Hvordan identificerer man en slidt ABB-robotgearkasse, inden den svigter?
Vi har set det ske for mange gange i praksis gennem årene. ABB-robotten på produktionslinjen havde fungere godt, men pludselig en dag begyndte svejsningen at afvige, banen at skifte retning, og handlingerne en efter en at blive fejlagtige; alvorligheden førte direkte til en alarm, der lukkede hele linjen ned. Så stod hele linjen bare der og ventede. Alle blev i uorden, mens man forsøgte at fejlfinde programmet, tjekke enkoderen, tjekke værktøjerne – og endelig, efter at have adskilt robotten, fandt man ud af, at gearkassen havde været defekt i lang tid, men ingen havde lagt mærke til de små signaler tidligere.
Især for robotter, der anvendes til svejsning, håndtering, ind- og udlastning samt stansning, vil gearkassen under langvarig, højbelastet, kontinuerlig rotation sjældent pludselig brække sammen uden advarsel. I virkeligheden giver den dig faktisk ofte et 'hej' lang tid på forhånd, men mange værksteder er vant til at tænke: 'Gamle maskiner er jo sådan her', og lader det gå. 
De fleste mennesker bemærker et problem for første gang, når robotten "ikke er lige så præcis, som den plejede at være."
Det er faktisk det mest almindelige første tegn. Det interessante er, at feltteknikere næsten aldrig tænker på gearkassen som det første bud. Deres fejlfindingsserie er ofte følgende: Først mistænkes det, at TCP ikke er justeret korrekt – f.eks. om nogen har ramt svejseknappen; derefter kontrolleres programmet for at sikre, at punkterne er korrekte; derefter undersøges enkoderen for eventuel pulsudfald; og endda mistænkes det, at servoparametrene er afløbet, eller at fastgørelsesanordningerne er løse. En sådan gennemgang af de almindelige muligheder er helt normal, og først til sidst bruges en måleinstrument til at måle spil i en bestemt akse – og her opdages det, at spillet er tydeligt for stort. Dette er især let at observere på svejserobotter: Oprindeligt kører sømmen meget jævnt, men nu begynder lysbuen at blive ustabil, lysbuebanen bliver ujævn, og samme program giver hver gang en lille, men mærkbar afvigelse i banen. Nogle gange tror kunderne, at der er et problem med visionssystemet, men i virkeligheden skyldes det indvendig slid i gearkassen, hvilket betyder, at bevægelsesoverførslen ikke længere følger præcist efter styrestangen.
ABB-robotgearkassens slid, "spil" bliver mere og mere tydeligt
Alle, der er involveret i vedligeholdelse, kender ordet «spil», som betyder, at der er et spalt mellem de forbindende dele. Motorsiden drejer tydeligvis, men den mekaniske side skal vente lidt på en tomgang, før den begynder at bevæge sig. Forbindelserne i den nye robot er meget stramme, men efterhånden som planetgearene og lejerne i gearkassen har slidt over en længere periode, bliver tandspaltet større, lejerne bliver også løse, og præcisionen i tandhjulsmeshen falder, hvilket får robotten til at vise gentagne positioneringsunøjagtigheder, baneafvigelse samt en lille smule vaklen under acceleration og deceleration. Det mest besværlige er, at denne tilstand ikke er særlig alvorlig i starten – mange kan endda klare sig i flere måneder – men når slidet på en bestemt akse overstiger en given tærskel, sker forringelsen meget hurtigt: De første to uger kan det kun være en lille afvigelse, og så rapporterer robotten pludselig kollision eller overbelastning.
Robotleder begynder at "klirke", faktisk allerede meget farligt!
Når robotten kører normalt, er lyden meget jævn – den slags surrende motoryd med en meget glat mekanisk lyd. Når gearkassen dog begynder at få problemer, ændres lyden straks og bliver blandet med metalgnidningshvislen eller klik-klik-klik-klik; ved acceleration og deceleration kan man endda høre en svag knirkelyd, og hvis man lægger hånden på leddene, kan man føle noget, der banker indeni. Mange erfarede operatører på linjen siger: "Den her robot lyder ikke rigtigt lige nu." Når du hører den slags udtalelse, skal du ikke udskyde handlingen, for på dette tidspunkt er der stor sandsynlighed for, at tandhjulene er ridset, kuglelejeburet er beskadiget, eller smøren er udtømt, så metal kommer i direkte kontakt med metal. Hvis man fortsætter på denne måde, udvikler selv en lille slitage hurtigt sig til en hård sammenbidning mellem tandhjulene, og når tandhjulene først er sammenbidt, er hele reduktoren næsten helt ubrugelig.
Hvad angår det, har vi set alt for mange gearkasseproblemer i værkstedet; faktisk ligger roden i smøringen. Mange fabrikker kører robotter hver dag, og smøring samt vedligeholdelse udføres særligt slarfigt, især på nogle af de ældre produktionslinjer. Smørecyklussen for fedt er længe siden blevet ignoreret uanset aldringen af olieseglene, og ingen lægger mærke til olielekkage fra leddene, når man tørre dem af og fortsætter med at køre – fedt bliver blandet med vanddamp, støv eller metalpulver, som stadig bruges som normalt. Over en lang periode forringes smøringstilstanden, hvilket med det samme øger friktionen indeni, temperaturen stiger dermed, og oliefilmen på tandfladerne kan ikke længere holde, hvilket fører til unormal slitage. ABB-reduceren er i sig selv af meget høj præcision, og tandhjulsmeshing samt lejerspillet er særligt små, hvilket faktisk stiller meget høje krav til smøringen; så snart fedtet bliver tyndere, tørt eller forurenet, øges slitagehastigheden eksponentielt. Nogle gearkasser er så varme, at de næsten brænder at røre ved – dette er ofte et signal på, at smøringen fuldstændigt er fejlet, og olien har længe været ude af stand til at yde beskyttelse.
Temperaturindikatoren er et ret tydeligt visuelt signal.
Du kan prøve at føle leddets temperatur for hver akse, efter at robotten har kørt i en tid. Under normale omstændigheder er temperaturstigningen relativt stabil, og ét led vil ikke pludselig blive betydeligt varmere end de andre. Især for store belastede ledd som J2 og J3: Hvis de er unormalt varme i længere tid, skyldes det sandsynligvis for meget intern friktion, utilstrækkelig smøring, beskadigede lejer eller overbelastet drift. Mange gearkasser har i længere tid kørt stille med en 'høj feber', inden de endeligt går i stykker. Derfor ser vi i stigende grad, at fabrikker regelmæssigt bruger en termisk kamera til at scanne hele rækken af robotled, og denne metode er virkelig effektiv – mange problemer kan identificeres på forhånd ud fra temperaturmålinger, uden at man behøver vente, indtil robotten går i stykker.
ABB-robotter begynder at ryste – ofte er problemet langtfra let!
Du kan se hele armen med en lille skælven, når den accelererer, og derefter ryste et par gange, så snart den standser, og banekurven er ikke rund og glat ved høje hastigheder, men har en fin, kantet følelse. Mange vil tro, at servoforstærkningen ikke er justeret korrekt, men hvis du har bekræftet, at encoderen ikke er problemet, at motoren ikke er problemet og at parametrene ikke er ændret, så er det i næsten alle tilfælde reducerens indre stivhed, der ikke er tilstrækkelig god. Dette gælder især leddene med RV-geardåser, hvor vibrationen gradvist går fra ingen vibration til ingen vibration, så snart cykloiden og lejerne begynder at slitage, og det bliver stadig sværere at skjule.
Så er der endnu et problem, som især nemt overses – olieudtrædninger.
Jeg har set for mange fabrikker, hvor man så snart man ser en cirkel af olie, der siver ud fra en leddet på ABB-roboter, straks tager en klud og tørre den af med bemærkningen: «Det er i orden, den kan stadig køre.» Men i virkeligheden signalerer olielekkage i bund og grund, at tætningerne er forringet, så olie løber udad, og smuds fra omgivelserne kan også trænge ind. Gearkasser er især bange for manglende smøring, især ved kontinuerlig rotation døgnet rundt; smøringen er en kæde, og slidhastigheden stiger straks markant. Mange gearkasser kunne repareres, men på grund af langvarig olielekkage, der ikke er taget alvorligt, er de til sidst fuldstændigt slidt indvendigt og kan kun erstattes som helhed.
Se her – du kan måske spørge dig selv: Hvorfor begynder gearkassen på mange fabriksmonterede ABB-robotter med et par års alder at udvise problemer? I virkeligheden er det ret normalt, hvis man overvejer det grundigt. Industrierobotter er i sig selv maskiner, der opererer med høj frekvens: Svejserobotter svinger hele dagen rundt, håndteringsrobotter starter og stopper konstant samt accelererer og decelererer, tunge paletteringsrobotter kører i lang tid med høj hastighed under fuld belastning, og maskinværktøjslæsning/udlæsning foretages tusindvis af gange om dagen – gearkassen udsættes derfor løbende for stød og vekselvirkende spændinger. Uanset hvor god ABB-kvaliteten end er, er slitage af mekaniske komponenter en fysisk lov, som ingen kan undgå. Især robotter, der hele året igennem kører ved den maksimale nominelle belastning, oplever en endnu mere markant forkortelse af reducertidslængden.
Mange mennesker har svært ved at beslutte sig for, om de skal reparere eller udskifte deres gearkasse?
Vores erfaring er, at hvis der kun er en lille stigning i spil, en lejlighedsvis rysten eller hvis olieseglene begynder at lække, er det i nogle tilfælde muligt at forsøge at reparere dem ved at behandle lejerne, olieseglene og genjustere forspændingen. Men hvis præcisionen er alvorligt tabt, de indvendige gear er påvirket, vibrationen er så stor, at hele armen ryster, der er tale om langvarig drift ved høj temperatur, eller hvis der ved demontering konstateres, at indersiden er fyldt med jernspåner, er det i de fleste tilfælde mere omkostningseffektivt at udskifte reduceren direkte med en ny. For når en robot pludselig går ned på grund af reducerens stoplinje, beregnes tabet i timer – eller endda i minutter – og i forhold til omkostningerne ved produktionslinjens nedlukning er selve reducerens pris faktisk ubetydelig.
Bare fordi man langsomt forstår denne tankegang, har stadig flere fabrikker ikke ventet med at reparere, indtil der opstår fejl, men i stedet taget initiativ til at udføre forudsigende vedligeholdelse. Man måler regelmæssigt vibrationerne, bruger en termisk kamera til at se temperaturfordelingen, bruger instrumenter til at kontrollere ændringer i spil, følger udviklingen af bevægelsesnøjagtigheden og lytter efter nye støjfrekvenser under driften. Vi er gradvist nået frem til, at gearkassen fra ABB Robotics, inden den går helt i stykker, faktisk giver tilstrækkelige advarsler – det er bare, at ingen tidligere har set systematisk på dem. Ved at opdage problemer tidligt, kan vedligeholdelsesomkostningerne holdes lave, uforudsete stop tages undvigelse, der opstår ikke pludselige afbrydelser midt om natten, og man undgår også, at motoren og enkoderen bliver trukket med og derved forårsager sekundær skade. Derfor inkluderer mange avancerede automatiserede produktionslinjer nu status for robotreduktorer i deres rutinemæssige inspektions- og overvågningsplaner.
