Hvordan identifiserer man en slitt ABB-robotgearkasse før den svikter?
Vi har sett at dette skjer for mange ganger i feltet gjennom årene. ABB-roboten på produksjonslinjen hadde fungert godt, men plutselig en dag begynte sveisekvaliteten å avvike, banen drifter, handlingene følger etter hverandre, og alvorlighetsgraden fører til en direkte alarmavslutting – hele linjen står da helt stille. Alle står i kaos og prøver å feilsøke programmet, sjekke enkoderen, sjekke verktøyene, og til slutt må roboten demonteres – bare for å finne ut at girboksen allerede lenge har vært defekt, selv om ingen tidligere la merke til de små signalene.
Spesielt for roboter som brukes til sveising, håndtering, lasting og lossing samt stansing, vil girboksen under langvarig, høybelastet, kontinuerlig rotasjon sjelden kollapse plutselig uten advarsel. I praksis gir den deg faktisk et «hei» lenge på forhånd, men mange verksteder er vant til å tenke «gammel maskin er jo slik» og lar det gå. 
Første gangen mange mennesker legger merke til et problem, er når roboten «ikke er like nøyaktig som den pleide å være.»
Det er faktisk det vanligste første tegnet. Det interessante er at feltteknikere nesten aldri tenker på girboksen som første mulighet. Feilsøkingssekvensen deres er ofte: først mistenke at TCP ikke er justert, for eksempel om noen har slått mot skuddmekanismen; deretter sjekke programmet for å se om punktene er riktige; deretter undersøke enkoderen for å se om det mangler pulser; og til og med mistenke at servoparameterne har skiftet eller at festemidlene ikke er stramme. En slik gjennomgang av vanlige feilmuligheter er helt normal, og først til slutt bruker man et måleinstrument og oppdager at spillet på en bestemt akse er tydelig for stort. Dette er spesielt lett å legge merke til på sveiseroboter: tidligere gikk sømmen veldig jevnt, men nå begynner buekontakten å bli ustabil, baneformen blir uregelmessig, og samme program gir hver gang en liten, men merkbar avvikelse i banen. Noen ganger tror kundene at det er et problem med synssystemet, men i virkeligheten skyldes det slitasje i den indre spilletoleransen i girboksen, slik at bevegelsesoverføringen ikke følger hånden nøyaktig.
Slitasje på ABB-robotgearboks, «spill» blir mer og mer tydelig
Alle som er involvert i vedlikehold kjenner ordet «spill», som betyr at det er en kløft i forbindelsen. Motorsiden roterer selvsagt, men den mekaniske siden må vente litt på en tomgående bevegelse før den begynner å bevege seg. Forbindelsene i den nye roboten er svært stramme, men etter hvert som planetgearene og leiene i girboksen slites over tid, blir tannavstanden større, leiene blir også løse, og nøyaktigheten i innengripningen reduseres. Da begynner roboten å vise gjentatte posisjonsunøyaktigheter, baneavvik og litt vibrasjon under akselerasjon og retardasjon. Det mest problematiske er at denne tilstanden ikke er spesielt alvorlig i starten – mange kan til og med klare seg i flere måneder – men når slitasjen på en bestemt akse overskrider terskelen, skjer forverringen svært raskt: De første to ukene kan det bare være et lite avvik, og så rapporterer roboten plutselig kollisjon eller overbelastning.
Robotledd begynner å «klirke», faktisk allerede svært farlig!
Når roboten kjører normalt, er lyden fra roboten veldig jevn – en slags surrende motorytter med en veldig glatt mekanisk lyd. Når gearboksen imidlertid begynner å få problemer, endres lyden umiddelbart: den blir blandet med metallfriksjonsvisking eller klikk-klikk-klikk-klikk, og ved akselerasjon og dekselerasjon kan man til og med høre en dempet lyd; om man legger hånden på leddene, kan man føle noe som banker inni. Mange erfarna operatører på linjen sier ofte: «Denne roboten lyder ikke riktig for tiden.» Når du hører slike uttalelser, bør du ikke utsette handlingen, for på dette tidspunktet er det svært sannsynlig at tennene er skrapt, at lagerrammen er skadet eller at smøret har mistet sin virkning, slik at metall kommer i direkte kontakt med metall. Hvis man fortsetter å kjøre på denne måten, vil den lette slitasjen snart utvikle seg til en hard kjeft mellom tennene, og når tennene først har «bitt» i hverandre, er hele reduktoren i praksis ubrukelig.
Når vi allerede nevner det, har vi sett altfor mange girproblemer i verkstedet – faktisk ligger roten til problemet i smøringen. Mange fabrikker driver roboter hver dag, og smøring og vedlikehold utføres på en svært avslappet måte, spesielt på noen av de eldre produksjonslinjene. Smøresyklusen er lenge blitt utelatt, uavhengig av aldringen til oljetettene, og ingen legger merke til om olje siver ut fra leddene – man tørker bare bort oljen og fortsetter å kjøre, mens smøret blandes med vann damp, støv eller metallpulver som vanlig. Over tid forverres smøringstilstanden, og friksjonen inni øker umiddelbart; temperaturen stiger deretter, og oljefilmen på tenneoverflaten klarer ikke lenger å holde seg, noe som fører til unormal slitasje. ABB-reduktorene er i seg selv svært presise, og både tannhjulenes inngrep og lagrenes spiller er spesielt små – dette stiller faktisk svært høye krav til smøringen. Når smøret først blir utvasket, tørt eller forurenet, øker slitasjehastigheten eksponentielt. Noen gir er så varme at de er ubehagelige å ta på, og dette er ofte et signal på at smøringen har sviktet fullstendig og at oljen lenge har vært uten beskyttende virkning.
Temperaturindikatoren er et ganske tydelig visuelt signal.
Du kan prøve å føle leddtemperaturene til hver akse etter at roboten har vært i drift en stund. Under normale forhold er temperaturstigningen relativt stabil, og ett ledd vil ikke plutselig bli mye varmere enn de andre. Spesielt for store belastede ledd som J2 og J3: hvis de er unormalt varme over en lengre periode, skyldes det mest sannsynlig for mye intern friksjon, utilstrekkelig smøring, skadede leier eller overbelastet drift. Mange girbokser har lenge kjørt «i høyfeber» uten å gi noen lyd før de faktisk låser seg. Derfor ser vi stadig flere fabrikker ta i bruk termiske kamerar for å regelmessig skanne hele linjen med robotledd – denne metoden er virkelig effektiv, og mange problemer kan identifiseres på forhånd ut fra temperaturavvik, uten at man må vente til roboten svikter.
ABB-roboter begynner å riste – ofte er problemet da langt mer alvorlig enn det virker!
Du kan se hele armen med litt skjelving under akselerasjon, og deretter skake et par ganger så snart den stopper, og banen er ikke rund og jevn ved høye hastigheter, med en fin, hakkete følelse. Mange vil tro at servoforsterkningen ikke er justert, men hvis du bekrefter at enkoderen ikke er problemet, motoren ikke er problemet, og parameterne ikke er endret, så er det i all sannsynlighet den indre stivheten i reduksjonsgeometrien som er dårlig. Dette gjelder spesielt ledd med RV-girkasser, der vibrasjonen går fra ingen til ingen så snart sykloiden og lagerne begynner å slites, og det blir stadig vanskeligere å skjule.
Deretter har vi en annen feil som er spesielt lett å overse – oljelekkasjer.
Jeg har sett for mange fabrikker som, så snart de ser en oljesirkel som siver ut fra en leddforbindelse på ABB-roboter, umiddelbart tar et klut til å tørke den bort og sier «det er greit, den fungerer fortsatt». Men i virkeligheten forteller oljeløkkasjen deg i praksis at tetningene har forverret seg, slik at oljen innenfra lekker ut, og smuss fra utsiden kan også trenge inn. Gearkasser er mest redde for mangel på olje, spesielt i situasjoner der de roterer kontinuerlig døgnet gjennom, og når smøringen svikter, øker slitasjen raskt. Mange gearkasser kunne vært reparert, men på grunn av langvarig oljeløkkasje som ikke ble tatt på alvor, blir de til slutt fullstendig slitt innvendig og må erstattes som helhet.
Se her: Du kan spørre deg selv, hvorfor oppstår det problemer med girboksen på mange fabrikksmonterte ABB-roboter etter noen få år? I virkeligheten er dette ganske normalt, hvis man tenker grundig over det. Industriroboter er i seg selv maskiner som opererer med høy frekvens – sveiseroboter svinger hele dagen, håndteringsroboter starter og stopper kontinuerlig samt akselererer og deakselererer, tunge palliseringroboter kjører over lengre tid med høy hastighet og full last, og maskinværktøy for lasting og lossing gjennomgår tusenvis av sykluser daglig. Girboksen utsettes dermed konstant for støt og vekselende spenning. Uansett hvor god ABB-kvaliteten er, er slitasje på mekaniske komponenter en fysisk lov som ingen kan unnslippe. Spesielt roboter som hele året opererer ved øvre grense for nominell last, får en tydelig forkortet levetid for reduksjonsgearet.
Mange mennesker sliter med spørsmålet: Skal jeg reparere eller bytte ut girboksen min?
Vår erfaring er at hvis det bare er en liten økning i spillet, en tilfeldig klirring eller hvis oljetetningene begynner å lekke, er det i noen tilfeller mulig å prøve å reparere dem ved å behandle leiene, oljetetningene og justere forspenningen på nytt. Men hvis nøyaktigheten har gått sterkt tapt, de indre girhjulene er blitt overbelastet, vibrasjonen er så stor at hele armen rister, det har vært langvarig drift ved høy temperatur, eller hvis det ved demontering viser seg at det er jernspåner inne i enheten, er det i de fleste tilfeller kostnadseffektivt å bytte ut reduksjonsgearet med et nytt. For når en robot plutselig stopper på grunn av at reduksjonsgearet svikter, beregnes tapet per time – eller til og med per minutt – og i forhold til kostnaden ved nedleggelse av produksjonslinjen er selve kostnaden for reduksjonsgearet egentlig ubetydelig.
Bare fordi man gradvis har forstått denne resonnementet, har stadig flere fabrikker ikke ventet til det blir dårlig og deretter reparert, men tatt initiativ til prediktiv vedlikehold. Mål regelmessig vibrasjonen, bruk en termisk kamera for å se temperaturfordelingen, bruk instrumenter for å sjekke endringer i spillet, følg trenden i banenøyaktighet og lytt etter nye støyfrekvenser under drift. Vi har gradvis innsett at gearboksen til ABB Robotics gir tilstrekkelig advarsel før den går helt i stykker – det er bare at ingen tidligere har sett systematisk på dette. Å oppdage problemet tidlig betyr lavere vedlikeholdskostnader, ingen uplanlagte nedstillinger, ingen plutselige avbrudd midt på natten, og også unngå sekundær skade på motoren og enkoderen som følge av at de «dras med». Derfor inkluderer mange avanserte automatiseringslinjer nå statusen til robotreduktorene i sine rutinemessige inspeksjons- og overvåkningsplaner.
