Wat is een ABB-robotversnellingsbak?
Mensen praten meestal over industriële robots en bespreken vooral hoe de controller moet worden afgesteld, hoe geprogrammeerd moet worden en hoe de baanbeweging moet worden uitgevoerd — dat zijn zaken die zichtbaar en tastbaar zijn. Maar als je lang genoeg in de werkplaats werkt, begrijp je dat de werkelijke oorzaak van een robot die ongelijkmatig, onvloeiend of onstabiel beweegt, eigenlijk ligt in zijn mechanische lichaam: het skelet. Het belangrijkste en vaakst over het hoofd gezien onderdeel van dit lichaam is de versnellingsbak. 
Wat is de functie van dit onderdeel in een robot?
Laten we een zeer eenvoudige vergelijking gebruiken. De motor draait razendsnel — woesh — maar als deze direct honderd of tachtig pond aan laspennen of -bevestigingen zou moeten dragen, heeft hij daar niet genoeg kracht voor; het lukt gewoon niet. Aan de andere kant vereist het werk van de robot een constante, stabiele kracht: de snelheid is minder belangrijk dan de kracht zelf, maar de positie waarop de robot stopt, moet uiterst nauwkeurig zijn — tot op een fractie van een millimeter.
Deze twee behoeften zijn volledig verward. De versnellingsbak bevindt zich in het midden van deze ‘vertaling’ en ‘omzetting’ van het werk: de motor draait met die stom snelle, stom hoge snelheid, terwijl de kracht wordt vergroot en tegelijkertijd moet worden gewaarborgd dat het vermogen van de motor op de juiste plaats wordt overgebracht. Zonder deze versnellingsbak zou de motor direct met de armen en benen zijn verbonden, waardoor de robot ofwel oncontroleerbaar zou schokken of volledig zou instorten.
Als u een ABB-robot hebt gedemonteerd en langs de arm naar beneden bent gegaan, vindt u de versnellingsbakken in het grote gewricht aan de basis, op de plek waar de grote arm en de twee kleinere armen met elkaar zijn verbonden, en in de kleine gewrichten van de pols die kunnen draaien. De grote en de kleine gewrichten zijn niet hetzelfde: de grote gewrichten moeten stevig en duurzaam zijn om een zware last te kunnen dragen, terwijl de kleine gewrichten vrij van speling moeten zijn en zeer nauwkeurig moeten werken.
Verschillende soorten versnellingsbakken worden veelal gebruikt in de werkplaats.
Een soort versnellingsbak wordt RV-versnellingsbak genoemd, en sommige mensen noemen hem ook cycloïdale pinwielversnellingsbak. Dit is een massief onderdeel dat meestal in de basis en het armgedeelte van robots is geplaatst, op plaatsen waar grote krachten optreden. Kenmerkend is zijn weerstand tegen vervaardiging en voldoende stijfheid: u kunt de robot dagelijks zwaaien met een hamerachtige beweging of zware taken zoals puntlassen uitvoeren, en hij kan deze belastingen dragen.
De andere soort heet harmonische versnellingsbak, en werkt volledig anders. Deze bevat een flexibele tandkrans die via elastische vervorming aandrijft, waardoor de speling bijna nul kan zijn, wat hoge precisie en een compacte bouwvorm oplevert. Kijk eens naar de polsgedeelten van robots: ze zijn vaak net zo behendig als een menselijke hand, en daar wordt meestal deze versnellingsbak gebruikt. Voor droge assemblage- en fijnmontagetaken, zoals het vastpakken van kleine onderdelen, is deze nauwkeurigheid van de ‘hand’ essentieel.
Er bestaat ook de planetaire versnellingsbak, een compromisoplossing: compact en efficiënt, en daarom te vinden in sommige kostengevoelige toepassingen of bij hulpassen waar de eisen op het gebied van precisie minder streng zijn.
Als de versnellingsbak zijn zelfbeheersing verliest, zal de robot zijn taak niet meer goed uitvoeren.
Er gebeuren veel dingen op de productieterrein die uiteindelijk op de verkeerde plaats terechtkomen.
Bijvoorbeeld: de nauwkeurigheid van de robot neemt geleidelijk af. Vroeger plaatste hij de onderdelen precies op hun plaats, maar nu zit hij altijd iets naast de doelpositie, ongeacht of het programma is aangepast of het nulpunt opnieuw is gekalibreerd. In dit geval is het waarschijnlijk dat de speling in de versnellingskast is toegenomen. Er is een klopping tussen de tandwielen en wanneer u de robot opdracht geeft naar die positie te gaan, trilt of wiebelt hij een beetje, waardoor het werkelijke verschil groter wordt.
Een ander symptoom is dat de robot met schokken beweegt en er met het blote oog wankel uitziet, en minder soepel werkt dan vroeger. Dit wordt meestal veroorzaakt door ongelijkmatige slijtage binnenin of door een onvoldoende werkende smeermiddel, wat leidt tot droog schuren.
De oorspronkelijke robot werkte stil; nu maakt hij klikkende en brommende geluiden, alsof hij in een pan staat te sudderen. Dit geluid is een noodkreet: de lagers of tandwielen binnenin hebben duidelijk een probleem.
Er zijn meer directe problemen: eerder kon het betreffende deel nog bewegen, nu gaat het alarm af en voelt de robot minder krachtig aan. Dit betekent dat het transmissie rendement sterk is gedaald en dat energie wordt verbruikt in de versnellingsbak.
De meest voorkomende scenario's op locatie
Kom op, laat ik u een paar scenario's noemen waarmee u ongetwijfeld bekend bent. De klant belt en zegt: 'Mijn robot wijkt nu bij alle punten af die eerst precies juist waren — niet meer dan een haarbreedte, maar het is wel erg vervelend.' Veel mensen denken als eerste dat het programma verloren is gegaan of dat de robot tegen een object is gebotst; in feite is de kans groot dat de speling in de versnellingsbak te groot is. Een ander veelvoorkomend probleem is olielekkage: olie druppelt uit de gewrichten en vormt op de vloer een plas. Dit wordt meestal veroorzaakt door veroudering van de olieafdichting; langdurige olielekkage leidt tot droogloop en binnenin ontstaat droog slijtage, waardoor kleine problemen zich ontwikkelen tot een grote reparatie. Ook kan men merken dat de gewrichten heet aanvoelen — veel warmer dan normaal — wat duidt op een te hoge belasting of een tekort aan smering, waardoor er binnenin wrijving optreedt.
Wanneer moet ik mijn versnellingsbak vervangen?
Veel bedrijfsleiders kunnen zich dat niet veroorloven, dus overwegen ze om de versnellingsbak nog wat langer te blijven gebruiken. Maar eerlijk gezegd is de precisie aanzienlijk gedaald: de trillingen zijn met de hand voelbaar, het geluid is zo hard dat mensen naast hen hun hoofd draaien om te kijken, de olielekkage kan niet worden gestopt en de temperatuur is abnormaal hoog. Zodra er twee van deze vijf signalen aanwezig zijn, moet u direct handelen. Verdere uitstel is riskant: als tandwielfragmenten uit de motor of encoder losschieten en rondvliegen, stijgen de onderhoudskosten ver boven de prijs van een nieuwe versnellingsbak.
Is de versnellingsbak die in onze robots wordt gebruikt dezelfde als die welke in gewone apparatuur wordt gebruikt?
Het is niet hetzelfde. Bij de versnellingsbak van gewone apparatuur doet een klein speling er weinig toe; bijna elke versnellingsbak kan hiermee omgaan. Robots kunnen dat niet. Als de speling iets groter is, wordt de afwijking van de gereedschapskop vergroot tot enkele millimeters. Daarom is de eis voor speling bij een robotversnellingsbak zeer laag en moet de herhaalbaarheid gedurende de gehele levensduur stabiel blijven, zodat er op dit punt geen ruimte is voor onduidelijkheid.
