Come risolvere l'allarme SRVO-050 del robot Fanuc?
Per chi utilizza robot industriali Fanuc, è molto probabile aver incontrato il fastidioso allarme SRVO-050 Collision Detect. Molti operatori o principianti del settore, non appena vedono questo errore comparire sullo schermo, reagiscono immediatamente pensando: «Guai, il robot ha subito una collisione!» e corrono sul posto per verificare. Ma la cosa curiosa è che, arrivati sul posto e osservato attentamente, non si vede alcun oggetto intorno al robot: né pezzi in lavorazione né altri elementi; tutto è a distanza di sicurezza, senza alcun contatto. Ancora più frustrante è il fatto che, dopo un reset, il robot riesce a compiere due o tre movimenti, ma dopo pochi passi emette nuovamente l’allarme con un «pop».
Se avete lavorato a lungo nel reparto manutenzione, vi renderete conto che questo tipo di "collisione fantasma" è in realtà più comune di un vero incidente. Se vi trovate in questa situazione, indipendentemente dal fatto che si modifichi il programma secondo la logica 3-7-21 o che si sostituisca ciecamente il motore servo, alla fine si perderà comunque molto tempo, si compiranno sforzi inutili e si spenderà una notevole somma di denaro.
Oggi, in collaborazione con la logica ufficiale di indagine di Fanuc, analizzeremo cosa sta realmente accadendo con l'errore SRVO-050 e come individuare passo dopo passo il vero responsabile nel caso in cui il robot non abbia subito alcuna collisione ma segnali comunque un errore. 
Il robot non ha subito alcuna collisione: perché allora segnala un "rilevamento di collisione"?
Per risolvere il problema, dobbiamo innanzitutto comprendere la logica alla base di Fanuc. Il pannello di controllo Fanuc non ha occhi: come fa quindi a sapere che il robot si è scontrato? Come fa a sapere che il robot si è scontrato? Si basa sui calcoli di corrente e coppia. Quando il robot è in movimento, il sistema nell’armadio di controllo monitora costantemente quanto intensamente i motori servo di ciascun asse vengono sollecitati (cioè la coppia). Il sistema possiede un proprio modello matematico che prevede quanta forza debba essere applicata a ciascun asse, in funzione della velocità, dell’angolo e del carico attuali. Se, durante il movimento, il sistema rileva improvvisamente: «Qualcosa non va: perché il carico effettivo su uno degli assi è così tanto più elevato di quanto previsto?»
L'armadio di controllo emetterà immediatamente l'allarme: «Grave problema, potrebbe essersi verificato un impatto, e successivamente l'attrezzatura del tetto rigido verrà messa fuori uso!». Al fine di proteggere il braccio robotico, il riduttore, i motori servo e il dispositivo anteriore, il sistema interromperà istantaneamente l'alimentazione dei servoazionamenti, fermerà il robot con una frenata brusca e genererà l'errore SRVO-050.
Pertanto, l'essenza di questo allarme non è «Ho urtato qualcosa», bensì «Mi sto muovendo con troppa forza, la resistenza è stata superata». Se per qualsiasi motivo il robot percepisce una situazione come «troppo grande e pesante» o «non riesco a muovermi agevolmente», interpreterà erroneamente tale condizione come un impatto.
Si è verificato davvero un impatto? Escludiamo innanzitutto le cause più evidenti.
Anche se si verificano numerosi falsi positivi, il primo passo consiste nel valutare realisticamente la situazione. Una volta che una linea di produzione automatizzata è in funzione, il robot deve operare in sinergia con dispositivi di fissaggio, pezzi in lavorazione, macchine utensili e tende fotoelettriche di sicurezza; pertanto, talvolta anche uno scostamento di due o tre millimetri del sistema di coordinate dello strumento (TCP) può causare un lieve graffio in una determinata posizione.
Se hai appena modificato il programma, riprogrammato i punti o installato una nuova attrezzatura e riscontri questo errore, non affrettarti a sospettare subito un guasto del sistema elettrico. Ascoltami: porta il robot in modalità manuale, riduci la velocità (ad esempio al 10% o addirittura al 5%), impugna il dispositivo di insegnamento e indica leggermente, mentre tu ti accovacci vicino al robot per osservarlo con attenzione. Verifica se le apparecchiature di fissaggio sfregano contro i bordi durante l’entrata e l’uscita dalla macchina. Il tubo dell’aria è bloccato in qualche spazio morto?
Assicurati che non vi sia assolutamente alcuna interferenza meccanica rigida; esaminiamo insieme la situazione.
Nessuna collisione, ma “strozzamento”: quelle resistenze esterne nascoste.
Il fatto che un robot non urti nulla di grande all’esterno non significa affatto che funzioni correttamente da solo. Spesso sono i componenti di ricambio montati sul suo corpo a causare trascinamento.
Sul campo è possibile individuare spesso questi responsabili:
* Fascio di tubazioni troppo teso: durante la rotazione su sei assi del robot, il cavo o il tubo dell’aria avvolti all’esterno non hanno sufficiente lunghezza libera e agiscono come una fascia elastica che ostacola il movimento su tutti e sei gli assi.
* Oggetti estranei incastrati nella catena di trascinamento: la catena di trascinamento della tubazione è stata invasa da grossi frammenti di scoria da saldatura, viti o detriti, causando un movimento irregolare lungo determinati percorsi quando si incastra.
* Inceppamento interno dell'attrezzatura: ad esempio, rottura della molla all'interno di una pinza pneumatica o blocco del cilindro; anche se esternamente non sembra esserci stato alcun impatto, l'attrito meccanico interno dell'attrezzatura ha provocato un sovraccarico.
Anche se questi problemi non causano deformazioni del robot, comportano un carico eccessivo sul motore servo, portando il sistema a rilevare un superamento del valore di coppia calcolato e a generare l'errore SRVO-050. Se l'errore si verifica sempre nella stessa posizione, è consigliabile ispezionare attentamente il percorso seguito dal robot, in particolare i cavi e le tubazioni ("vestito" del robot) e le attrezzature, toccandoli uno alla volta: molto spesso il problema è visibile a occhio nudo.
Culprito facilmente trascurato: impostazione errata del carico utile (Payload).
Si tratta di un’area in cui molti tecnici esperti tendono a sottovalutare l’importanza. Come già detto in precedenza, il sistema si basa su un "modello predittivo" per determinare se si verificherà o meno una collisione, e i dati di input principali di questo modello corrispondono al carico utile che si inserisce nel sistema.
Il robot deve sapere: quanto peso è appeso al mio gomito? Dove si trova il baricentro di questo oggetto?
Facciamo un esempio pratico: si monta un gripper da 15 kg sul robot, ma nelle impostazioni del carico utile del sistema ci si risparmia il disturbo oppure si dimentica di modificarlo, lasciando il vecchio valore di 5 kg. A questo punto è tutto finito. Quando il robot si muove, i motori devono sforzarsi notevolmente per gestire i 15 kg, erogando una coppia molto maggiore di quella prevista dal sistema. Il pannello di controllo lo rileva e conclude: "No, secondo i miei calcoli non dovrei impiegare una forza così elevata per sollevare un oggetto da 5 kg! Deve aver sicuramente urtato contro un muro di cemento!" Così, scatta immediatamente un arresto brusco e implacabile.
Questo è particolarmente comune dopo l’installazione di una nuova attrezzatura, di un’ulteriore torcia, di una telecamera per la visione o di una modifica nel design dell’EOAT (strumento di fine braccio). Non essere frettoloso: cambia semplicemente l’estremità e misura nuovamente con precisione, oppure inserisci nel sistema il carico effettivo e il baricentro corretti dell’attrezzatura.
Più grande del piccolo: sovraccarico cronico
Esiste inoltre il caso di un "problema ereditato" o di una modifica della linea produttiva che rappresenta la causa radice del problema. Il robot era stato originariamente progettato per gestire pezzi da 20 kg e funzionava senza problemi. Quando la fabbrica ha introdotto un nuovo prodotto o una nuova linea di produzione, i pezzi sono diventati da 30 kg. Il robot riesce comunque a muoversi, anche se leggermente sovraccaricato, e può emettere un ronzio continuo; molti responsabili pensano: "Guardate, continua a funzionare, quindi può essere utilizzato sulla linea!"
Questo è molto grave. In questo momento il robot sta effettivamente compiendo ogni passo in uno stato di "consumo interno eccessivo": il motore e il riduttore si trovano in uno stato di elevata pressione prolungata. All'inizio potrebbe funzionare correttamente, ma con l'uso noterete che l'errore SRVO-050 viene segnalato con sempre maggiore frequenza: dapprima una volta al giorno, ora tre volte alla settimana.
Ciò significa che i componenti meccanici stanno protestando; a lungo termine, la vita utile del sistema di fissaggio, del riduttore e del motore servo crollerà drasticamente, e non sarà più risolvibile semplicemente con un reset.
Il freno di ritenuta non è completamente aperto: ogni giorno si verifica una "lotta interna" con se stesso.
Ogni asse di un robot Fanuc è dotato di un freno di ritenuta. Quando il robot sta per muoversi, il sistema invia energia al freno per aprirlo, quindi il motore riprende a ruotare. Se vi è un guasto nel circuito del freno di ritenuta, oppure se quest’ultimo è usurato o bloccato meccanicamente e non si rilascia completamente (al 100 %), la situazione diventa problematica. È come guidare un’auto con il freno a mano parzialmente inserito, pur premendo decisi sull’acceleratore per andare avanti. Il motore deve non solo vincere la resistenza del carico di lavoro, ma anche l’attrito generato dai propri freni interni. Entro pochi secondi, la coppia del servo aumenterà drasticamente e l’armadio di controllo rileverà direttamente una «collisione».
Come posso capire se ho un problema ai freni? I sintomi tipici sono: il robot si muove verso l'alto con un suono molto ovattato e molto pesante; si avverte che un determinato asse è particolarmente debole; indipendentemente dal fatto che si esegua una rotazione manuale lenta (Jog) o un funzionamento automatico, sullo stesso asse viene sempre segnalato l'errore SRVO-050. In questo caso, concentrarsi sull'ispezione della linea di comando del freno relativa all'asse e sul freno stesso.
Tensioni elevate e basse: causano un "calcolo errato" del sistema
Molte persone non riescono a immaginare come, a volte, l'armadio elettrico segnali una collisione, ma ciò avviene perché la tensione di alimentazione dell'impianto non è stabile. Quando la tensione di ingresso nell'armadio di controllo scende improvvisamente o subisce forti fluttuazioni, la tensione continua in uscita dal raddrizzatore diminuisce di conseguenza. La capacità di pilotaggio dell'amplificatore servo si riduce; per consentire al robot di mantenere la velocità e la traiettoria originarie, il sistema è costretto ad aumentare la corrente per compensare tale riduzione. Questo aumento di corrente induce l'algoritmo dell'armadio di controllo a interpretare erroneamente la coppia di interferenza come anomala, causando quindi l'errore SRVO-050.
Se l'impianto ha recentemente subito frequenti interruzioni di corrente, lampeggiamenti o se i morsetti dell'armadio di controllo risultano usurati e surriscaldati, oppure se le linee di cavo hanno più di dieci anni, potrebbe essere utile utilizzare un multimetro per misurare la tensione di alimentazione principale nel momento esatto in cui viene segnalato l'errore. Questa procedura si è dimostrata efficace negli impianti più vecchi e durante i picchi estivi di richiesta di energia.
Esclusione: si tratta davvero di un sistema servo o di un cavo difettoso?
Se hai verificato tutti gli elementi meccanici sopra indicati (interferenze, tubazioni, parametri di carico e tensioni) e hai constatato che sono tutti corretti, ma il robot continua a segnalare l’errore SRVO-050 su un asse fisso, allora dobbiamo passare all’analisi dei componenti elettrici per individuare la causa reale.
Questo indica solitamente la presenza di guasti nascosti nei seguenti punti:
* Invecchiamento di componenti interni dell’amplificatore servo, con conseguente impossibilità di rilevare correttamente la corrente.
* Interruzione interna del cavo dell’encoder o del cavo di alimentazione. A volte l’involucro del cavo appare integro, ma quando il robot viene ruotato in una determinata posizione, il filo di rame interno si spezza e il contatto diventa instabile; il sistema rileva istantaneamente l’anomalia e genera un errore.
* Connettori di feedback allentati o infiltrazione di olio e acqua.
Per la riparazione fino a questo punto, il trucco più utile è il «metodo di regolazione». Ad esempio, se l’asse uno e l’asse due del motore o le specifiche dei cavi sono identiche, provare a regolare il cablaggio nell’armadio di controllo (prestando attenzione alle operazioni professionali, effettuando un backup adeguato per prevenire malfunzionamenti improvvisi), per verificare se il guasto si trasferisce dall’asse uno all’asse due. Se il guasto segue tale trasferimento, non vi è alcun dubbio che si tratti di un problema relativo al cavo o all’amplificatore.
Un problema comune nelle macchine con oltre dieci anni di età: usura grave del riduttore
Infine, se i motori servo e i circuiti sono in buono stato, ma il robot è un "veterano di guerra" (utilizzato per sette o otto anni o anche più di dieci anni) e ha svolto a lungo operazioni di saldatura a punti, movimentazione pesante, pallettizzazione e altri compiti gravosi e sporchi, è molto probabile che l'usura meccanica abbia raggiunto il limite. Gli ingranaggi del riduttore sono usurati, i cuscinetti sono invecchiati e presentano crepe, l'olio lubrificante nero interno fuoriesce o si è trasformato in una pasta secca: tutti questi fattori provocano un forte aumento dell'attrito interno. Il robot stesso non sa di avere un problema "nell'addome": pensa soltanto "perché questo braccio e questa gamba sono così pesanti rispetto a prima?", e la manifestazione finale è rappresentata da frequenti segnalazioni errate di collisione.
Come determinare se il riduttore non funziona? Ascoltare attentamente mentre si muove verso l’alto: non si sente alcun "clic" o ronzio, né odore di attrito metallico né rumori anomali; toccare i giunti per verificare che non siano sufficientemente caldi da cuocere un uovo; oppure osservare l’accuratezza di posizionamento del robot: questa peggiora, e al momento dell’arresto il braccio del robot continua a vibrare leggermente (il gioco aumenta progressivamente). Se si riscontra anche solo uno di questi sintomi, è necessario programmare una revisione e sostituire il cambio.
Questo errore viene segnalato spesso: posso semplicemente bloccarlo o ignorarlo?
Teoricamente, è possibile premere `RESET` sul dispositivo di insegnamento e il robot continuerà a funzionare. Molte persone cercano di risparmiare denaro evitando l’arresto, purché riescano a eseguire il reset.
Ma ecco il mio consiglio: non accade più di una volta.
La prima volta che si segnala un errore, potrebbe trattarsi di un malfunzionamento esterno occasionale; se l'errore scompare dopo un reset, probabilmente non si ripresenterà. Tuttavia, se l'errore si verifica due o tre volte consecutivamente nello stesso punto, non forzare l'avvio del sistema con il coperchio superiore bloccato. In tal caso, non solo si rallenterà gravemente il ritmo della linea di produzione, ma, in caso di sovraccarico effettivo, potrebbero verificarsi il mancato rilascio del freno di ritenuta o l'usura a secco del riduttore; se si continua comunque a far funzionare il sistema per un intero giorno, si rischia di danneggiare irreparabilmente motori o riduttori dal costo di decine di migliaia di dollari.
Come prevenire quotidianamente questa "collisione fantasma"?
Come recita il vecchio detto, è meglio prevenire che curare. Per ridurre al minimo le interruzioni causate dall'errore SRVO-050 durante il funzionamento, è essenziale eseguire regolarmente la manutenzione ordinaria.
1. Modificare i parametri ogni volta che è necessario: ogni qualvolta si modifica l'attrezzatura finale o si aggiunge qualcosa, non trascurare questo passaggio e procedere immediatamente alla ricomputazione del carico utile (Payload) nel sistema.
2. Ispezione regolare del pacchetto tubazioni: verificare se le tubazioni all'interno della catena portacavi presentano segni di usura e se il tubo flessibile dell'aria mostra segni di invecchiamento, indurimento o tensione eccessiva.
3. Lubrificazione rigorosamente tempestiva: secondo le indicazioni ufficiali di Fanuc, sostituire regolarmente il grasso del riduttore e controllare la presenza di trucioli metallici nell'olio nero scaricato.
4. Manutenzione accurata dei componenti periferici: assicurarsi che non vi siano detriti sparsi nell'area di lavoro del robot e che i perni di posizionamento e i sensori induttivi sui dispositivi di fissaggio vengano puliti regolarmente, per evitare l'accumulo di scarti.
Eseguendo correttamente questi dettagli, il tasso di guasti del robot può diminuire drasticamente e sarà possibile ridurre anche il numero di turni di lavoro.
