旋
杯的吐漆量也在不停地开关和变化，再加上不同的污染程度，都会影响到马达的负载变化。因此，旋杯转速故障经常出现就不足为奇了。
为了降低旋杯转速故障的影响，需要深入分析转速控制原理及各个部件的功能，针对每个故障点分别进行分析和改善，以降低旋杯转速故障带来的影响。1 旋杯转速控制原理1.1 旋杯转速控制组成部分
当开始进行车身喷涂时，由PLC 将车身有关的数据信息高速给RPC ，RPC 根据车身信息调用出相关的工艺参数，并将转速的设定值发送给比例阀，比例阀根据当前转速与实际转速的差值，通过调节出气量使马达实际转速达到设定值。
在空气马达转子的后端，安装着一个反光盘，这个反光盘上又分为反光面和非反光面。反光面类似一个镜面，可以对光源进行镜面反射，而非反光面则不会反射光源。O/E 转换器通过一根光纤持续地向反光盘固定点发射可见光，而反光盘跟着马达转子不停地选择，这样就会间断地反射光源，形成脉冲光信号。
反射的脉冲光信号通过另一根光纤传到O/E 转换器。O/E 转换器接收到与转速相关的脉冲光信号，将该光信号转换成与转速相关的电信号，传给比例阀。比例阀通过O/E 传递的电信号，获得了空气马达的实际转速，并将其与设定转速进行比较：如果小于设定转速则增加驱动空气出气量，如果
浅谈杜尔喷涂机器人旋杯转速故障改善措施
邵崇杰，杨成，张成，彭松，聂秋军
（北京奔驰汽车有限公司，北京 100176）
摘要：当下汽车制造行业多数采用机器人自动喷涂工艺。相较于手工喷涂，机器人喷涂故障率较高。旋杯转速故障是日常生产中比较常见的一个故障。排查此故障需要从旋杯转速控制系统的各个环节进行分析，从旋杯转速控制原理入手，针对旋杯转速故障的不同原因分别制定相应的措施，以降低旋杯转速故障带来的停机时间。
关键词：杜尔喷涂机器人；旋杯转速；空气马达
中图分类号：TP24
文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）09（上）-0053-04
大于设定转速则增加刹车空气的出气量，从而使得空气马达实际转速一直维持在设定值范围内，如图1所示。
图1 转速控制原理图
1.2 空气马达结构
空气马达主要由定子和转子组成。定子固定在雾化器上，而转子一直高速旋转，旋杯则安装在转子上，跟随着转子高速旋转，从而将油漆雾化。在喷涂过程中，用来支撑转子旋转，靠的不是普通的机械轴承，而是特殊的“气体轴承”，即通过压缩空气将整个转子悬浮起来，不和转子接触，避免摩擦产生磨损。压缩空气从定子上的悬浮气孔进入，经过定子上的空气通道，到达定子上的石墨环。在石墨环上，设置有均匀的排气孔，压缩空气经过排气孔，均匀地吹向转子表面，保证转子在旋转过程中，一直和定子石墨环之间保持一定的间隙，从而不会造成转子和定子造成摩擦。
马达转子旋转的驱动也是靠压缩空气完成的。在转子末端固定有一叶轮，压缩空气通过两个孔吹向该叶轮，一个孔的压缩空气流向与转子旋转方向相同，此气路的压缩空气会使转子转速增加；另一路压缩空气方向与转子旋转方向相反，此气路压缩空气会使转子转速降低。通过控制两路空气的气量，就可以使转速稳定在设定值，如图2所示。
测量转子
转速是通过转子叶轮上
图2 空气马达结构图
研究与探索
Research and Exploration ·维护与修理
中国设备工程 2019.09 (上)反射的脉冲光信号测量得出的。在转子叶轮上，交替有四个反射面和四个黑的非反射面。反射面可以反射照射光，非反射面不能反射。OE转换器通过其中一根光纤会一直往叶轮照射光源，转子在
旋转过程中会反射光脉冲，通过另一根光纤传回光电转换器，如图3所示。
2 造成旋杯转速故障的可能因素
在整个转速控制回路中，任何一个部件出现问题，都会导致转速故障。因此，要想降低马达转速故障的影响，需要逐项排查与优化各个影响因素。转速控制回路的部件，大致可以分为两个部分，驱动系统和反馈系统。驱动系统主要包括比例阀、空气管路、雾化器、气动马达、旋杯等，而反馈系统主要包括气动马达、光纤、光电转换器、比例阀等。
对于驱动系统来说，比例阀输出驱动空气，经过管路至气动马达。气孔马达作为最终的执行机构，是最容易出问题的点。气动马达对动平衡要求极高，因此，除了气动马达本身的性能需要保证以外，还高关注马达负载及悬浮空气，否则会造成马达故障率提高。
对于反馈系统来说，主要关注光纤洁净程度，不能有污染。元器件方面主要关注光电转换器，转换器一直在发出光源，自身发热高，表面温度也比较高，容易失效。
以上可以看出，空气马达是驱动系统终端的执行机构，也是反馈系统的起始点，是问题的集中点，应该作为关键因素处理。其次，如果反馈信号不准确，也会导致控制系统失效，因此，信号控制与反馈回路的部件也应当重点考虑。
因此，降低旋杯转速故障，应当重点关注空气马达、光纤、光电转换器等部件。同时，针对现场工艺要求，很多喷涂区域要求达到60000以上的转速，对于杜尔机器人设备能力来说也是不小的考验。要想从根本上降低转速故障的影响，对部分设备改造升级也是有必要的。
3 针对造成旋杯转速故障因素的改善措施
3.1 旋杯检查
在喷涂过程中，旋杯一直处于高速旋转状态。当油漆流经旋杯时，油漆里的成分，尤其是金属粉，会不停地与旋杯产生摩擦，即便是非常细微的磨损，都会导致动平衡变差。而由于旋杯需要进行日常的清洗和维护，在拆装过程、清洗过程、移动过程、存储过程中，都可能会对旋杯造成损伤，从而导致动平衡问题。杜尔在每个旋杯出厂时都做了动平衡测试。在日常使用的过程中，由于动平衡需要用到专用工具测量，无法进行周期检测。因此，我们主要是通过放大镜观察旋杯的边缘部位是否有磨损，旋杯表面有无破损，日常使用过程中有没有磕碰等。同时，定期通过校准马达转速时马达运行的声音来判断。如果马达旋转过程中异响严重，可能是旋杯动平衡变差或者马达本身动平衡变差，这时候就
需要判断具体是哪个部件出了问题。
3.2 气动马达检测
气动马达本身作为执行元件，一直处于高速旋转状态，很容易因为外界干扰而产生磨损。而马达功能失效可以通过马达本身的异响预判出来。将马达转速设定值，从1万开始测试，每次递增1万，直到生产使用的最大值为止。同时，可以配合油漆的开关来判断马达状态。如果高速时，马达转动时异响严重，有类似蜂鸣声音，且伴随着振动，基本上该马达已到使用寿命，可以及时进行更换。此时，由于马达磨损并不十分严重，还可以考虑将其拆开后，清洁转子和定子，并检查轴承空气出气孔是否有堵塞，并进行清洁。检查后可以安装到机器人出漆测试，如异响消失，可以继续使用一段时间。同时，马达转子上的反光面，是转速反馈的起始点。如果这个反光面光洁度下降，会直接导致反馈的光信号失效，从而导致比例阀调节失控，造成故障停线。马达在旋转过程中，转子和定子产生小的摩擦会造成马达内部碳粉飞出，可能会造成马达反光面以及光纤头的污染。因此，应当对马达反光面定期进行检查和清洁。方法是拆下马达后，用手轻轻转动转子，查看反光面是否有污染物。发现污染物，可以使用酒精进行擦拭。建议根据现场实际情况，定期进行检查。
3.3 光纤清洁
旋杯转速的反馈是通过光纤传递的光信号，如果光纤头本身被污染，会导致反馈的实际值不准，而此
时比例阀会根据错误的实际值进行调节，导致转速故障。
整个光纤分为两段，一段在雾化器内部，位置固定，长度较短，接近马达转子反光面位置换；另一段在机器人手臂内部，会有轻微的移动，长度较长，连接到光电转换器上。两段在机器人法兰盘上连接。
由于光纤本身的工作环境相对来说比较良好，所以光纤本身使用寿命比较长，基本上出厂时没有质量问题都能使用5年以上时间。唯一需要注意的是，光纤在手臂里面有一段比较靠近电机的位置。在连续生产时，电机表面的温度能够达到90℃以上。如果光纤与电机表面接触，会导致光纤的工作环境温度升高，功能失效。在安装光纤时需要注意光纤的位置。一般来说，光纤的问题主要出在连接点处。对于两段光纤中间的连接点，因为两个光纤头都是硬性固定的，只要保证法兰密封严密，没有油漆或溶剂泄露污染，一般不会出现问题。
对于连接在O/E转换器的一端，由于位于机器人二臂内，环境密闭，几乎没有污染，所以一般不会出现污染问题，但要注意将光纤拧入O/E转换器时，要将光纤完全插入O/E转换器上的固定孔内，并拧紧固定螺栓将光纤固定。该螺栓建议每6个月重新紧固一次。
对于连接在气动马达一端的光纤接头，由于离气动马达很近，很容易被气动马达高速旋转时磨损产生的黑碳粉颗粒污染，建议每个月定期清洁一次，使用酒精进行清洁即可。
3.4 悬浮空气设定
空气马达转子在旋转时，并不是靠轴承将其支撑的，而是靠持续供给的压缩空气，均匀地围绕在转子周围，使得转子与定子之间没有接触。因此，悬浮空气是保证马达正常旋转的前提。杜尔相关文档给出的设定值为6.5bar。由于管路存在压降的问题，建议将此值设定为7～7.2bar，对马达寿命提升是有帮助的。悬浮空气的压力设定值是靠一个手动调压阀来控制的，同时，有一个压力传感器一直监测悬浮空气的压力。
手动调压阀和压力传感器之间也存在着压降，建议调图3 空气马达转子反射面与非反射面
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工程
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节是以压力传感器数值校准。同时，二者的压降不应该超过0.5bar，如果超出说明系统中可能存在泄漏。悬浮空气压力实际值建议没三个月检查一次，以避免压力不足的情况出现。3.5 压缩空气过滤效果
如前所说，马达一直处于高速旋转状态下，而旋转就是靠着悬浮空气将其悬浮，驱动空气驱动其旋转实现的。这两路空气都有着很大的流量通过马达排出。如果压缩空气本身的质量不达标，也很容易对马达造成负载干扰，影响马达的使用寿命。
压缩空气中的颗粒会堵塞悬浮空气或驱动空气气孔，从而导致空气不平衡，影响转子动平衡。同时，压缩空气的油水含量也会影响气动马达的使用寿命。需要定期检查压缩空气的油水含量，以及滤芯的状态。水含量≤100mg/m³，油含量≤0.3mg/m³，滤芯表面无异物。
压缩空气建议露点低于零下70℃，过滤精度等级不低于0.01μ，滤芯每3年更换。3.6 马达转子清洁
机器人喷涂过程中，产生的过喷漆雾会有部分黏附在马达转子前端。这些漆雾不仅会导致旋杯安装强度不够，还可能会影响到马达转子的动平衡。因此，定期清洁马达转子前端粘附的漆雾，可以有效地缓解马达的频繁损坏。
杜尔设计有专业的马达转子清洁工作，用于清洁转子内部螺纹上残留的漆渣。转子外部的漆渣，可以使用耐溶剂且不掉纤维的抹布，使用溶剂或酒精擦拭，可以使用耐溶剂且不掉纤维的毛刷，沾溶剂或酒精擦拭。注意，擦拭过程中，马达应该处于斜向下的方向，避免溶剂或酒精倒流入马达。同时，应避免溶剂接触马达前端密封圈。可先将该密封圈拆下，清洁完成后再拆除，或者使用其他物品做遮挡。3.7 光电转换器
马达转速的反馈值，是通过光纤反射的光信号，经过光电转换器转换成电信号，最终传递到控制器计算得出。光电转换器不仅一直发出光源，同时将接受到的光信号转换成电信号，传输给比例阀。
经实际情况发现，光电转换器在工作状态下，温度较高，且机器人一臂是一个封闭的腔体，温度不容易导出，容易形成高温区域。较高的温度容易使得光电转换器失效。原因可能是光电转换器内部的接收光信号的平面在高温下功能异常，对光的信号接收失真。因此，光电转换器主要考虑降温的措施，可以引一根压缩空气管，使用1bar 左右的压力，一直吹着光电转换器进行降温，可以缓解此问题。
或者也可以使用其他品牌的光电转换器，功率较小或者散热功能比较好的，以降低该问题。但是要考虑与比例阀信号对接的问题。之前我们也尝试过其他品牌的光电转换器，至今未到能够直接和比例阀通讯的元件。3.8 比例阀状态检查及信号监控
比例阀是马达驱动空气的输出源，同时也是反馈信号的接受端，是整个控制好回路的核心控制元件。
从驱动系统来说，在反馈信号正确的情况下，比例阀一般不会出现故障。比例阀在长时间使用后，可能会导致泄漏，这种情况通过周末检修时就能发现，且这个问题一般不会导致比例阀突然失效，发现泄漏时更换即可。
如果反馈信号信号错误，会导致比例阀无法正确调节转
速。比例阀本身一直监控着与转速相关的各种信号，包括转速设定值，转速实际值，驱动空气压力，刹车空气压力等。使用杜尔的软件，或者其他第三方软件能够实时提取这些信号。通过对这些信号的对比和分析，能够有效判断出故障点，甚至某些情况下
能够预判出即将出现的故障。3.9 新马达产品问世
目前，杜尔推出了一款新型气动马达，目的是为了降低压缩空气的使用量，也就是节能。经过我们实际的测试，这款马达不仅能够节能，同时在高转速运行状态下的使用寿命，也优于前一代空气马达。故障率降低了30%左右，而且成本并没有增加。目前，我们现场高转速区域的机器人，已经全部更换为新一代马达。经过一年的运行，算是比较稳定的。这个新型的马达工作原理和结构和之前的产品相似，我认为就是在悬浮空气气路上进行了优化。4 旋杯转速故障快速排查方法
通过我们现场实际的运行经验，气动马达是转速故障较频繁的故障点。当现场出现转速故障时，可以先通过马达转动时的声音大概判断出马达是否异常。如果马达异响严重，且低转速稳定，高转速无法达到，基本可以判断是马达损坏，可以先尝试更换马达，并且检查马达是否有特殊污染，清洁一下光纤头。另外，马达如果磨损之后，转子和定子之间的间隙会增大，用手轻轻转动或晃动马达转子，若发现间隙比正常增大，也可判断为马达失效。还有一种情况是，马达前端轴承空气漏气，导致轴承空气压力低，也会导致转速无法达到设定值。这种情况在拆下成型空气环时就能发现。
如果手动测试马达时，异响不严重，但转速波动较大，有时还可以听到比例阀频繁开关的声音，这时基本可以判断为反馈值有问题。这时应该先清洁一下光纤接头，如果无效可以考虑更换光电转换器。如果有软件监控信号，可以看一下3s 内的转速变化情况，如果波动不频繁，可认定为马达转速未达到；
如果转速波动非常频繁，且振幅较大，超出了马达运转能力，这时应判断为反馈信号错误导致。如果反馈信号错误，大概率是光纤头污染或光电转换器损坏导致的。
在日常的运转过程中，可以定期监控驱动空气和刹车空气压力波动范围。一般情况下，光纤出现略微污染的情况，会导致驱动空气或刹车空气压力波动范围增大。发现这种情况，可以提前进行排查，避免生产中停线。5 结语
目前，自动化喷涂生产线已经成为趋势，杜尔机器人的应用也越来越广泛。而杜尔机器人本身还存在着一定的不稳定因素，为保证生产线平稳运转，需要增加一些定期维护项目甚至改造项目。旋杯转速故障是一个比较常见的故障，也是一个通过增加维保和改造能够有效改善的问题。从日常运营的细节入手，能够使得生产线运行更加平稳。
本文是从现场使用的杜尔EcoBell 2
雾化器机器人的实际运行情况，对机器人转速故障的解决采取的措施。执行这些措施之后，旋杯转速故障停机时间较之前降低了60%
左右，有效地提高了设备的稳定性，节约设备维护成本约100万/年。文中措施都是我们现场人员根据日常维护过程进行的总结，存
图4 杜尔新型气动马达
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卷烟包装是卷烟生产流程中非常重要的一道工序。卷烟产品的包装不仅能有效保证卷烟质量、方便携带，同时也是形象宣传的重要手段，对卷烟产品销售有着非常大的影响。GDX2型包装机组是具有国际先进生产水平的卷烟包装机，集光、机、电、气于一体，对整个自动化生产的原辅材料提供、卷烟
产品包装质量、设备生产过程等进行检测、监控和自行处理，具有运行速度快、自动化程度高、灵活性高的优点。为了更大程度地提高卷烟包装设备生产效率、降低成本、提高效益，对卷烟包装机的及时、合理的保养和维修就显得格外重要。1 设备保养管理
1.1 优化保养模式，严格贯彻执行
（1）固定机器日常保养。严格贯彻执行日保、周保、轮保相结合的三级保养模式，固定周期、明确分工，保证日常保养到位。
（2）明确标准。比如，日保需要做开机保养、设备运行保养、换牌保养、故障停机保养、交接班保养、设备停机保养等内容，重点关注以下部位：检查所有带子、带轮、轴承；检查所有切刀、切刀轴承；检查所有推杆、随动杆、连杆润滑油的泄漏情况；检查所有管接头、气管、气缸、气阀的泄漏情况。这些保养的目的在于保持产品的行走路径、摩擦平面、原辅材料通路的清洁，以保证产品质量，提高设备效率，延长各零部件的使用寿命。
（3）注重细节。针对平时操作中需要注意的细节，形成规范化文件，如规定了胶盒洗刷注意事项、设备清洁保养标准、设备停机时需要保养的部位、关于停产时关闭总电源的注意事项、机台收尾特别注意事项等。例如，电气部分需保养：清洁电控柜、滤网及风扇，检查各电动接线端；检查烟库电机，清洁电机内部碳粉，更换磨损的碳刷或损坏电机；检查所有加热器绝缘性及加热是否正常，更换
损坏的加热器及热电偶；检查、更换损坏控制面板按钮及指示灯。1.2 严格日保管理，保证日保效果
（1）有序进行设备日保制度不动摇。日保指日常及每卷烟包装机设备保养探索
王海娇
（吉林烟草工业有限责任公司延吉卷烟厂，吉林 延吉 133000）
摘要：机器的维护保养是保障设备正常运行的重要环节，也是保证产品包装质量的必要途径和主要手段，机器维护保养的的好坏与否，将直接决定产品质量和设备使用效率。随着工业化进程的发展，卷包设备的管理需要与时俱进，向专业化发展。本文就卷烟包装机设备保养进行了研究。
关键词：维修；设备管理；保养
中图分类号：TS43 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）09（上）-0056-02
一班次中必须对设备所做的预防性维护清洁保养，主要由操作工完成。严格执行日保有利于保证产品质量、提高设备效率、延长零部件使用寿命。
（2）日保设备维修部位详细分工，明确职责。在日保工作开始前，操作人员对容易出现质量事故部
位、易损坏部位重点保养，对需要保养的部位做到心中有数，做到分工明确、协作有序。目的在于对空气滤芯、供气装置、滤油器、储胶盘及所有可能存在残余物聚集而又难以触及的区域进行深层保养，润滑需要润滑的部位，检查设备易损部件和其他区域，例如油位、皮带张紧度、刀刃锋利程度、转动零件的顺畅程度、加热器功能等，及时处理设备存在的隐患，以保障设备的完整性，延长各零部件的使用寿命。
（3）日保做好点检工作，提高设备预防性维修。日保时间是进行设备点检的有利条件，应该充分利用好，进行设备点检，做实点检工作，提升设备预防性维修能力。2 结语
卷烟上水平，人才是关键。近年来，烟草行业不断加快转变发展方式，更加注重科学发展，随着烟机设备不断更新，卷烟包装设备的保养与维修水平还需很大提高，应采取积极有效的措施保证设备保养与维修工作高效合理地进行。
机器运行状态和设备稳定性将直接影响产品产量和原辅料消耗与操作工的劳动强度。科学有效的设备保养与维修，不仅能提高设备有效作业率，更能促进企业高质量发展。
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在部分错误或疏漏之处在所难免，也不完全适用于别的现场。
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