ABB Robot Dişlisinin Arızalanmadan Önce Aşınmış Olup Olmadığını Nasıl Belirlersiniz?
Bunu yıllar boyunca sahada çok fazla kez gördük. Üretim hattındaki ABB robotu iyi çalışıyordu; ancak bir gün birdenbire kaynak dikişi sapmaya başladı, yörünge kaydı, eylemler birbiri ardına gerçekleşti ve durum ciddileşince doğrudan alarmla duruşa geçildi; böylece tüm hattın üretimi tamamen durdu. Herkesin karışıklık içinde programı sorun gidermeye, enkoderi kontrol etmeye, takımları denetlemeye çalıştığı ve sonunda parçalara ayrıldığı bu süreçte, dişli kutusunun uzun süredir arızalı olduğu, yalnızca küçük sinyallerin daha önce kimse tarafından fark edilmediği ortaya çıktı.
Özellikle kaynak, taşıma, yükleme-boşaltma ve presleme gibi işlemlerde kullanılan bu robotlar için uzun süreli yüksek yük altında sürekli dönüş, dişli kutusunun önceden uyarı vermeden aniden çökmesine neden olmaz. Aslında dişli kutusu, bunu yapmadan çok uzun bir süre önceden size bir 'merhaba' mesajı gönderir; ancak birçok atölye, bunu 'eski makineler işte böyle olur' şeklinde algılayıp görmezden gelir. 
Birçok insanın bir sorunu ilk fark ettiği zaman, robotun "daha önce olduğu kadar doğru olmaması"dır.
Bu gerçekten en yaygın ilk belirtidir. İlginç olan, saha mühendislerinin vites kutusunu neredeyse hiç birinci düşünme olarak değerlendirmemesidir. Sorun giderme sıraları genellikle şöyledir: Önce TCP’nin doğru şekilde ayarlanmadığını, yani birinin tabancayı yanlışlıkla harekete geçirdiğini düşünürler; ardından programı kontrol ederek noktaların doğru olup olmadığını incelerler; daha sonra encoder’ı kontrol ederek darbe kaybı olup olmadığını araştırırlar; hatta servo parametrelerinin kaymamış olduğundan veya sabitleme elemanlarının gevşek olmadığından şüphe duyarlar. Bu tür bir kontrol döngüsü oldukça yaygındır; ancak sonunda bir multimetre ile ölçüm yapıldığında belirli bir eksenin boşluğunun (backlash) açıkça arttığı fark edilir. Bu durum özellikle kaynak robotlarında çok kolayca gözlemlenir: Başlangıçta kaynak dikişi çok pürüzsüz ilerlerken şimdi arkın kararsız hâle geldiği, ark yolunun homojen olmadığı ve aynı program her çalıştırıldığında trajektoride küçük ama belirgin sapmalar oluştuğu görülür. Bazen müşteriler, sorunun görüş sisteminde olduğunu düşünürler; ancak asıl neden, vites kutusunun iç boşluğunda meydana gelen aşınmadır ve bu durum, hareketin el ile tam olarak eş zamanlı gerçekleşmemesine neden olur.
ABB robotu vites kutusu aşınması, "boşluk" giderek daha belirgin hale gelir
Bakım ile ilgilenen herkes, ‘geri boşluğu’ (backlash) kelimesini bilir; bu, bağlantıda bir boşluk olduğunu ifade eder. Motor tarafı açıkça dönerken mekanik tarafın harekete geçmeden önce biraz boş yol kat etmesi gerekir. Yeni robotun bağlantıları çok sıkıdır; ancak redüktörün içindeki planet dişliler ve rulmanlar uzun süre kullanıldıkça aşınır, dişler arasındaki boşluk artar, rulmanlar da gevşer ve dişlendirme hassasiyeti düşer. Bu durumda robot, tekrarlanan konumlandırma hataları göstermeye başlar, yörünge kaymaları oluşur ve hızlanma ile yavaşlama sırasında hafif bir sallanma meydana gelir. En sorunlu olan şey, bu durumun başlangıçta özellikle ciddi olmamasıdır; çoğu kişi bununla birkaç ay boyunca idare edebilir. Ancak belirli bir eksenin aşınması eşik değerini aştığında, bozulma çok hızlı ilerler: İlk iki hafta sadece biraz sapma olabilirken, ardından birdenbire çarpışma veya aşırı yük uyarısı verilebilir.
Robot eklemleri 'tıkırtı' çıkarmaya başlar, aslında zaten çok tehlikeli durumdadır!
Normal çalışırken robotun sesi çok düzgündür; bu, oldukça pürüzsüz bir mekanik sesle birleşen bir uğultu şeklindeki motor sesidir. Ancak bir kez redüktör kutusunda sorun başladığında ses anında değişir; metal sürtünmesine bağlı bir hışırtı veya tık tık tık tık gibi sesler karışmaya başlar ve hızlanma ile yavaşlama sırasında hatta alçak bir sesle duyulabilir. Eklem üzerine elinizi koyduğunuzda iç kısımda bir şeyin çarptığını hissedebilirsiniz. Üretim hattındaki birçok deneyimli operatör, "Bu robot son zamanlarda doğru ses çıkarmıyor." der. Bu tür bir ifadeyi duyduğunuz anda gecikmeden harekete geçin; çünkü bu noktada dişlilerde çizik oluşmuş, rulman kafesinde hasar meydana gelmiş ya da yağın bozulması nedeniyle metalin doğrudan metale temas etmesi başlamış olma ihtimali yüksektir. Bu durumu sürdürmeye devam ederseniz, hafif aşınma kısa sürede dişliler arasında sert bir kavrama haline gelir ve bir kez dişler kırıldığında redüktörün tamamı neredeyse hurdaya çıkar.
Bununla birlikte, atölyede çok fazla vites kutusu sorunu gördük; aslında kök sorun yağlamada yatıyor. Birçok fabrika robotları her gün çalıştırır ve yağlama ile bakım işlemleri özellikle gayriresmi yapılır; özellikle bazı eski üretim hatlarında bu durum daha belirgindir. Yağlama yağı (grez) doldurma periyodu uzun süredir yağ sızdıran contaların yaşlanmasına dikkat edilmeden uygulanmakta; bağlantı noktalarındaki yağ sızıntısını gözlemlemek için kimse bezle silip kontrol etmemekte; grez, su buharı, toz veya metal tozuyla karıştırılarak yine de normal şekilde kullanılmaktadır. Uzun süreli bu durum yağlama koşullarının bozulmasına neden olur; bunun sonucunda sürtünme artar, sıcaklık yükselir; diş yüzeyindeki yağ filmi tutunamaz hâle gelir ve anormal aşınma başlar. ABB redüktörleri zaten çok yüksek hassasiyete sahiptir; dişlilerin birbirine geçişi ve rulmanların boşluğu özellikle küçüktür; bu nedenle yağlama şartları oldukça kritiktir. Grez bir kez sulandığında, kuruduğunda veya kirletildiğinde aşınma hızı katlanarak artar. Bazı vites kutuları dokunulduğunda bile sıcak olur; bu durum genellikle yağlamanın tamamen başarısız olduğunu, yağın artık koruyucu işlevini yerine getiremediğini gösteren bir işaretidir.
Sıcaklık konusu oldukça görsel bir ipucudur.
Robot bir süre çalıştıktan sonra her eksenin eklem sıcaklıklarını elle hissetmeye çalışabilirsiniz. Normal koşullarda sıcaklık artışı nispeten sabit olur ve bir eklem diğerlerine kıyasla aniden çok daha fazla ısınmaz. Özellikle J2 ve J3 gibi büyük yük taşıyan eklemler, uzun süre boyunca anormal derecede ısınıyorsa, bunun en olası nedeni iç sürtünmenin fazla olması, yeterli yağlamamanın yapılmaması, rulmanların zaten hasar görmüş olması ya da robotun aşırı yükle çalıştırılmasıdır. Birçok redüktör, tamamen sıkışmadan önce uzun süre sessizce 'yüksek ateş'te çalışmıştır. Bu nedenle giderek daha fazla fabrika, termal görüntüleyici kullanarak üretim hattındaki tüm robot eklemlerini düzenli olarak tarıyor; bu yöntem gerçekten etkilidir ve sıcaklıkta ortaya çıkan birçok sorun önceden tespit edilebilir; robot arızasını beklemek gerekmez.
ABB robotları sallanmaya başladığında, çoğu zaman sorun artık hafif değil!
Hızlanırken tüm kolun biraz titreyerek görülebileceğini, durduğunda birkaç kez sallandığını ve yüksek hızlarda çalışırken yörüngenin yuvarlak ve pürüzsüz olmadığını, ince çentikli bir his uyandırdığını fark edebilirsiniz. Birçok kişi bunun servo kazancının ayarlanmamış olmasından kaynaklandığını düşünebilir; ancak enkoderde bir sorun olmadığını, motorda bir sorun olmadığını ve parametrelerin değiştirilmediğini doğruladıktan sonra, büyük ihtimalle sorun redüktörün iç rijititesinde yatar. Bu özellikle RV dişli kutuları ile donatılmış eklemler için geçerlidir; çünkü sikloid ve rulmanlar aşınmaya başladıkça titreşim aniden ortaya çıkar ve ardından aniden kaybolur; bu durum giderek gizlenmesi zorlaşır.
Bunun yanı sıra dikkat edilmesi kolay unutulan başka bir sorun daha vardır: yağ sızıntısı.
ABB robotlarının bir ekleminden sızan yağ halkasını gören birçok fabrikayı gördüm; ilk tepkileri genellikle bir bezle silmek ve 'sorun yok, hâlâ çalışıyor' demektir. Ancak aslında yağ sızıntısı, contaların bozulduğunu size temelde söylüyor; içteki yağ dışa doğru akarken, dışarıdaki kir de içeri girebilir. Redüktörler, özellikle yağ eksikliğinden en çok korkar; bunun da en belirgin örneği, 24 saat kesintisiz dönen sistemlerdir. Yağlama zinciri bozulduğunda aşınma hızı anında artar. Birçok redüktör tamir edilebilir; ancak uzun süreli yağ sızıntısı ciddiye alınmadığı için sonunda tüm iç parçalar aşınır ve redüktörün tamamı değiştirilmek zorunda kalır.
Burada şöyle sorabilirsiniz: Neden birkaç yıllık fabrika ABB robotlarında redüktörde sorunlar birikmeye başlıyor? Aslında dikkatlice düşünüldüğünde bu oldukça normaldir. Endüstriyel robotlar kendileri yüksek frekanslı çalışan makinelerdir; kaynak robotları tüm gün boyu sürekli sallanır, taşıma robotları sürekli olarak hızlanma ve yavaşlama ile başlar ve durur, ağır paletleme robotları uzun süreli yüksek hızda tam yükte çalışır, takım tezgâhı yükleme-boşaltma işlemleri ise günde binlerce kez tekrarlanır; bu nedenle redüktör sürekli darbe ve alternatif gerilimlere maruz kalır. ABB'nin kalitesi ne kadar iyi olursa olsun, mekanik bileşenlerin aşınması kaçınılmaz bir fizik yasasıdır. Özellikle tüm yıl boyunca nominal yükün üst sınırında çalışan robotlarda redüktör ömrü daha da belirgin şekilde kısalır.
Birçok kişi şu sorunla mücadele eder: Redüktörümü onarmalı mıyım yoksa değiştirmeli miyim?
Deneyimimize göre, boşlukta yalnızca hafif bir artış olması, ara sıra çınlama sesi çıkması veya yağ contalarında sızıntı başlaması durumunda bazı durumlarda yatakların işlenmesi, yağ contalarının değiştirilmesi ve ön yükün yeniden ayarlanması yoluyla tamir girişiminde bulunulabilir. Ancak hassasiyet ciddi şekilde kaybedilmişse, iç dişlilerde gerilme oluşmuşsa, titreşim o kadar büyükse ki tüm kol titriyor, uzun süreli yüksek sıcaklıkta çalışma yaşanmışsa ya da söküm sonrası iç kısmın demir talaşıyla dolu olduğu gözlemlenmişse, çoğu zaman yeni bir redüktör ile doğrudan değiştirilmesi daha maliyet etkin olur. Çünkü redüktörün durması nedeniyle robotun aniden arızalanması durumunda oluşan kayıp saatlik hatta dakikalık olarak hesaplanır; üretim hattının durması maliyetine kıyasla redüktörün kendisinin maliyeti gerçekten önemsizdir.
Bu mantığı yavaş yavaş anladıktan sonra artık giderek daha fazla fabrika, arızanın ortaya çıkmasını bekleyip ardından tamir etmek yerine proaktif bakım uygulamaya geçiyor. Titreşimleri düzenli olarak ölçüyor, sıcaklık dağılımını görmek için termal kamera kullanıyor, boşluğu kontrol etmek için bir cihazla geri tepme değişimlerini inceliyor, yörünge doğruluğunun trendini takip ediyor ve yeni gürültü frekanslarını dinliyoruz. ABB Robotics’in redüktörlerinin tamamen arızalanmadan önce aslında yeterli uyarı verdiğini, ancak daha önce bunlara sistematik olarak bakılmadığını fark ettik. Daha erken tespit edildiğinde bakım maliyetleri düşüyor, plansız duruşlar yaşanmıyor, gece yarısı ani kesintiler meydana gelmiyor ve ayrıca motor ile enkoderin sürüklenmesi nedeniyle ikincil hasarlar da önlenebiliyor. Bu yüzden günümüzde birçok üst düzey otomasyon hattı, robot redüktörlerinin durumunu rutin denetim ve izleme planlarına dahil ediyor.
