Mikä on ABB-robottivaihteisto?
Ihmiset puhuvat yleensä teollisuusrobotteista ja keskustelevat suusta suuhun siitä, miten säätää ohjainta, miten ohjelmoida ja miten saada robotti seuraamaan tiettyä rataa – näistä näkyvistä ja konkreettisista asioista. Mutta jos viibit pitkään työpajassa, ymmärrät todella, että robotin liike – onko se sujuvaa vai ei – juurtuu itse asiassa sen mekaaniseen runkoon ja luurankoon. Tämän rungon tärkein ja helposti huomauttamaton osa on vaihteisto. 
Mitä tämä komponentti tekee robotissa?
Käytetään hyvin karkeaa analogiaa. Moottori pyörii kovaa, swiisht, mutta jos haluat, että se kantaa suoraan sataa tai kahdeksankymmentä puntaa painavia hitsauskiinnikkeitä tai kiinnitysosia, sillä ei ole tarpeeksi voimaa – se ei yksinkertaisesti kestä sitä. Toisaalta, kun robotti toimii, vaaditaan tasaisen voimakasta toimintaa: nopeus ei ole ratkaiseva, mutta voiman tulee olla riittävä ja pysähtymisasennon tulee olla tarkka jopa hiuksen tarkkuudella.
Nämä kaksi tarvetta ovat täysin sekaisin. Vaihteisto sijaitsee tämän "käännöksen" ja "muunnoksen" keskellä: se hidastaa moottorin älyttömän nopeaa pyörimisnopeutta, samalla kun se vahvistaa voimaa ja varmistaa, että moottorin teho siirtyy oikeaan paikkaan. Ilman vaihteistoa moottori olisi suoraan kytketty robottikäsien ja -jalkojen liikkuvien osien kanssa, ja robotti joko nykähtelisi epäsäännölisesti tai romahtaisi kokonaan.
Jos olet purkenut ABB-robottia ja tarkastanut sen käsivartta, vaihteistot löydät suuresta niveltyksestä alaosassa, siitä kohdasta, jossa iso käsivarsi yhdistyy kaikkiin muihin käsivarsiin, sekä pienistä rannenivelistä, jotka voivat kiertää ympäri. Suuret ja pienet niveltykset eivät ole sama asia: suurten niveltysten tulee olla vankkoja ja kestäviä, jotta ne pystyvät kantamaan suurta kuormaa, kun taas pienien niveltysten tulee olla ilman välystä ja tarjota tarkka ohjaus.
Työpajoissa käytetään useita eri vaihteistotyyppejä.
Yksi vaihteistoista on nimeltään RV-vaihteisto, jonka joissakin kutsutaan sykloidipyöräksi. Tämä laite on vankka ja yleensä sijaitsee robottien alaosassa ja käsivarsessa, siellä, missä vaaditaan suurta voimaa. Se erottaa itsensä valmistusvaikeutensa ja riittävän jäykkyytensä ansiosta: voit saada robotin heilumaan päivittäin vasaralla kuin käsittellessä sitä paikallisessa hitsauksessa tai muissa raskaisissa tehtävissä, ja se kestää kuormaa.
Toinen vaihteisto on nimeltään harmoninen vaihteisto, ja sen toimintaperiaate on täysin erilainen. Sen sisällä on joustava pyörä, joka toimii joustavan muodonmuutoksen avulla, mikä mahdollistaa lähes nollan suuruisen välyksen, korkean tarkkuuden ja pienet mitat. Jos tarkastelet robottikäsien ranneosia, jotka ovat joustavia kuin ihmisenkäsi, niissä käytetään pääasiassa tätä vaihteistoa. Tarkat tehtävät, kuten kuivat kokoonpanot ja pienien osien käsittely, perustuvat tämän vaihteiston tarjoamaan tarkkuuteen.
On myös planeettavaihteisto, joka on kompromissivalinta: se on tiukka rakenteeltaan ja tehokas, ja sitä voidaan tavata joissakin kustannusherkillä sovelluksissa tai sellaisissa apuakseleissa, joissa tarkkuusvaatimukset eivät ole erityisen korkeat.
Jos vaihteisto alkaa menettää kärsivällisyyttään, robotti ei suorita tehtäväänsä.
Tehtaalla tapahtuu paljon asioita, jotka päätyvät väärään paikkaan.
Esimerkiksi robotin tarkkuus heikkenee sen edetessä. Aikaisemmin se asetti osat tiukkaan istuviksi, mutta nyt se on aina hieman epätarkka, riippumatta siitä, onko ohjelmaa säädetty tai nollapistettä uudelleenkalibroitu. Tässä tapauksessa on todennäköistä, että vaihteiston sisäinen varaus on kasvanut. Välissä on aukko hammaspyörissä, ja kun komennat sitä liikkumaan kyseiseen asentoon, se värähtelee hieman, ja todellinen ero kasvaa.
Toinen ilmiö on, että robotti liikkuu hyppäyksittäin, ja se näyttää silmällä katsoen epävakaalta eikä liiku enää yhtä sileästi kuin aiemmin. Tämä johtuu useimmiten epätasaisesta kulumisesta sisällä tai siitä, että voiteluaine ei toimi oikein – esimerkiksi kuivahieronta.
Alun perin robotti toimi hiljaa, mutta nyt se naputtaa ja surisee kuin kattilapannu. Tämä ääni on hänen huutoaan apua, ja laitteen sisällä olevat laakerit tai hammaspyörät ovat varmasti ongelmassa.
Liikkeessä on enemmän suoria, aiemmin liikkuvia osia, nyt hälytys käynnistyy, ja robotti tuntuu heikommalta. Tämä tarkoittaa, että voimansiirron tehokkuus on laskenut huomattavasti ja energiaa kuluu vaihteistossa.
Yleisimmät kenttätilanteet
No niin, kerron muutamia tilanteita, joihin olette varmasti tuttuja. Asiakas soittaa ja sanoo: «Robottini piste, joka aiemmin oli oikein, on nyt kokonaan väärässä paikassa – poikkeama on pienempi kuin hiukkasen paksuinen, mikä on ärsyttävää.» Monien ensimmäinen reaktio on ohjelman menettäminen tai robottikäsivarsen törmäys, mutta todennäköisemmin ongelmana on liian suuri vaihteiston välys. Toinen yleinen ongelma on öljyn vuoto: öljypisaroita roiskuu liitosten alapuolelta ja lattialle muodostuu läiskä. Tämä johtuu todennäköisesti öljysiitäimen ikääntymisestä; pitkäaikainen öljyn vuoto johtaa siihen, että vaihteiston sisällä tapahtuu kuivahikoitumista ja pientä vikaa voidaan jättää huomiotta, kunnes se kasvaa merkittäväksi korjaustehtäväksi. Kolmas mahdollinen oire on liitosten kuumeneminen: ne tuntuvat paljon kuumemmilta kuin normaalisti, mikä johtuu joko liian suuresta kuormituksesta tai voitelun epäonnistumisesta, jolloin vaihteiston sisällä tapahtuu kitkaa.
Milloin vaihdan vaihteiston?
Monet johtajat eivät voi sallia itselleen tätä, joten he harkitsevat sen pitämistä käytössä vielä jonkin aikaa pidempään. Mutta rehellisesti sanottuna tarkkuus on laskenut merkittävästi, värinä tunnetaan käsillä, melu on niin voimakasta, että vieressä olevat ihmiset kääntyvät katsemaan, öljyn vuotoa ei saada pysäytettyä ja lämpötila on poikkeavan korkea. Näistä viidestä varoitussignaalista riittää kaksi, jotta vaihteiston vaihto olisi tehtävä välittömästi. Lisäviivästys voi johtaa siihen, että vaihteiston osat putoavat moottorin tai enkooderin sisään ja aiheuttavat laajamittaisia vaurioita, jolloin huoltokustannukset ylittävät vaihteiston hinnan.
Käyttääkö meidän robottiemme vaihteisto samaa vaihteistoa kuin tavallisissa laitteissa?
Se ei ole sama asia. Tavallisen laitteiston vaihteistoissa pieni välys ei haittaa, ja niitä voidaan käytännössä käyttää suoraan. Robotit eivät voi tehdä niin. Jos välys on hieman suurempi, työkalupään poikkeama kasvaa useiksi millimetreiksi. Siksi robotin vaihteiston takaiskuvaatimus on erittäin alhainen, ja toistettavuuden on pysyttävä vakiona koko elinkaaren ajan, joten tässä kohdassa ei ole sijaa epäselvyydelle.
