Cum să identificați o cutie de viteze uzată pentru robot ABB înainte ca aceasta să cedeze?
Am văzut acest lucru întâmplându-se prea des în teren, de-a lungul anilor. Robotul ABB de pe linia de producție funcționase bine, dar, brusc, într-o zi, sudura a început să devieze, traiectoria s-a derutat, mișcările s-au succedat una după alta, iar gravitatea situației a condus direct la oprirea alarmei, lăsând întreaga linie complet blocată. Toată lumea stătea într-o stare de haos, încercând să identifice problema: verificau programul, codificatorul, echipamentele, iar în cele din urmă, după dezmontare, au descoperit că reductorul era defect de mult timp, doar că nimeni nu observase în prealabil acele semnale mici.
În special pentru roboții utilizați în sudură, manipulare, încărcare și descărcare, precum și în stampilare, rotația continuă sub sarcină ridicată pe termen lung face ca reductorul să cedeze rar brusc și fără avertizare. De fapt, acesta vă trimite un «salut» cu mult timp înainte, dar multe ateliere sunt obișnuite să considere această situație ca fiind normală pentru «mașinile vechi» și o ignoră. 
Prima dată când mulți oameni observă o problemă este atunci când robotul „nu mai este la fel de precis ca înainte.”
Acesta este, de fapt, cel mai frecvent prim semn. Ceea ce este interesant este că inginerii de teren aproape niciodată nu iau în considerare reductorul ca pe prima ipoteză. Secvența lor obișnuită de diagnosticare este următoarea: mai întâi suspectează că TCP-ul nu este corect calibrat, adică cineva a lovit pistolul; apoi verifică programul pentru a vedea dacă punctele sunt corecte; ulterior examinează encoderul pentru a verifica dacă nu are loc o pierdere de impulsuri; iar uneori chiar suspectează că parametrii servomotorului s-au deriva sau că dispozitivele de fixare nu sunt strânse corespunzător. O astfel de rundă completă de verificări este foarte comună și, abia la final, se folosește un aparat de măsură și se constată că jocul (backlash-ul) de pe o anumită axă este vizibil mai mare. Acest fenomen este deosebit de ușor de observat la roboții de sudură: inițial, cusătura era foarte uniformă, dar acum începe să apară o arcă nesabilă, traiectoria arcului nu mai este constantă, iar aceeași rutină de program produce, de fiecare dată, o mică deviere a traiectoriei. Uneori, clienții cred că există o problemă cu sistemul de viziune, dar, de fapt, cauza este uzurarea jocului interior al reductorului, ceea ce duce la o transmitere neuniformă a mișcării, care nu mai urmărește corect comanda.
Uzură a reductorului robot ABB, „jocul” va deveni din ce în ce mai evident
Oricine este implicat în întreținere este familiarizat cu termenul „joc”, care înseamnă că există un spațiu liber în articulație. Partea motorului se rotește evident, dar partea mecanică trebuie să aștepte o mică cursă liberă înainte de a începe să se miște. Articulațiile noului robot sunt foarte strânse, dar, odată ce angrenajele planetare și rulmenții din interiorul reductorului se uzează pe termen lung, jocul dintre dinți devine mai mare, rulmenții se afloare, iar precizia angrenării scade; în această situație, robotul începe să prezinte inexactitudini repetitive de poziționare, derapare traiectorială și o ușoară oscilație în timpul accelerării și decelerării. Cel mai problematic este faptul că această stare nu este deosebit de gravă la început, iar mulți operatori pot chiar lucra în aceste condiții câteva luni; totuși, odată ce uzura unei anumite axe depășește pragul critic, degradarea evoluează foarte rapid — poate fi doar o ușoară abatere în primele două săptămâni, iar apoi, brusc, robotul semnalează o coliziune sau o suprasarcină.
Articulațiile robotului încep să „zdrăngăne”, de fapt, deja foarte periculos!
În timpul funcționării normale, sunetul robotului este foarte uniform, un fel de zumzet al motorului combinat cu un sunet mecanic foarte fluid. Totuși, odată ce reductorul începe să prezinte probleme, sunetul se modifică imediat, amestecându-se cu un şuierat de frecare metalică sau cu un clic-clic-clic-clic; în timpul accelerării și decelerării se poate chiar auzi un sunet slab, iar atunci când puneți mâna pe articulații puteți simți în interior un fel de bătaie. Mulți operatori vechi de pe linie spun: «Acest robot nu mai face un sunet corect în ultima vreme.» Când auziți acest tip de comentarii, nu mai întârziați, deoarece, în acest moment, există o probabilitate mare ca dinții angrenaților să fie zgâriați, carcasa rulmenților să fie deteriorată sau unsoarea să fi pierdut eficiența, provocând contactul direct metal-pe-metal. Dacă se continuă în această manieră, uzura ușoară se transformă rapid într-o angrenare forțată între dinți, iar odată ce dinții sunt deteriorați, întregul reductor este practic nefolosibil.
Vorbind de aceasta, am observat prea multe probleme legate de cutiile de viteze în atelier; de fapt, cauza rădăcină se află în lubrifiere. Multe fabrici își exploatează roboții în fiecare zi, iar lubrifierea și întreținerea sunt efectuate în mod foarte neglijent, mai ales pe unele linii vechi de producție. Ciclul de adăugare a unguentului a fost îndelung ignorat, fără a ține cont de îmbătrânirea etanșărilor din cauciuc, iar nimeni nu acordă atenție scurgerilor de ulei la articulații — se șterge uleiul și se continuă funcționarea, iar unguentul contaminat cu vapori de apă, praf sau pulbere metalică este utilizat în continuare ca de obicei. Pe termen lung, condițiile de lubrifiere se deteriorează, iar frecarea internă crește imediat, determinând o creștere a temperaturii; pelicula de ulei de pe suprafața dinților nu mai poate fi menținută, iar uzura anormală începe să apară. Reductorul ABB este, în sine, de o precizie foarte ridicată, iar jocurile dintre angrenajul roților dințate și rulmenți sunt extrem de mici, ceea ce face ca cerințele privind lubrifierea să fie deosebit de riguroase. Odată ce unguentul devine diluat, uscat sau contaminat, viteza de uzură crește exponențial. Unele cutii de viteze devin atât de fierbinți la atingere, încât acest lucru reprezintă adesea un semnal clar că lubrifierea a eșuat complet și că uleiul nu mai poate îndeplini rolul său de protecție.
Lucrul cu temperatura este un indiciu vizual destul de clar.
Puteți încerca să simțiți temperaturile articulațiilor de pe fiecare axă după ce robotul a funcționat o perioadă mai lungă. În condiții normale, creșterea de temperatură este relativ stabilă și o singură articulație nu se va încălzi brusc mult mai mult decât celelalte. În special pentru articulațiile supuse unor sarcini mari, cum ar fi J2 și J3, dacă rămân anormal de fierbinți o perioadă îndelungată, este foarte probabil ca fricțiunea internă să fie prea mare, lubrifierea să fie insuficientă, rulmenții să fie deja deteriorați sau robotul să funcționeze în regim de suprasarcină. Multe reductoare au funcționat tăcut timp de multă vreme într-o „febră ridicată”, înainte de a se bloca efectiv. Astfel, tot mai multe fabrici au început să folosească în mod regulat o cameră termică pentru a scana întreaga linie de articulații ale roboților; această metodă este foarte eficientă, iar multe probleme pot fi identificate din timp, pe baza variațiilor de temperatură, fără a trebui să așteptăm până la defectarea robotului.
Roboții ABB încep să vibreze, iar de multe ori problema nu este deloc ușoară!
Se poate observa întreaga brață cu o ușoară tremurare în timpul accelerării, iar apoi aceasta vibrează de câteva ori imediat după oprire; traiectoria nu este rotundă și netedă la viteze ridicate, având un simț subtil de zimțare. Mulți oameni vor crede că câștigul servomotorului nu este corect ajustat, dar dacă vă asigurați că encoderul nu este defect, motorul nu este defect și parametrii nu au fost modificați, atunci, cel mai probabil, rigiditatea internă a reductorului nu este satisfăcătoare. Acest lucru este valabil în special pentru articulațiile echipate cu reductoare RV, unde vibrația apare brusc, fără nicio tranziție, în momentul în care camele cicloidale și rulmenții încep să se uzeze, devenind din ce în ce mai dificil de mascat.
Există apoi un alt fenomen, care este deosebit de ușor de neglijat: scurgerile de ulei.
Am văzut prea multe fabrici care, de îndată ce observă un cerc de ulei care se scurge dintr-o articulație a roboților ABB, reacționează imediat luând o cârpă pentru a-l șterge, spunând «e în regulă, mai poate funcționa». De fapt, scurgerea de ulei indică, în esență, că etanșările s-au degradat, uleiul din interior se scurge în exterior, iar impuritățile din exterior pot pătrunde, de asemenea, în interior. Cutiile de viteze tem mai mult lipsa de ulei, în special în situațiile în care acestea funcționează 24 de ore pe zi, în mod continuu; lubrifierea este un lanț, iar viteza de uzură crește imediat. Multe cutii de viteze ar putea fi reparate, dar, din cauza neglijării prelungite a scurgerilor de ulei, în cele din urmă toate componentele interioare se uzează complet și trebuie înlocuite integral.
Vedeți aici, vă puteți întreba de ce, la mulți roboți industriali ABB cu câțiva ani vechime, încep să apară probleme la reductor? De fapt, dacă vă gândiți bine, acest lucru este perfect normal. Roboții industriali sunt, în esență, mașini care funcționează cu frecvență ridicată: roboții de sudură se mișcă continuu pe tot parcursul zilei, roboții de manipulare pornesc și opresc constant, efectuând accelerări și decelerări, roboții de paletizare grea funcționează pe termen lung la viteze mari și sarcină maximă, iar roboții de încărcare și descărcare a prelucrătoarelor efectuează mii de cicluri pe zi; în consecință, reductorul este supus în mod constant unor șocuri și unor solicitări alternante. Indiferent cât de bună este calitatea produselor ABB, uzura componentelor mecanice este o lege fizică de la care nimeni nu poate scăpa. În special roboții care funcționează în mod constant la limita superioară a sarcinii nominale au o durată de viață mult mai scurtă a reductorului.
Mulți oameni se confruntă cu întrebarea: să repar sau să înlocuiesc reductorul?
Experiența noastră arată că, dacă există doar o ușoară creștere a jocului, un zgomot intermitent sau dacă etanșările de ulei încep să prezinte scurgeri, în unele cazuri este posibil să se încerce reparația prin tratarea rulmenților, a etanșărilor de ulei și prin readjustarea preîncărcării. Totuși, dacă precizia s-a pierdut în mod semnificativ, angrenajele interne au fost suprasolicitate, vibrația este atât de mare încât întreaga brață tremură, funcționarea la temperaturi ridicate pe termen lung sau, după demontare, se constată că interiorul este plin de așchii de fier, atunci, în majoritatea cazurilor, este mai rentabil să se înlocuiască direct cu unul nou. Deoarece, odată ce robotul moare brusc din cauza oprirei liniei de reducere, pierderile se calculează pe ore sau chiar pe minute, iar, comparativ cu costul opririi liniei de producție, costul reducerului în sine este, de fapt, neglijabil.
Doar pentru că înțelegem treptat acest raționament, din ce în ce mai multe fabrici nu mai așteaptă ca defecțiunile să apară pentru a efectua apoi reparații, ci iau inițiativa de a aplica întreținerea predictivă. Se măsoară în mod regulat vibrațiile, se folosește o cameră termică pentru a observa distribuția temperaturii, se utilizează instrumente pentru a verifica modificările jocului, se urmărește tendința acurateței traiectoriei și se ascultă apariția unor noi frecvențe de zgomot în timpul funcționării. Am realizat treptat că reductorul robotilor ABB Robotics, înainte de defectarea completă a acestuia, oferă de fapt semnale suficiente de avertizare — doar că anterior nu exista nimeni care să le analizeze sistematic. Detectarea precoce duce la costuri reduse de întreținere, evită opririle neplanificate, nu mai apare o deconectare bruscă în mijlocul nopții și previne, de asemenea, deteriorarea secundară a motorului și a encoderului datorită antrenării acestora în stare defectuoasă. De aceea, multe linii automate de înaltă performanță includ astăzi starea reductorului robotului în planurile lor regulate de inspecție și monitorizare.
