Co je převodovka robotu ABB?
Lidé obvykle mluví o průmyslových robotech – jak nastavit řídicí jednotku, jak programovat, jak nastavit dráhu pohybu, tedy o věcech viditelných a hmatatelných. Pokud se však dlouhodobě zdržíte ve dílně, pochopíte, že pohyb robota – zda je plynulý či ne, zda je povolený či nikoli – ve skutečnosti závisí na jeho mechanickém těle, tedy na jeho „kostech“. Nejdůležitější a nejčastěji opomíjenou součástí tohoto těla je právě převodovka. 
Jakou funkci má tato součást v robotu?
Užijme si velmi hrubou analogii. Motor se otáčí nesmírnou rychlostí – šumí jako šíp – avšak pokud by měl přímo nést svářecí kleště nebo upínací zařízení o hmotnosti sto či osmdesát liber, prostě by na to neměl sílu. Na druhé straně, když robot pracuje, vyžaduje se od něj stálá a přesná síla; rychlost pohybu není rozhodující, ale síla musí být dostatečná a poloha zastavení musí být přesná až na setinu milimetru.
Tyto dvě potřeby jsou zcela rozporuplné. Převodovka je v centru tohoto procesu „převodu“ a „přeměny“ práce – snižuje velmi vysokou otáčkovou rychlost motoru, zároveň však zesiluje točivý moment a zajišťuje přenos výkonu motoru na správnou pozici. Bez ní by byl motor přímo spojen s pažemi a nohama robota, což by způsobilo buď prudké trhání robota, nebo jeho úplný kolaps.
Pokud jste rozebrali robot ABB a prozkoumali jste paži, zjistíte převodovky v hlavním kloubu u základny, na místě spoje hlavní paže se dvěma dalšími pažemi a také v malých kloubech zápěstí, které lze otáčet. Hlavní a malé klouby nejsou totéž: hlavní klouby musí být pevné a odolné, aby unesly velkou nosnou konstrukci, zatímco malé klouby musí mít nulovou vůli a zaručovat vysokou přesnost pohybu.
V dílnách se běžně používají několik typů převodovek.
Jedním druhem převodovky je RV převodovka, kterou někteří lidé nazývají cykloidní kolový převod. Tato součást má pevnou hlavu a obvykle je umístěna v základně a paži robota na místech, kde působí velké síly. Je charakterizována odolností vůči výrobě a dostatečnou tuhostí – robot s ní může denně manipulovat jako se sekacím kladivem, provádět bodové svařování a jiné náročné úkony, a přesto ji zatíží.
Druhým druhem je harmonická převodovka, jejíž princip je zcela odlišný. Obsahuje pružné kolo, které se pohybuje díky elastické deformaci, čímž lze dosáhnout téměř nulového vůle, vysoké přesnosti a zároveň malých rozměrů. Pokud se podíváte na zápěstí robotické paže – pohyblivé jako lidská ruka – většinou se zde nachází právě tato převodovka. Suché montážní operace nebo zachycování malých dílů při jemných pracích všechny závisí na této vysoké přesnosti ruky.
Existuje také planetová převodovka, což je kompromisní řešení: je kompaktní a efektivní; lze ji najít u některých pomocných os, kde jsou nároky na cenu vyšší nebo požadavky na přesnost nižší.
Pokud začne převodovka ztrácet trpělivost, robot nebude plnit svou úlohu.
Na výrobní lince se děje mnoho věcí, které nakonec skončí na nesprávném místě.
Například přesnost robota klesá postupně během provozu. Dříve umisťoval součásti s těsným uložením, nyní je však vždy o něco posunutý – byl upraven program, znovu kalibrován nulový bod, ale problém přetrvává. V tomto případě je pravděpodobné, že se zvětšil vůle v převodovce. Mezi ozubenými koly vznikla mezera a když robotu zadáte pohyb do dané polohy, mírně se rozkmitá a skutečná odchylka se zvětší.
Dalším projevem je nepravidelný, trhavý pohyb robota, který působí na oko nejistě a není tak hladký jako dříve. Tento jev je způsoben především nerovnoměrným opotřebením uvnitř mechanismu nebo selháním mazání, což vede k suchému tření.
Původně pracoval robot tiše, nyní však vydává klikací a bzučivé zvuky, jako hrnec na ohni. Tento zvuk je jeho voláním o pomoc – ložiska nebo ozubená kola uvnitř musí mít nějaký problém.
Existuje více přímých příznaků, dříve byla část schopna pohybovat se hladce, nyní však zaznívá poplach a robot působí nezdatně. To znamená, že účinnost převodu výrazně klesla a energie se spotřebovává uvnitř převodovky.
Nejčastější scénáře v praxi
No tak, dovolte mi uvést několik scénářů, se kterými jste si jistě již obeznámeni. Zákazník volá a říká: „Můj robot – bod, který dříve byl přesně na místě, je nyní úplně mimo, odchylka je menší než vlas, což je opravdu otravné.“ První reakcí mnoha lidí je ztráta programu nebo náraz ramene robota, ve skutečnosti však nejpravděpodobnější příčinou je příliš velká mezera v převodovce. Dalším případem je únik oleje – pod klouby visí kapky oleje a na podlaze se tvoří skvrna nebo dokonce kaluž. Nejpravděpodobnější příčinou je stárnutí těsnění, dlouhodobý únik oleje vede k tomu, že se uvnitř převodovky vysuší a dochází k suchému tření; drobný problém se tak postupně promění v rozsáhlou opravu. Dalším příznakem je pocit horka v kloubech – jsou výrazně teplejší než obvykle, buď je zátěž příliš vysoká, nebo došlo k selhání mazání, což způsobuje vnitřní tření.
Tak kdy bych měl vyměnit svou převodovku?
Mnoho manažerů si toto nemůže dovolit, a proto zvažují, že ji ještě chvíli udrží. Ale upřímně řečeno, přesnost výrazně klesla, otřesy jsou cítit i rukou, hluk je tak silný, že lidé vedle se obrací, aby se podívali, únik oleje nelze zastavit a teplota je abnormálně vysoká. Pokud se objeví alespoň dva z těchto pěti signálů, neprodleně jednejte. Další odklad může vést k tomu, že se z motoru nebo enkodéru uvolní kousky ozubení a ty poškodí další součásti – náklady na opravu pak budou výrazně vyšší než cena samotné převodovky.
Je převodovka používaná v našich robotech stejná jako ta používaná v běžném zařízení?
To není totéž. U převodovky běžného vybavení nevadí malá vůle, téměř ji lze zapnout bez problémů. Roboti to nedokáží. Pokud je vůle o něco větší, odchylka nástrojové hlavy se zvětší na několik milimetrů. Proto je požadavek na vůli u převodovek pro roboty velmi nízký a opakovatelnost musí být po celou dobu životnosti stabilizovaná, takže na tomto bodě není místo pro nejasnosti.
