Hur identifierar man en sliten ABB-robotväxellåda innan den går sönder?
Vi har sett det hända för många gånger i fältet genom åren. ABB-roboten på produktionslinjen hade fungerat bra, men plötsligt en dag började svetsen avvika från sin position, banan dräjde av, rörelserna blev en efter en felaktiga, och allvarligheten ledde till att systemet gick in i ett direkt larmstopp – hela linjen stod helt still. Alla stod där i kaos och försökte felsöka programmet, kontrollera encodern, kontrollera verktygen och slutligen demonterade de – bara för att upptäcka att växellådan redan länge var trasig, men att ingen tidigare lagt märke till de små signalerna.
Särskilt för dessa robotar som används vid svetsning, hantering, lastning och urlastning samt stansning utsätts växellådorna för långvarig, hög belastning och kontinuerlig rotation, vilket sällan leder till ett plötsligt sammanbrott utan varning. I själva verket ger den ofta en ”hälsning” långt i förväg, men många verkstäder är vana vid att tänka: ”gamla maskiner är sådana här” – och låter det gå. 
Första gången många människor märker ett problem är när roboten "inte är lika exakt som den var tidigare."
Det är verkligen den vanligaste första indikationen. Det intressanta är att fälttekniker nästan aldrig tänker på växellådan som första tanke. Deras felsökningssekvens är ofta: först misstänka att TCP inte är justerad, till exempel om någon har slagit mot spetsen; sedan kontrollera programmet för att se om punkterna är korrekta; därefter undersöka inkodern för att se om det saknas pulser; och till och med misstänka att servoparametrarna har drivit ifrån eller att fästningarna är lösa. En fullständig genomgång av dessa punkter är mycket vanlig, och först i slutet använder man en mätare och upptäcker att spelrummet för en viss axel är uppenbart större. Detta är särskilt lätt att upptäcka på svetsrobotar – ursprungligen går sömmen mycket jämnt, men nu börjar bågen bli instabil och bågens bana blir ojämn; samma program ger vid varje körning en liten, lätt avvikelse i banan. Ibland tror kunderna att det finns ett problem med visionssystemet, men i själva verket beror det på att växellådans inre spelrum har slits, vilket leder till att rörelseöverföringen inte följer exakt efter handens rörelse.
Slitage på ABB-robotens växellåda, "spel" blir allt mer uppenbart
Alla som är involverade i underhåll känner till begreppet "spel", vilket innebär att det finns ett avstånd i förbindningen. Motorsidan roterar uppenbarligen, men den mekaniska sidan måste vänta på en liten mängd tomgång innan den rör sig. Förbindningarna i den nya roboten är mycket tighta, men när planetväxlar och lager i växellådan slitits över tid ökar avståndet mellan tänderna, lagren blir också lösa och nöjaktigheten i tandhjulsengagemanget minskar. Roboten börjar då visa upprepade positioneringsfel, banaavvikelser och en liten skakning uppstår vid acceleration och retardation. Det mest besvärliga är att detta tillfälle inte är särskilt allvarligt i början – många kan till och med klara sig i flera månader – men när slitage på en viss axel överskrider tröskelvärdet sker försämringen mycket snabbt: under de första två veckorna kan avvikelsen vara minimal, för att plötsligt rapportera en kollision eller överbelastning.
Robotens leder börjar "klirra", faktiskt redan mycket farligt!
När roboten fungerar normalt är ljudet mycket jämnt, en slags surrande motorsound kombinerad med ett mycket smidigt mekaniskt ljud. När växellådan emellertid börjar få problem förändras ljudet omedelbart och blandas med metallfriktionens väsande ljud eller klick-klick-klick-klick-ljud; vid acceleration och deceleration kan man till och med höra ett svagt ljud, och om man lägger handen på leden kan man känna att något klirrar inuti. Många erfarna operatörer på linjen säger ofta: "Den här roboten låter inte rätt nyligen." När du hör den här typen av kommentarer bör du inte dröja, eftersom det vid detta tillfälle finns en hög sannolikhet för att tänderna på kugghjulen är repade, att lagrets bur är skadad eller att fettet har förlorat sin verkan, vilket leder till att metall kommer i direkt kontakt med metall. Om man fortsätter på detta sätt utvecklas den lindriga slitage snabbt till ett hårt sammanbitande mellan kugghjulen, och när tänderna väl har bitit ihop är hela växellådan i praktiken obrukbar.
När vi nu talar om detta har vi sett alltför många växellådsproblem i verkstaden – faktum är att orsaken ligger i smörjningen. Många fabriker kör robotar varje dag, och smörjning samt underhåll utförs på ett särskilt slarvigt sätt, särskilt på vissa äldre produktionslinjer. Smörjcykeln har länge varit oavsett åldringen av oljetätningsringarna, och ingen bryr sig om att kontrollera om olja läcker ut vid fogarna – man torkar bort den och fortsätter att köra, medan fettet blandas med vattenånga, damm eller metallpulver som vanligt. Under en längre tid försämrar detta smörjförhållandena, vilket direkt leder till ökad friktion, temperaturen stiger därefter och oljefilmen på tandytorna kan inte längre hållas kvar. Det börjar då uppstå onormal slitage. ABB:s växellådor är i sig mycket högprecision, och tandhjulsinspetsningen samt lagerklaransen är särskilt små – det ställs alltså mycket höga krav på smörjningen. När fettet en gång blir utspätt, torrt eller förorenat ökar slitagehastigheten exponentiellt. Vissa växellådor är så heta att de är svåra att röra vid – detta är ofta ett tecken på att smörjningen helt har misslyckats och att oljan länge inte har kunnat utföra sin skyddande funktion.
Temperaturindikatorn är en ganska tydlig visuell indikation.
Du kan försöka känna av leddtemperaturen för varje axel efter att roboten har varit i drift i en stund. Under normala förhållanden är temperaturökningen relativt stabil, och en led kommer inte plötsligt att bli betydligt varmare än de andra. Särskilt för stora belastade leder som J2 och J3 innebär en långvarig ovanlig uppvärmning oftast för mycket inre friktion, otillräcklig smörjning, skadade lager eller drift under för hög belastning. Många växellådor har tyst gått med en ”hög feber” i lång tid innan de verkligen fastnar. Därför ser vi allt fler fabriker börja använda en termisk kamera regelbundet för att genomsöka hela produktionslinjen av robotleder – denna metod är verkligen effektiv, och många problem kan upptäckas i förväg genom temperaturavvikelser, utan att behöva vänta tills roboten går sönder.
ABB-robotar börjar skaka – ofta är problemet inte längre lätt!
Du kan se hela armen skaka lätt vid acceleration, och sedan skaka ett par gånger så fort den stannar, och banan är inte rund och slät vid höga hastigheter, utan ger en fin, kantig känsla. Många tror att servoförstärkningen inte är korrekt inställd, men om du har bekräftat att inkodern inte är problemet, att motorn inte är problemet och att parametrarna inte har ändrats, så är det i allra högsta grad troligt att reducerorns inre styvhet är otillräcklig. Detta gäller särskilt leder med RV-växellådor, där vibrationen går från ingen till ingen så fort cykloiden och lagren börjar slitas, och det blir allt svårare att dölja.
Sedan finns det en annan feltyp som särskilt lätt att overse – oljeläckage.
Jag har sett för många fabriker där man så snart man upptäcker en oljering som sipprar ut från en koppling på ABB-robotar genast tar ett tygstycke för att torka bort den och säger: "Det är okej, den kan fortfarande köras." Men i själva verket indikerar oljeläckningen i princip att tätningsringarna har försämrats, att oljan inuti läcker ut och att smuts från utsidan också kan tränga in. Växellådor fruktar särskilt brist på olja, särskilt vid tillfällen då de roterar kontinuerligt dygnet runt; smörjningen avbryts, och slitagehastigheten ökar omedelbart. Många växellådor skulle kunna reparerats, men på grund av att oljeläckning under lång tid inte tagits på allvar slits de slutligen fullständigt upp inuti och måste ersättas som helhet.
Se här – du kanske undrar varför många fabriksmonterade ABB-robotar med några års ålder börjar uppleva problem med växellådan? I själva verket är detta ganska normalt om man tänker efter. Industrirobotar är i sig själva maskiner som arbetar med hög frekvens: svetsrobotar svänger hela dagen, hanteringsrobotar startar och stannar ständigt samt accelererar och decelererar, tunga pallstackningsrobotar arbetar på hög hastighet i full belastning under lång tid, och lastning/lossning av verktygsmaskiner sker tusentals gånger per dag – växellådan utsätts alltså ständigt for stötar och växlande spänningar. Oavsett hur hög kvalitet ABB-produkterna har är slitage på mekaniska komponenter en fysikalisk lag som ingen kan undkomma. Särskilt robotar som under ett helt år arbetar vid gränsen för den angivna nominella lasten får en ännu mer tydligt förkortad livslängd på reduktorn.
Många undrar: ska jag reparera eller byta ut min växellåda?
Vår erfarenhet är att om det bara finns en liten ökning av spel, ett gelegent klirr eller om oljetätningsringarna börjar läcka, är det i vissa fall möjligt att försöka reparera dem genom att behandla lagren, oljetätningsringarna och justera förspänningen på nytt. Men om precisionen har förlorats allvarligt, om de inre växlarna har blivit överbelastade, om vibrationerna är så stora att hela armen skakar, om roboten har drivits vid höga temperaturer under lång tid eller om den har demonterats och man upptäckt att insidan är full av järnspån, är det i de flesta fall kostnadseffektivare att direkt byta ut den mot en ny. Eftersom om roboten plötsligt går sönder på grund av att växellådan stannar, beräknas förlusten per timme – eller till och med per minut – och jämfört med kostnaden för produktionslinjens stopp är själva växellådans kostnad faktiskt obetydlig.
Bara för att man sakta börjar förstå detta resonemang har allt fler fabriker inte väntat tills det blir fel för att sedan reparera, utan vidtar istället initiativ till förutsägande underhåll. Man mäter regelbundet vibrationerna, använder en termisk kamera för att se temperaturfördelningen, använder instrument för att kontrollera ändringar i spel, spårar trenderna för banprecision och lyssnar på nya frekvenser i driftljudet. Vi har successivt insett att växellådan i ABB Robotics, innan den helt går sönder, faktiskt ger tillräckliga varningssignaler – det är bara att ingen tidigare har tittat systematiskt på dem. Att upptäcka problem tidigt innebär lägre underhållskostnader, inga oplanerade driftstopp, inga plötsliga avbrott mitt i natten och även undvikande av sekundär skada på motorn och inkodern som kan uppstå om de dras med. Därför inkluderar många högklassiga automatiseringslinjer idag robotreducerorns status i sina regelbundna inspektions- och övervakningsprogram.
