Miten tunnistaa kulunut ABB-robottivaihteisto ennen sen vikaantumista?
Olemme nähneet tämän tapahtuvan liian monta kertaa kentällä vuosien aikana. ABB-robotti tuotantolinjalla oli toiminut hyvin, mutta yhtäkkiä eräänä päivänä hitsausalkio alkoi poiketa, liikerata alkoi vaeltaa, toimintoja seurasi toiminto, ja vakavuuden takia laitettiin suoraan hälytyspysäytys, jolloin koko linja jäi kuiville. Kaikkien odottaessa sekasortoisessa tilanteessa ohjelman vianetsintää, enkooderin tarkistamista, työkalujen tarkistamista ja lopulta purkamista selvisi vasta silloin, että vaihteisto oli jo kauan sitten rikki – vain kukaan ei ollut huomannut niitä pieniä varoitusmerkkejä.
Erityisesti hitsaus-, käsittely-, lastaus- ja puristusroboille on tyypillistä pitkäaikainen korkea kuorma ja jatkuva pyöriminen, jolloin vaihteisto harvoin romahtaa yllättäen ilman varoituksia. Tosiasiassa se antaa teille varoituksen usein hyvin aikaisessa vaiheessa – sanotaankin 'hei', mutta monet teollisuushallit ovat tottuneet ajattelemaan tätä ilmiötä 'vanhat koneet ovat tällaisia' ja jättävät sen huomiotta. 
Monet ihmiset huomaavat ongelman ensimmäisen kerran, kun robotti "ei ole yhtä tarkka kuin ennen."
Se on todellakin yleisin ensimmäinen oire. Mielenkiintoista on, että kenttäinsinöörit tuskin koskaan ajattelevat vaihdelaatikkoa ensimmäisenä mahdollisena syynä. Heidän vianetsintäjärjestyksensä on usein seuraava: ensin epäillään, ettei TCP-anturia ole kalibroitu oikein, esimerkiksi siitä syystä, että joku on osunut ohjauslaitteeseen; sitten tarkistetaan ohjelma, jotta varmistetaan, että pisteet ovat oikein; sen jälkeen tarkastetaan enkooderi, jotta varmistetaan, ettei pulssien menetystä esiinny; ja jopa servo-ohjainparametrien vähäistä hajontaa tai kiinnitysten löysääntyminen voidaan epäillä. Tämäntyyppinen perusteellinen tarkistus on täysin normaalia, ja vasta lopuksi mittarilla mitataan, että tietyllä akselilla on selvästi suurempi takaisku. Tämä on erityisen helppoa havaita hitsausrobotissa: alun perin saumaa seurataan hyvin tasaisesti, mutta nyt kaari alkaa olla epävakaa, kaaren reitti ei ole yhtenäinen ja sama ohjelma tuottaa joka kerta hieman erilaisen liikeradan. Joskus asiakkaat luulevat näköjärjestelmässä olevan vika, vaikka todellisuudessa on kyse vaihdelaatikon sisäisestä välistä, joka on kulunut, mikä aiheuttaa epätarkan liikkeen siirron.
ABB-robottivaihteiston kulumaa, 'takaisku' tulee yhä ilmeisemmäksi
Kaikki, jotka ovat mukana huoltotoiminnassa, tuntevat sanan "takaisku", joka tarkoittaa liitoksen välistä tyhjää tilaa. Moottoripuoli pyörii selvästi, mutta mekaanisen puolen on odotettava hieman tyhjäkäyntimatkaa ennen kuin se liikkuu. Uuden robotin liitokset ovat erinomaisen tiukat, mutta kun vaihteiston sisällä olevat planeettavaihteet ja laakerit kuluvat pitkän ajan kuluessa, hampaiden välinen välys kasvaa, laakerit löystyvät ja hammasparin tarkkuus heikkenee. Tällöin robotti alkaa näyttää toistuvia sijaintitarkkuusvirheitä, radan poikkeamia sekä hieman värähtelyä kiihdytyksen ja hidastuksen aikana. Vaikein asia on, että tämä tila ei aluksi ole erityisen vakava, ja monet ihmiset voivat jopa selvitä muutaman kuukauden ajan, mutta kun tietyn akselin kuluminen ylittää kynnysarvon, heikkeneminen etenee hyvin nopeasti – ensimmäiset kaksi viikkoa saattavat olla vain hieman epätarkkoja, ja sitten yhtäkkiä ilmoitetaan törmäyksestä tai ylikuormituksesta.
Robotin nivelissä alkaa kuulua "rätinää", itse asiassa jo erittäin vaarallista!
Kun robotti toimii normaalisti, sen ääni on hyvin tasainen: sellainen hiljainen, pyörivä moottorin ääni yhdistettynä erinomaisen sileään mekaaniseen ääneen. Kun kuitenkin vaihteisto alkaa olla ongelmissa, ääni muuttuu välittömästi: siihen sekoittuu metallien kitkaa kuvaava sisäinen hiskuminen tai napauttavia ääniä – 'nap, nap, nap, nap' – ja jarrutuksen ja kiihdytyksen aikana voidaan kuulla jopa hiljaa ääntä; kun laittaa käden nivelille, voi tuntea sisällä jotain kopisevan. Monet vanhat tuotantolinjan käyttäjät sanovat: "Tämä robotti ei viime aikoina kuulu oikealta." Kun kuulet tällaista puhetta, älä viivyttele, sillä tässä vaiheessa on suuri todennäköisyys, että hammaspyörät ovat jo naarmuuntuneet, laakerikotelo on vaurioitunut tai rasva on menettänyt tehot, mikä aiheuttaa suoran metallin kosketuksen metalliin. Jos tätä jatketaan, pieni kuluminen kehittyy pian hammaspyörien väliseksi kovaksi puristukseksi, ja kun hammashampaat ovat kerran puristuneet, koko vaihteisto on käytännössä romuttu.
Sillä sitten, olemme nähneet liian monta vaihteiston ongelmaa työpajassa; itse asiassa juurisyy on voitelussa. Monet tehtaat ajavat robotteja joka päivä, ja voitelu ja huolto tehdään erityisen epämuodollisesti, erityisesti joissakin vanhoissa tuotantolinjoissa. Rasvan lisäysjakso on pitkään ollut riippumaton öljysulkkimien ikääntymisestä, eikä kukaan kiinnitä huomiota siihen, näkeekö liitokset vuotavan öljyä pyyhkäisyssä jatkuvasti käytettävänä, eikä rasvaa, joka on sekoittunut vesihöyryyn, pölyyn tai metallijauheeseen, pidetä huolta siitä, että sitä käytetään edelleen normaalisti. Pitkän ajan aikana voiteluolosuhteet heikentyvät, mikä johtaa välittömästi kitkan nousuun, lämpötilan nousemiseen ja hampaan pinnalla olevan öljykalvon kyvyttömyyteen säilyä, minkä seurauksena alkaa poikkeava kulumisilmiö. ABB-vaihteistot ovat itse asiassa erinomaisen tarkkoja, ja niiden hammasparin ja laakerien välinen varaus on erityisen pieni, mikä tekee niistä todella vaativia voitelun suhteen. Kun rasva muuttuu laimeaksi, kuivuu tai saastuu, kulumisnopeus kasvaa eksponentiaalisesti. Joissakin vaihteistoissa on niin kuumaa koskettaa, mikä on usein merkki siitä, että voitelu on täysin epäonnistunut ja öljy ei ole enää kyennyt täyttämään suojaavaa tehtäväänsä.
Lämpötila on melko havainnollinen visuaalinen viite.
Voit yrittää tuntea kunkin akselin liitosten lämpötilaa sen jälkeen, kun robotti on ollut käynnissä jonkin aikaa. Normaalitilanteessa lämpötilan nousu on suhteellisen vakaa, eikä yksikään liitos kuumene äkkiä huomattavasti enemmän kuin muut. Erityisesti suurta kuormaa kantavat liitokset, kuten J2 ja J3, voivat olla poikkeuksellisen kuumia pitkän ajan – tämä viittaa useimmiten liialliseen sisäiseen kitkaan, riittämättömään voiteluun, vaurioituneisiin laakeriin tai ylikuormitukseen. Monet vaihteistot ovat hiljaa käyneet ”korkeaa kuumetta” pitkän aikaa ennen kuin ne lopulta lukkiutuvat. Siksi yhä useammat tehtaat alkavat säännöllisesti käyttää lämpökameroiden avulla koko robottilinjan liitosten lämpötilojen tarkastusta – tämä menetelmä on todella tehokas, ja monet ongelmat voidaan havaita etukäteen lämpötilan perusteella ilman, että joudutaan odottamaan robottihäiriötä.
ABB-robotit alkavat ravistua, ja usein ongelma ei ole enää pieni!
Voit huomata koko käden värähtelyn hieman kiihdyttäessä, ja sen jälkeen se värähtelee muutaman kerran heti pysähtyessään; lisäksi liike ei ole pyöreä ja sileä korkealla nopeudella, vaan tuntuu hieman epäsäännöltä ja nurkikkaalta. Monet ihmiset ajattelevat, että servosäätöä ei ole säädetty oikein, mutta jos varmistat, että enkooderi ei ole ongelma, moottori ei ole ongelma ja parametreja ei ole muutettu, on todennäköisintä, että vähentimen sisäinen jäykkyys ei ole riittävä. Tämä pätee erityisesti RV-vaihteistoja käyttäviin nivelihin, joissa värinä ilmestyy ja katoaa välittömästi, kun sykloidivaihteiston ja laakerien kulumisesta aiheutuu värinää, ja sen piilottaminen tulee yhä vaikeammaksi.
Sitten on vielä toinen ongelma, joka on erityisen helppoa huomata väärin – öljyn vuodot.
Olen nähnyt liian monta tehdasta, joissa heti kun he näkevät öljyrenkaan vuotavan ABB-robottien liitoksesta, heidän ensimmäinen reaktionsa on ottaa liina pyyhkiäkseen sen pois ja sanoa: "Kaikki on kunnossa, se toimii edelleen." Tosiasiassa öljyn vuoto kertoo sinulle käytännössä, että tiivisteet ovat rapistuneet, öljy vuotaa ulos ja ulkopuolinen lika saattaa päästä myös sisään. Vaihteistot pelkäävät eniten öljyn puutetta, erityisesti niissä tapauksissa, joissa ne pyörivät jatkuvasti 24 tuntia vuorokaudessa; rasvausketju katkeaa ja kulumisnopeus nousee välittömästi. Monia vaihteistoja voitaisiin korjata, mutta koska pitkäaikaisia öljyn vuotoja ei ole otettu vakavasti, ne kuluvat lopulta kokonaan sisältä päin, ja vaihteiston voi korvata vain kokonaisuudessaan.
Tässä voit kysyä, miksi monien tehtaalla valmistettujen ABB-robottien vaihteistot alkavat kertyä ongelmia jo muutaman vuoden käytön jälkeen? Itse asiassa tämä on melko normaalia. Teollisuusrobotit ovat itse asiassa korkeataajuutta käyttäviä koneita: hitsausrobotit heiluvat koko päivän ajan, käsittelürobotit käynnistyvät ja pysähtyvät jatkuvasti sekä kiihdyttävät ja hidastavat, raskas paletointirobotti toimii pitkään täydellä kuormalla korkealla nopeudella, ja työkalukoneiden lataus- ja purkurobotit suorittavat tuhansia käyttökertoja päivässä – vaihteisto on siis jatkuvasti alttiina iskuille ja vaihtuville jännityksille. Ei ole väliä, kuinka hyvää ABB:n laatu onkaan: mekaanisten komponenttien kulumisesta ei voi päästä vapaaksi, sillä se on fysikaalinen laki. Erityisesti ne robotit, jotka toimivat koko vuoden ajan nimellisen kuorman ylärajalla, kokevat vaihteiston elinikänsä merkittävästi lyhentyneen.
Monet ihmiset miettivät, pitäisikö vaihteisto korjata vai vaihtaa uuteen.
Kokemuksemme mukaan, jos takaisku on lisääntynyt vain hieman, jos kuuluu satunnainen kolaus tai jos öljysulut alkavat vuotaa, joissakin tapauksissa on mahdollista yrittää korjata niitä käsittelystä, jossa laakerit ja öljysulut hoituvat sekä esikuorma säädellään uudelleen. Jos kuitenkin tarkkuus on menetetty merkittävästi, sisäiset vaihteet ovat jännittyneet, värinä on niin voimakas, että koko käsivarsi ravistuu, laitetta on käytetty pitkään korkeassa lämpötilassa tai sen purkamisen yhteydessä havaitaan, että sisällä on runsaasti rautajauhetta, suurin osa tapauksista vaatii kustannustehokkaammin suoraan uuden vaihteiston vaihtamisen. Kun robotti yllättäen lakkaa toimimasta vaihteiston pysähtymisen vuoksi, tappiot lasketaan tunneissa tai jopa minuuteissa, ja verrattuna tuotantolinjan pysähtymisen kustannuksiin vaihteiston oma hinta on todellakin mitätön.
Vasta hiljalleen ymmärrämme tätä päättelyä, ja nyt yhä useammat tehtaat eivät odota vian ilmestymistä ennen korjausta, vaan ryhtyvät aktiivisesti ennakoivaan huoltoon. Värähtelyjä mitataan säännöllisesti, lämpökameralla tarkastellaan lämpötilajakaumaa, mittalaitteella tarkistetaan takaiskuksen muutoksia, seurataan liikeradan tarkkuuden kehitystä ja kuunnellaan uusia melutaajuuksia käytön aikana. Olemme vähitellen tienneet, että ABB Roboticsin vaihteisto antaa riittävästi varoituksia täydellisen vian ilmetessä – vain aiemmin kukaan ei ole järjestelmällisesti tarkannut niitä. Aikaisempi havainto merkitsee alhaisempia huoltokustannuksia, ei suunnittelematonta käyttökatkoa, ei yhtäkkaista katkeamista keskellä yötä ja myös moottorin ja enkooderin mukana vetäytymisen aiheuttaman toissijaisen vaurion välttämistä. Siksi monet nykyaikaiset automaatiolinjat sisällyttävät nyt robottivaihteistojen tilan säännöllisiin tarkastus- ja valvontasuunnitelmiinsa.
