Què és una caixa de canvis per a robots ABB?
Normalment la gent parla de robots industrials i el que més es comenta és com ajustar el controlador, com programar-los i com fer-los seguir una trajectòria: aquestes són coses visibles i tangibles. Però si passa molt de temps immers en un taller, s’adona que el moviment d’un robot cap amunt és quasi impossible, o bé no és fluid; i l’arrel d’aquest problema és, de fet, el seu cos mecànic, els seus ossos. La part més important i, alhora, més fàcil d’ignorar d’aquest cos és la reductora. 
Quina funció té aquest element en un robot?
Fem servir una analogia molt simplificada. El motor gira a gran velocitat, xiii, però si voleu que porti directament unes pinces o uns suports de soldadura que pesin cent o vuitanta quilos, no en té prou de força i, senzillament, no pot fer-ho. D’altra banda, quan el robot treballa, cal una força estable d’aquest tipus: l’acció no ha de ser necessàriament ràpida, però sí que ha de tenir força i la posició d’aturada ha de ser precisa fins a l’últim detall.
Aquestes dues necessitats estan completament en conflicte. La caixa de canvis es troba al centre d’aquesta «traducció» i «conversió» del treball: redueix la velocitat extremadament elevada del motor, alhora que amplifica la força i assegura també que la potència del motor s’transmeti a la posició adequada. Sense ella, el motor estaria connectat directament als braços i les cames, i el robot o bé es mouria de forma brusca o bé s’esfondraria completament.
Si heu desmuntat un robot ABB i l’heu examinat des de la base cap avall, trobareu la caixa de canvis a la gran articulació de la base, al lloc on es connecten el braç gran i els dos braços, i també a les petites articulacions de la punyera que poden girar. Les grans articulacions i les petites articulacions no són el mateix: les grans articulacions han de ser resistents i duradores, capaces de suportar una càrrega important, mentre que les petites articulacions han de tenir joc zero i una precisió màxima.
Diversos tipus de caixes de canvis s’utilitzen habitualment al taller.
Un tipus de caixa de canvis s’anomena caixa de canvis RV, i algunes persones la denominen roda de patins cíclica. Aquest dispositiu té una estructura robusta i, normalment, es col·loca a la base i al braç del robot, en zones sotmeses a forces elevades. Es caracteritza per la seva resistència a la fabricació i per la seva rigidesa suficient: permet que el robot manipuli diàriament eines pesades com un martell pneumàtic o realitzi soldadures per punts, treballs intensos que requereixen una càrrega elevada.
L’altre tipus s’anomena caixa de canvis harmònica, i el seu funcionament és completament diferent. Conté una roda flexible a l’interior i es mou mitjançant deformació elàstica, de manera que el joc pot ser gairebé nul, assolint una gran precisió i una mida reduïda. Si observeu les articulacions de la mà del robot, tan àgils com una mà humana, en aquestes zones hi trobareu majoritàriament aquest tipus de caixa de canvis. És ideal per a muntatges secs i per a tasques fines com agafar peces petites, gràcies a la seva precisió manual.
També hi ha la caixa de canvis planetària, una opció intermig que combina compacitat i bon rendiment. Es pot trobar en alguns eixos auxiliars on la sensibilitat al cost és elevada o on els requisits de precisió no són tan exigents.
Si la caixa de canvis comença a perdre la paciència, el robot no farà la seva feina.
Hi ha moltes coses que passen a la planta de producció i acaben al lloc equivocat.
Per exemple, la precisió del robot disminueix a mesura que funciona. En el passat, col·locava les peces amb un ajust molt ajustat, però ara sempre hi ha una petita desviació, independentment del fet que s’hagi intentat ajustar el programa o recalibrar el punt zero. En aquest cas, és probable que el joc a la caixa reductora s’hagi ampliat. Hi ha un espai entre les rodes dentades i, quan se li indica que vagi a aquella posició, fa una mica de balanç, i la diferència real augmenta.
Una altra cosa és que el robot es mou de forma brusca i, a ull nu, sembla inestable, i ja no és tan fluid com abans. Això es deu principalment a un desgast irregular a l’interior o al fet que el lubricant no faci bé la seva feina, provocant fregament sec.
Originalment, el robot treballava en silenci; ara fa clics, brunzits, com una olla. Aquest soroll és un crit d’ajuda: els coixinets o les rodes dentades de l’interior han de tenir algun problema.
Hi ha més moviment directe, anteriorment es podia moure la part corresponent, ara sona l’alarma i es nota que el robot no té tanta força. Això vol dir que l’eficiència de transmissió ha disminuït molt i que l’energia es consumeix a la caixa de canvis.
Els escenaris més habituals al camp
Vinga, us explicaré uns quants escenaris amb els quals segurament ja esteu familiaritzats. El client truca i diu: «El meu robot, el punt que abans estava bé ara està totalment desplaçat, ni tan sols un cabell de desviació, cosa que resulta molt molesta». La primera reacció de molta gent és pensar que s’ha perdut el programa o que s’ha fet una col·lisió, però, en realitat, la probabilitat més alta és que el joc de la caixa de canvis sigui massa gran. Un altre escenari és la fuita d’oli: gotes d’oli s’acumulen als articulacions penjants i formen una petita bassa al terra. Això és molt probablement degut a l’envelliment de les juntes d’estanquitat; si la fuita d’oli persisteix durant molt de temps, l’oli acaba esgotant-se i es produeix una fricció seca a l’interior, transformant problemes menors en reparacions majors. També pot passar que notem que els articulacions es calentin molt, molt més del normal; això pot ser degut a una càrrega excessiva o a una fallada en la lubricació, provocant fricció interna.
Quan he de canviar la meva caixa de canvis?
Molts responsables no es poden permetre fer-ho, així que estan pensant a mantenir-la una mica més de temps. Però, sincerament, la precisió ha disminuït significativament, les vibracions es perceben amb la mà, el soroll és tan elevat que les persones que hi són al costat giren el cap per mirar, la fuita d’oli no es pot aturar i la temperatura és anormalment alta. Aquests cinc senyals, sempre que n’hi hagi dos o més, indiquen que no cal continuar utilitzant-la. Un retard addicional podria provocar que fragments de les rodes dentades caiguessin sobre el motor o l’encoder i els escombrés, amb el qual el cost de la reparació superaria el preu de la caixa de canvis.
La caixa de canvis que s’utilitza als nostres robots és la mateixa que la que s’utilitza en equips habituals?
No és el mateix. La caixa de canvis de l’equipament ordinari pot tenir una mica de joc, cosa que no importa gaire i gairebé es pot fer funcionar igualment. Els robots no poden fer això. Si el joc és una mica més gran, la desviació del capçal de l’eina s’ampliarà fins a diversos mil·límetres. Per això, el requisit de joc en una caixa de canvis per a robots és molt baix, i la repetibilitat ha d’estabilitzar-se durant tot el cicle de vida; per tant, no hi ha cap espai per a ambigüitats en aquest punt.
