¿Qué es una caja de engranajes para robot ABB?
Normalmente la gente habla de robots industriales y lo que más se comenta son aspectos como cómo ajustar el controlador, cómo programarlo o cómo hacer que siga una trayectoria: cosas visibles y tangibles. Sin embargo, si uno pasa mucho tiempo inmerso en un taller, comprende que el verdadero fundamento del funcionamiento de un robot —es decir, si se mueve con fluidez o no, si su movimiento es casi imperceptible o no— radica, en realidad, en su estructura mecánica, sus «huesos». La pieza más importante y, al mismo tiempo, más fácil de pasar por alto dentro de esta estructura es precisamente la caja de cambios. 
¿Qué función cumple este componente en un robot?
Utilicemos una analogía muy simplificada: el motor gira a gran velocidad, ¡zumbido!, pero si intentáramos que cargara directamente unas pinzas o fijaciones de soldadura de ochenta o cien kilogramos, carecería de la fuerza necesaria y simplemente no podría soportar esa carga. Por otro lado, cuando el robot está trabajando, lo que se requiere no es tanta velocidad, sino una fuerza constante y estable; además, su posición de detención debe ser extremadamente precisa, hasta el punto de alcanzar una exactitud comparable al grosor de un cabello.
Estas dos necesidades están completamente desfasadas. La caja de cambios se encuentra en el centro de esta «traducción» y «conversión» del trabajo: reduce la velocidad extremadamente alta del motor, al tiempo que amplifica la fuerza y garantiza además que la potencia del motor se transmita a la posición adecuada. Sin ella, el motor estaría conectado directamente a los brazos y las piernas, y el robot se movería de forma brusca o se derrumbaría por completo.
Si ha desmontado un robot ABB y ha seguido el brazo hacia abajo, encontrará la caja de cambios en la gran articulación de la base, en el punto donde el brazo grande y los dos brazos se unen, así como en las pequeñas articulaciones de la muñeca, que pueden girar completamente. Las grandes articulaciones y las pequeñas articulaciones no son lo mismo: las grandes articulaciones deben ser robustas y duraderas, capaces de soportar una carga importante, mientras que las pequeñas articulaciones deben tener juego nulo y precisión manual.
Varios tipos de cajas de cambios se utilizan comúnmente en el taller.
Un tipo de caja de cambios se denomina caja de cambios RV, y algunas personas la llaman rueda de piñones cicloidal. Este componente tiene una cabeza sólida y, por lo general, se ubica en la base y el brazo del robot, en zonas sometidas a grandes esfuerzos. Se caracteriza por su resistencia a la fabricación y su suficiente rigidez: permite que el robot realice diariamente tareas exigentes, como balancear un martillo neumático o realizar soldadura por puntos sobre piezas pesadas, soportando dichas cargas.
El otro tipo se denomina caja de cambios armónica, cuyo principio de funcionamiento es completamente distinto. Incorpora una rueda flexible en su interior y se basa en la deformación elástica para transmitir el movimiento, lo que permite reducir casi a cero el juego, logrando una alta precisión y un tamaño reducido. Si observa las articulaciones de la muñeca de un robot —tan ágiles como una mano humana—, en la mayoría de los casos encontrará este tipo de caja de cambios. En operaciones de montaje en seco o de manipulación precisa de piezas pequeñas, toda esa destreza depende de la exactitud de esta transmisión.
También existe la caja de cambios planetaria, una opción intermedia que combina compacidad y buen rendimiento. Se emplea en algunos ejes auxiliares donde los requisitos de coste son prioritarios o donde no se exige una precisión tan elevada.
Si la caja de cambios empieza a perder su estabilidad, el robot no cumplirá con su función.
Suceden muchas cosas en la planta de producción que terminan en el lugar equivocado.
Por ejemplo, la precisión del robot disminuye progresivamente. Anteriormente colocaba las piezas con un ajuste perfecto, pero ahora siempre presenta una ligera desviación, incluso después de ajustar el programa o recalibrar el punto cero. En este caso, es probable que el juego en la caja reductora se haya incrementado. Existe un espacio entre los engranajes y, cuando se le indica que se desplace a esa posición, experimenta una ligera oscilación, lo que provoca una diferencia real en la posición final.
Otro síntoma es que el robot se mueve a tirones y parece inestable a simple vista, sin la fluidez que tenía anteriormente. Esto se debe principalmente al desgaste irregular interno o a que el lubricante ha dejado de funcionar, provocando fricción seca.
Originalmente, el robot trabajaba en silencio; ahora emite clics y zumbidos, como una olla hirviendo. Este ruido es una llamada de auxilio: los rodamientos o engranajes internos deben tener algún problema que resolver.
Hay más movimiento directo, anteriormente capaz de mover la porción, ahora suena la alarma y se siente que el robot no tiene suficiente fuerza. Esto significa que la eficiencia de transmisión ha disminuido considerablemente y que la energía se está consumiendo en la caja de cambios.
Los escenarios más comunes en el campo
¡Vamos allá! Permítanme contarles algunos escenarios con los que seguramente ya están familiarizados. El cliente llama y dice: «Mi robot, el punto que antes estaba bien ahora está completamente desviado, ni siquiera a una distancia menor que un cabello; ¡es muy molesto!». La primera reacción de muchas personas es pensar que se ha perdido el programa o que el robot ha chocado contra algo; sin embargo, lo más probable es que el juego de la caja de cambios sea excesivo. Otro caso frecuente es la fuga de aceite: gotas de aceite bajo las articulaciones y manchas en el suelo que forman pequeñas charcas. Lo más probable es que esto se deba al envejecimiento del retenedor de aceite; si la fuga persiste durante mucho tiempo, el aceite se agota por completo y el interior sufre desgaste por fricción en seco, transformando un problema menor en una reparación mayor. También puede ocurrir que las articulaciones se sientan anormalmente calientes, mucho más que lo habitual, lo cual indica, bien una sobrecarga, bien una falla en la lubricación, provocando fricción interna.
Entonces, ¿cuándo debo cambiar mi caja de cambios?
Muchos responsables no pueden permitirse hacer eso, por lo que están pensando en seguir utilizándola un poco más tiempo. Pero, sinceramente, la precisión ha disminuido significativamente, las vibraciones se perciben claramente al tacto, el ruido es tan intenso que las personas que están a su lado giran la cabeza para mirar, las fugas de aceite no se pueden detener y la temperatura es anormalmente alta. Si aparecen al menos dos de estas cinco señales, no siga utilizando el equipo. Un retraso adicional podría provocar que fragmentos dentados salgan del motor o del codificador y provoquen daños mayores; en ese caso, el costo de reparación superará ampliamente el precio de la caja de cambios.
¿Es la caja de cambios utilizada en nuestros robots la misma que la empleada en equipos convencionales?
No es lo mismo. En la caja de cambios del equipo convencional, una pequeña holgura no importa mucho y casi se puede hacer funcionar sin problemas. Los robots no pueden hacer eso. Si la holgura es un poco mayor, la desviación de la cabeza de la herramienta se ampliará hasta varios milímetros. Por eso, el requisito de holgura en la caja de cambios de un robot es muy bajo y la repetibilidad debe mantenerse estable durante todo el ciclo de vida; por tanto, no hay margen para ambigüedades en este punto.
