本文针对长城汽车天津整车生产基地焊装车间工业机器人的应用情况，对机器人在低温环境工况下存在的问题及解决措施进行了论述。

工业机器人作为国内外应用广泛的智能化设备，被广泛应用在汽车制造业的点焊、搬运、涂胶、弧焊及辊边工艺中。作为一个复杂的综合系统，由于受到其他相关工业的制约，工业机器人经历了从困难到灵活应用的转变。本文针对我厂的应用情况，对机器人在低温环境工况下存在的问题及解决措施进行了论述。

存在的问题

长城汽车天津整车生产基地位于天津经济技术开发区，目前分为一期、二期项目，焊装车间工业机器人主要为ABB和KUKA两大品牌。天津属于北温带半湿润季风性气候，外界环境温度为-10～40℃。目前焊装车间工业机器人处于投产阶段，冬季初期环境温度较低时（未开启车间空调，环境温度低于10℃），部分工业机器人在焊接、搬运和辊边等过程中，出现与外界设备发生碰撞、偏离机器人运行轨迹、关节负荷过高或某轴过电流等问题，在机器人手动运行回到原位后，进行降低机器人自动运行速度操作后恢复生产，机器人故障现象消失。以下将对上述问题进行论述。

1. ABB机器人

在焊装车间冬季初期，尤其在上午生产线体启动期间，ABB机器人出现“关节负荷过高”及“动作监控”报警较为频繁，机器人关节ROB_X（如图1所示，X代表机器人关节轴，ROB1_2为机器人1的第二关节轴）实际转矩过高，可能为负荷数据错误、加速度过高、外部过程力度过大、低温或硬件故障。经技术人员进行现场状态确认，机器人未与设备和工件等物体发生碰撞，排除由于卡滞和碰撞造成的转矩或负荷过高。机器人动作监控被触发，机器人机械单元的移动被立即中断。

图1  ABB机器人报警界面

2. KUKA机器人

同样在车间入冬初期，车间空调未开启，车间环境温度低于10℃以下，尤其在上午线体开启期间，KUKA机器人频繁报“超过最大滞后误差（X）”（如图2所示，X为机器人或附属机械关节轴，KSP为KUKA SERVO PACK，1为第一轴的伺服控制）。

问题分析及解决方法

1.不顺畅的机器人运动轨迹

现场的机器人运行轨迹主要是以手动示教的方式生成，而在示教过程中的轨迹各不相同，所产生的轨迹不一定很顺畅和平滑，在机器人运行过程中如果碰到某些位置某个轴的运动量比较大，并且速度和加速度都很大时即会出现瞬间的该轴的过电流。这是由于程序的某个轨迹点的位置及运动参数设置不当造成的，可以观察每次产生该报警的位置，看是否在相同的位置，如果是，适当优化该点的位置并且适当减小该点的速度及加速度的值。

2.检查硬件

如果该问题在现场持续发生，即发生的频率很高，则需要检查硬件，包括电动机、电缆和伺服驱动等相关的硬件，可以采用替换法换掉相应的模块。需要注意的是只需要更换报警轴的相应部分。本文引述为ABB机器人和KUKA机器人，特别指出KUKA机器人的KPP/KSP不可同时更换，否则会报错，必须逐一更换。

图2  KUKA机器人报警界面

3.温度原因

在温度较低的环境中工作会造成机器人内部的油脂黏稠度较高，在机器人开始运行时会由于油脂黏稠度高而造成设备运行阻力较大，导致齿轮箱内的摩擦加剧，因而需要更大的电动机转矩来克服阻力。由此原因，一个轴（或者多个轴）的电动机电流会达到最大值。同时温度较低时，机器人控制系统的电路板同样会受到影响，因为电路板主要为半导体材料，半导体在低温环境下运行不稳定，可能会出现机器人控制系统死机或开启机器人时间长等问题。

（1）ABB工业机器人温度特性 本体储存温度为-25～55℃，在存储时间低于24h的情况下能够承受的最高温度为70℃，机器人本体在常温下能够承受的最大湿度为95%。机器人本体操作温度范围为5～50℃，机器人IRC5在常温下能够承受的最大湿度为95%。

机器人IRC5储存温度为-25～55℃，在存储情况下能够承受的最高温度为70℃，机器人本体在常温下能够承受的最大湿度为95%。IRC5运行温度为5～45℃，机器人IRC5在常温下能够承受的最大湿度为95%。

（2）KUKA工业机器人温度特性 本体存储温度为-40～60℃，机器人本体运行温度为10～55℃。机器人KRC4储存温度为5～45℃。

4.解决措施

首先，提高机器人本体及控制器的外界环境温度。但是考虑一般情况下我国南方制造厂没有暖气等厂房采暖设施，提高外界环境温度不太容易实施。

其次，我们针对机器人齿轮油脂想到的解决方法是，在低温环境下向油脂中添加防冻剂。机器人油脂的成分组成为添加剂及油脂（油脂一般为合成油），但是其一般为厂家垄断，成分组成是保密的。ABB机器人油脂为日本协同油脂及美孚油脂两种，KUKA机器人油脂为嘉实多某类油品。由于油脂成分保密，不建议在不咨询厂家的情况下添加任何添加剂，因为添加任何成分都会影响整体齿轮油脂的特性，可能会损坏机器人轴的齿轮和齿轮箱的密封圈等。

除上述方法外，ABB机器人、KUKA机器人及其他品牌机器人可以在开始生产运行时低速运行一段时间，采用速度逐渐提高的渐进式方法恢复到机器人外部全速或客户要求的节拍。KUKA机器人的电动机电流可以通过预热的功能监控，一旦达到了设定值，控制系统会自动降低运动速度，由此来降低电动机电流。

结语

工业机器人在焊装车间的应用是为了配合生产工艺，提高自动化水平，我们需要在设备安装调试初期对于机器人的管理及故障解决给予足够重视，希望本文能够对于工业机器人轴过电流的问题提供借鉴性帮助。