Bagaimana Mengenal Pasti Gearbox Robot ABB yang Sudah Haus Sebelum Ia Rosak?
Kami telah melihat kejadian ini berulang kali di lapangan selama bertahun-tahun. Robot ABB di lini pengeluaran sebelumnya berfungsi dengan baik, tetapi tiba-tiba suatu hari, kimpalan mulai menyimpang dari trajektori yang sepatutnya, gerakan satu demi satu menjadi tidak stabil, dan akhirnya mencapai tahap serius sehingga memicu amaran dan mematikan sistem secara automatik—seluruh lini pengeluaran pun terhenti begitu sahaja. Semua orang sibuk menyelesaikan masalah: menyemak program, memeriksa enkoder, memeriksa perkakasan, dan akhirnya membongkar unit—hanya untuk mendapati bahawa kotak gear sebenarnya telah rosak sejak lama, tetapi tanda-tanda kecil itu tidak diperhatikan oleh sesiapa.
Terutamanya bagi robot yang digunakan dalam kerja kimpalan, pemindahan bahan, pemuatan dan penyahmuatan, serta pengepresan, putaran berterusan pada beban tinggi dalam jangka masa panjang akan menyebabkan kotak gear jarang sekali runtuh secara tiba-tiba tanpa amaran. Sebenarnya, kotak gear tersebut biasanya memberikan amaran awal—seperti ‘hai’—untuk waktu yang agak lama sebelum kegagalan berlaku; namun, banyak bengkel terbiasa menganggapnya sebagai ‘mesin lama memang begitu’ dan membiarkannya berterusan. 
Kali pertama ramai orang menyedari suatu masalah ialah apabila robot itu “tidak sejituk seperti dahulu.”
Itu benar-benar tanda awal yang paling biasa. Yang menariknya ialah jurutera medan hampir tidak pernah memikirkan gearbos sebagai perkara pertama. Urutan penyelidikan masalah mereka sering kali adalah: pertama-tama mencurigai bahawa TCP tidak dibias, sama ada seseorang telah menyentuh pistol; kemudian pergi memeriksa program untuk melihat sama ada titik-titik tersebut betul; seterusnya memeriksa enkoder untuk memastikan tiada kehilangan denyutan; dan malah mencurigai bahawa parameter servo tidak berubah atau kelengkapan tidak longgar. Satu pusingan pemeriksaan seperti ini adalah sangat biasa, dan akhirnya barulah menggunakan meter untuk menguji—dan didapati bahawa jarak main bebas (backlash) pada satu paksi tertentu jelas lebih besar. Ini terutamanya mudah dilihat pada robot kimpalan: pada mulanya sambungan lasan berjalan sangat lancar, tetapi kini mula muncul ketidakstabilan lengkung busur, lintasan busur tidak seragam, dan dengan program yang sama, trajektori setiap kali dijalankan menunjukkan sedikit sisihan kecil. Kadang-kadang pelanggan berpendapat bahawa terdapat masalah dengan sistem penglihatan, tetapi sebenarnya ia disebabkan oleh pengikisan kelegaan dalaman gearbos, sehingga pemindahan tindakan tidak mengikut gerakan lengan.
Keausan kotak gear robot ABB, "backlash" akan menjadi semakin ketara
Sesiapa sahaja yang terlibat dalam penyelenggaraan sudah pasti akrab dengan istilah "backlash", yang bermaksud terdapat suatu jarak atau celah pada sambungan. Bahagian motor jelas berputar, tetapi bahagian mekanikal perlu menunggu sebentar untuk menampung perjalanan bebas sebelum ia bergerak. Sambungan pada robot baharu ini sangat ketat, namun setelah gear planet dan galas di dalam kotak gear haus dalam jangka masa yang lama, jarak antara gigi menjadi lebih besar, galas juga menjadi longgar, dan ketepatan penggirikan berkurangan; akibatnya robot mula menunjukkan ketidakjituhan penentuan kedudukan berulang, pesongan lintasan, serta sedikit goyangan semasa pecutan dan nyahpecutan. Perkara yang paling mengganggu ialah keadaan ini pada mulanya tidak begitu serius—ramai orang malah masih boleh menggunakannya selama beberapa bulan—tetapi sekali kehausan pada salah satu paksi melebihi ambang batas, kemerosotannya berlaku sangat pantas: mungkin dua minggu pertama hanya sedikit tersesat, kemudian tiba-tiba sistem melaporkan perlanggaran atau beban berlebihan.
Sambungan robot mula "berbunyi", sebenarnya sudah sangat berbahaya!
Apabila beroperasi secara normal, bunyi robot sangat sekata—iaitu bunyi motor berdengung yang halus disertai bunyi mekanikal yang sangat lancar. Namun, apabila kotak gear mula mengalami masalah, bunyi tersebut serta-merta berubah dan bercampur dengan desisan geseran logam atau bunyi 'klik klik klik klik'. Ketika pecutan dan nyahpecutan, bahkan boleh didengari bunyi rendah; jika tangan diletakkan pada sambungan, terasa seperti ada sesuatu yang berketuk di dalamnya. Ramai operator lama di lini pengeluaran akan berkata, "Robot ini akhir-akhir ini bunyinya tidak betul." Apabila anda mendengar kenyataan sedemikian, jangan ditangguhkan lagi, kerana pada ketika ini kemungkinan besar gear telah tergores, sangkar bebola telah rosak, atau gris telah gagal menyebabkan logam bersentuhan secara langsung. Jika operasi ini diteruskan, haus ringan akan cepat berkembang menjadi 'gigitan keras' antara gear, dan sekali gigi tergigit, keseluruhan pengurang hampir pasti perlu dibuang.
Berbicara tentang hal ini, kami telah melihat terlalu banyak masalah gearbos di bengkel; sebenarnya, akar permasalahan terletak pada pelinciran. Banyak kilang mengoperasikan robot setiap hari, tetapi proses pelinciran dan penyelenggaraan dilakukan secara sangat tidak formal—terutamanya pada beberapa lini pengeluaran lama. Kitaran penambahan gris telah lama diabaikan tanpa mempertimbangkan penuaan pada segel minyak; tiada siapa yang memperhatikan kebocoran minyak di sambungan-sambungan—minyak tersebut terus menitis apabila dilap, dan gris yang bercampur dengan wap air, habuk atau serbuk logam tetap digunakan seperti biasa. Dalam jangka masa panjang, keadaan pelinciran menjadi semakin buruk, menyebabkan geseran dalaman meningkat ketara, suhu pun naik seterusnya, dan lapisan minyak pada permukaan gigi tidak mampu bertahan lagi—maka bermulalah kausan tidak normal. Pengurang ABB sendiri mempunyai ketepatan yang sangat tinggi; jarak antara gigi yang bersambung dan jarak longgar pada bantalan sangat kecil, sehingga tuntutan terhadap pelinciran juga sangat ketat. Sekali sahaja gris menjadi cair, kering atau tercemar, kadar kausan akan meningkat secara eksponen. Sebilangan gearbos menjadi panas apabila disentuh—ini sering kali merupakan isyarat bahawa pelinciran telah gagal sepenuhnya dan minyak sudah lama tidak mampu menjalankan fungsi perlindungannya.
Perkara suhu ini merupakan petunjuk visual yang cukup jelas.
Anda boleh cuba merasakan suhu sendi pada setiap paksi selepas robot beroperasi selama beberapa ketika. Dalam keadaan normal, kenaikan suhu adalah relatif stabil, dan satu sendi tidak akan tiba-tiba menjadi jauh lebih panas berbanding sendi lain. Khususnya untuk sendi yang menanggung beban besar seperti J2 dan J3, jika ia menjadi terlalu panas secara tidak normal dalam tempoh yang lama, kemungkinan besar disebabkan oleh geseran dalaman yang berlebihan, pelinciran yang tidak mencukupi, bantalan yang sudah rosak, atau operasi di atas kapasiti beban. Banyak kotak gear telah beroperasi secara senyap dalam keadaan 'demam tinggi' untuk tempoh yang lama sebelum akhirnya terkunci sepenuhnya. Oleh itu, semakin banyak kilang yang mula menggunakan imager termal secara berkala untuk mengimbas keseluruhan barisan sendi robot; teknik ini benar-benar berkesan—banyak masalah dapat dikesan lebih awal melalui perubahan suhu, tanpa perlu menunggu sehingga robot gagal beroperasi.
Robot ABB mula bergetar; dalam banyak kes, masalahnya bukan lagi ringan!
Anda mungkin melihat keseluruhan lengan bergetar sedikit ketika mempercepat, kemudian bergetar beberapa kali segera setelah berhenti, dan lintasannya tidak bulat serta licin ketika beroperasi pada kelajuan tinggi, dengan rasa bergerigi halus. Ramai orang akan menganggap bahawa gandaan servo belum disetel dengan betul, tetapi jika anda memastikan bahawa enkoder bukan masalah, motor bukan masalah, dan parameter tidak diubah, maka kemungkinan besar masalahnya terletak pada kekukuhan dalaman pengurang yang tidak baik. Ini terutamanya benar bagi sendi yang menggunakan kotak gear RV, di mana getaran muncul dari tiada kepada tiada sebaik sahaja roda gigi sikloid dan bantalan mula haus, sehingga semakin sukar untuk menyembunyikannya.
Kemudian, terdapat satu lagi isu yang khususnya mudah diabaikan — kebocoran minyak.
Saya telah melihat terlalu banyak kilang; sebaik sahaja mereka melihat suatu bulatan minyak yang menitis keluar dari sambungan robot ABB, tindak balas pertama mereka ialah mengambil kain untuk mengelapnya sambil berkata, "Tidak apa, ia masih boleh beroperasi." Namun, pada hakikatnya, kebocoran minyak ini secara asasnya memberitahu anda bahawa segel-segel tersebut telah rosak, minyak di dalamnya bocor ke luar, dan kotoran dari luar juga mungkin masuk ke dalam. Gearbox paling takutkan kekurangan minyak—terutamanya dalam situasi di mana ia berputar secara berterusan selama 24 jam sehari; pelinciran merupakan satu rantai, dan kadar haus serta reput akan meningkat dengan serta-merta. Banyak gearbox boleh dibaiki, tetapi disebabkan kebocoran minyak jangka panjang tidak diambil serius, akhirnya semua komponen di dalamnya haus sepenuhnya sehingga hanya boleh digantikan secara keseluruhan.
Lihat di sini, anda mungkin bertanya: mengapa banyak robot kilang ABB yang berusia beberapa tahun bermula menunjukkan masalah pada gearbosnya? Sebenarnya, jika dipikirkan dengan teliti, ini adalah perkara yang cukup normal. Robot industri sendiri merupakan jentera yang beroperasi dengan frekuensi tinggi—robot kimpalan bergerak secara berterusan sepanjang hari, robot pengendalian sentiasa mula dan berhenti serta mengalami pecutan dan nyahpecutan, manakala robot pengepalkan berat beroperasi pada kelajuan tinggi dan beban penuh dalam jangka masa panjang; lagi pun, robot pemuatan dan pembongkaran jentera peralatan berkitar ribuan kali sehari. Gearbos tersebut terus-menerus tertakluk kepada hentaman dan tegasan berselang-seli. Walaupun kualiti ABB sangat baik, haus dan rosaknya komponen mekanikal tetap merupakan hukum fizikal yang tidak dapat dielakkan oleh sesiapa pun. Terutamanya robot-robot yang beroperasi secara berterusan pada had beban kadar maksimum sepanjang tahun, jangka hayat pengurang (reducer) menjadi lebih jelas dipendekkan.
Ramai orang bergelut dengan soalan ini: adakah saya perlu membaiki atau menggantikan gearbos saya?
Pengalaman kami menunjukkan bahawa jika terdapat peningkatan sedikit sahaja dalam backlash, bunyi berderak secara berulang-ulang, atau jika segel minyak mula bocor, dalam sesetengah kes adalah mungkin untuk mencuba memperbaikinya dengan merawat bearing, segel minyak, dan menyesuaikan semula beban awal (preload). Namun, jika ketepatan telah hilang secara serius, gear dalaman telah mengalami tekanan berlebihan, getaran begitu besar sehingga seluruh lengan bergetar, operasi suhu tinggi dalam jangka masa panjang, atau selepas dibongkar didapati bahawa bahagian dalam penuh dengan serbuk besi, maka kebanyakan masa lebih ekonomikal untuk menggantinya secara langsung dengan yang baharu. Ini kerana sekiranya robot tiba-tiba berhenti beroperasi akibat kegagalan pengurang (reducer), kerugian dihitung berdasarkan jam atau malah berdasarkan minit; berbanding kos penghentian garis pengeluaran, kos pengurang itu sendiri sebenarnya sangat kecil.
Hanya kerana secara perlahan memahami logik ini, kini semakin banyak kilang tidak lagi menunggu sehingga berlaku kerosakan sebelum membuat pembaikan, tetapi mengambil inisiatif untuk menjalankan penyelenggaraan berdasarkan ramalan. Pengukuran getaran dijalankan secara berkala, kamera termal digunakan untuk memeriksa taburan suhu, alat ukur digunakan untuk memeriksa perubahan kelegaan (backlash), tren ketepatan lintasan diikuti, dan frekuensi bunyi bising baharu semasa operasi didengar. Secara beransur-ansur kita menyedari bahawa gearbos ABB Robotics, sebelum mengalami kegagalan lengkap, sebenarnya memberikan amaran yang mencukupi—hanya sahaja tiada siapa yang memeriksanya secara sistematik sebelum ini. Apabila dikesan lebih awal, kos penyelenggaraan menjadi rendah, tanpa masa henti tidak terancang, tanpa terputus secara tiba-tiba pada tengah malam, serta dapat mengelakkan kerosakan sekunder akibat tarikan motor dan enkoder. Oleh sebab itu, kini banyak laluan automasi bertaraf tinggi telah memasukkan status pengurang robot dalam rancangan pemeriksaan dan pemantauan berkala mereka.
