Профілактичне технічне обслуговування промислових роботів: люфт з’єднань, кабельний джгут і заміна мастила

1. Сфера застосування та мета

У цьому посібнику з технічного обслуговування наведено докладний практичний протокол для профілактичного обслуговування багатоосьових промислових роботів, зокрема в критичних областях вимірювання люфту з’єднань, комплексної перевірки джгутів кабелів і систематичної заміни мастила коробки передач. Дотримання цих процедур є обов’язковим для підтримки точності роботів, забезпечення безпеки роботи та продовження терміну служби роботизованих активів у високопродуктивних виробничих і автоматизованих середовищах.

Регулярне виконання цих завдань знижує ризик неочікуваних збоїв, мінімізує незаплановані простої та оптимізує діапазон продуктивності робота. Цей посібник стосується звичайних типів промислових роботів, у тому числі шарнірних, SCARA та дельта-роботів, від різних виробників (наприклад, KUKA, FANUC, ABB, Yaskawa, Universal Robots), слугуючи основою для протоколів технічного обслуговування для OEM. Виконуйте це технічне обслуговування під час запланованого простою, як правило, раз на квартал або кожні 2000 робочих годин, як визначено робочим циклом робота та рекомендаціями виробника.

2. Техніка безпеки

НЕБЕЗПЕКА: наявна небезпечна енергія. Недотримання процедур блокування/маркування (LOTO) може призвести до серйозних травм або смерті.

ОБОВ'ЯЗКОВО: перед початком будь-якого технічного обслуговування переконайтеся, що живлення робота ВИМКНЕНО, від’єднано від джерела енергії, належним чином заблоковано та позначено відповідно до стандартів ANSI/ASSE Z244.1 та OSHA 29 CFR 1910.147. Перевірте стан нульової енергії за допомогою відповідного випробувального обладнання.

УВАГА: рух робота може бути раптовим і неочікуваним. Постійно пам’ятайте про робочі зони робота. Ніколи не розміщуйте частини тіла або інструменти всередині робочої зони без підтвердження безпечного, знеструмленого стану.

УВАГА: небезпека ураження електричним струмом. Не відкривайте електричні шафи та не змінюйте електричні компоненти, якщо не маєте кваліфікації та авторизації. Працюючи поблизу електричних систем, завжди використовуйте належним чином ізольовані інструменти.

УВАГА: можуть бути гарячі поверхні. Щоб запобігти опікам, дайте компонентам робота, особливо двигунам і коробкам передач, достатньо охолонути, перш ніж працювати.

ОБОВ'ЯЗКОВО: Використовуйте відповідні засоби індивідуального захисту (ЗІЗ), включаючи, але не обмежуючись, захисні окуляри (ANSI Z87.1), стійкі до порізів рукавички (EN 388), захисні черевики зі сталевими носками (ASTM F2413) і засоби захисту органів слуху (EN 352-1), як того вимагає оцінка ризику на конкретному місці.

УВАГА: хімічна небезпека. Під час роботи з промисловими мастилами та очисними розчинниками зверніться до Паспорту безпеки (SDS) щодо належного поводження, зберігання та процедур утилізації. Використовуйте хімічно стійкі рукавички (ASTM F739) і забезпечте належну вентиляцію.

3. Необхідні інструменти та матеріали

Перед початком технічного обслуговування переконайтеся, що всі інструменти відкалібровані та знаходяться в хорошому робочому стані.

4. Перелік перевірок перед технічним обслуговуванням

Виконайте ці перевірки перед початком інвазивного технічного обслуговування, щоб виявити очевидні проблеми та підготувати робота до обслуговування.

5. Покрокова процедура

5.1. Вимірювання люфту з’єднання

Люфт з’єднання, або втрачений рух, — це люфт між зачепленими шестернями або компонентами в з’єднанні. Надмірний люфт вказує на знос і знижує точність робота, що призводить до низької точності траєкторії та потенційної нестабільності. Ця процедура зосереджена на вимірюванні люфту на головних осях (J1-J3), які зазвичай відчувають найвищі навантаження та знос. Зверніться до документації OEM щодо конкретних місць з’єднання та контрольних точок.

1. Підготуйте робота до вимірювання:

   ОБОВ’ЯЗКОВО: переконайтеся, що робот перебуває в безпечному, знеструмленому стані LOTO. Вручну розташуйте руку робота так, щоб суглоб, який потрібно виміряти, був доступним і міг вільно рухатися без перешкод. Для горизонтальних з’єднань розташуйте руку ближче до горизонталі, щоб мінімізувати вплив гравітації під час вимірювання. Для вертикальних з’єднань розташуйте так, щоб дозволити рух проти сили тяжіння для попереднього навантаження.

   Поширена помилка: спроба вимірювання без належного LOTO. Це загрожує травмою та надає неточні дані через потенційний опір двигуна.

2. Встановлення циферблатного індикатора:

   Надійно прикріпіть магнітну основу циферблатного індикатора до твердої, нерухомої частини основи робота або нерухомої конструкції поруч із з’єднанням. Розташуйте кінчик датчика циферблатного індикатора перпендикулярно чистій, плоскій поверхні на рухомій частині з’єднання (наприклад, на наступній ланці або фланці) на максимально віддаленому радіусі від центру обертання з’єднання. Це максимізує зчитування зсуву для кращої роздільної здатності.

   Поширена помилка: встановлення індикатора на гнучкій частині або надто близько до центру з’єднання, що призводить до занижених значень люфту.

3. Індикатор попереднього натягу й нульового з’єднання:

   Прикладайте постійну легку силу (наприклад, 5-10 Н / 1-2 фунт-сила) вручну до ланки руки робота в одному напрямку обертання цільового з’єднання, щоб «попередньо натягнути» шестерні та усунути будь-який існуючий люфт у цьому напрямку. Зберігаючи це попереднє навантаження, установіть циферблатний індикатор на нуль. Переконайтеся, що прикладена сила є постійною та не викликає відхилення самої конструкції робота.

   Візуальний індикатор: стрілка циферблата встановлюється на «0» без дрейфу.

4. Виміряйте люфт:

   Звільніть силу попереднього натягу. Потім застосовуйте таку ж легку постійну силу в напрямку, протилежному обертанню цільового суглоба. Уважно спостерігайте та записуйте максимальне зміщення, яке відображається на циферблатному індикаторі, перш ніж суглоб почне рухатися. Це показання є лінійним люфтом. Перетворіть це лінійне зміщення на кутовий зазор (градуси або кутові хвилини), якщо потрібно, використовуючи радіус від центру з’єднання до точки контакту індикатора.

   Приклад: якщо індикатор встановлено на відстані 200 мм від центру з’єднання та показує зміщення 0,2 мм, кутовий зазор становить приблизно (0,2 мм / (2 * пі * 200 мм) * 360 градусів = 0,057 градусів або 3,4 кутових хвилини.

   Поширена помилка: застосування надмірної сили під час вимірювання, що може замаскувати справжній люфт або спричинити структурний прогин, що дасть хибно низькі показники. Повторіть вимірювання кілька разів для узгодженості.

5. Запишіть та оцініть:

   Запишіть виміряний люфт для кожного з’єднання (J1, J2, J3 тощо) у журнал технічного обслуговування. Порівняйте ці значення зі специфікаціями виробника робота щодо прийнятного люфту. Типовий допустимий люфт для великих осей становить 0,05° - 0,2° (3-12 кутових хвилин). Значення, що перевищують обмеження OEM, вказують на значний знос шестерні, що вимагає подальшого дослідження, можливого регулювання або заміни коробки передач.

   Візуальний індикатор: узгоджені показники в кількох випробуваннях.

5.2. Перевірка кабельних джгутів

Кабельні джгути роботів зазнають постійного згинання, скручування та впливу навколишнього середовища. Пошкодження цих джгутів може призвести до перебоїв у роботі, помилок зв’язку та повної відмови робота. Ретельний огляд є критичним.

1. Візуальний огляд на наявність зовнішніх пошкоджень:

   З роботом LOTO уважно перевірте всю довжину всіх джгутів кабелів (живлення, зв’язку, введення/виведення) від основи робота через кожне з’єднання до кінцевого елемента. Звертайте увагу на місця, де кабелі найбільше згинаються, проходять через кабельні напрямні або піддаються впливу гострих країв.

   • Подивіться на ознаки натирання, порізів, потертостей, розчавлень або перегинів зовнішньої оболонки.
   • Огляньте ділянки, де кабелі виглядають розтягнутими або знебарвленими, що вказує на перегрів або хімічний вплив.
   • Перевірте правильність прокладки та надійності кабелів.

   Візуальний індикатор: оболонки кабелю гладкі, цілі та зберігають початковий колір. Кабельні стяжки надійні, але не перетягнуті.

   Поширена помилка: не помічати нижню частину або важкодоступні частини ременя, де часто виникають пошкодження. За потреби використовуйте ліхтарик і дзеркало.

2. Перевірте роз’єми та пристрій для зняття натягу:

   перевірте всі електричні роз’єми на контролері робота, двигунах, датчиках і кінцевому механізмі. Переконайтеся, що вони повністю встановлені, зафіксовані та не мають корозії, зігнутих штифтів або ознак перегріву. Перевірте всі механізми зняття натягу (наприклад, кабельні вводи, затискачі, гнучкі канали) на цілісність і належне функціонування. Пошкоджений механізм розвантаження передає напругу безпосередньо на провідники кабелю.

   Візуальний індикатор: роз’єми чисті, щільно затягнуті та неушкоджені. Компоненти запобіжника натягу цілі та надійно закріплені.

   Поширена помилка: не перевіряти внутрішній стан роз’ємів, обережно поворушуючи, щоб перевірити, чи не з’єднані з’єднання; зосередьтеся виключно на зовнішньому вигляді.

3. Перевірка безперервності та опору ізоляції (необов’язково, але рекомендовано):

   Для підозрілих кабелів або в рамках детальної діагностики використовуйте мультиметр для перевірки безперервності та опору ізоляції.

   • Безперервність: Від'єднайте обидва кінці підозрілого кабелю. Встановіть мультиметр в режим безперервності. Перевірте кожен провідник на безперервність від кінця до кінця. Опір має бути близько 0 Ом.
   • Опір ізоляції: використовуйте мегомметр (тестер опору ізоляції) для важливих ліній живлення та зв’язку. Випробуйте між кожним провідником і землею, а також між сусідніми провідниками. Ознайомтеся зі специфікаціями OEM щодо мінімального допустимого опору ізоляції (зазвичай >1 Гігаом для нових кабелів, >1 Мегаом для робочих кабелів).

   Поширена помилка: перевірка безперервності ланцюгів під напругою. Завжди вимикайте напругу та LOTO перед будь-яким електричним тестуванням.

4. Замініть пошкоджені кабельні стяжки та змініть маршрут:

   Виріжте та замініть будь-які зношені, зламані або надто тугі кабельні стяжки. Переконайтеся, що встановлено нові кабельні стяжки, щоб забезпечити правильний рух кабелю та не перетягувати його, що може стиснути оболонки кабелю та зменшити гнучкість. Змініть маршрут будь-яких кабелів, які мають ознаки неправильного розташування або можливого майбутнього зіткнення.

   Дія: використовуйте відповідні розміри кабельних стяжок відповідно до оригінальної установки.

5. Задокументуйте виявлені факти:

   Сфотографуйте будь-які виявлені пошкодження та запишіть їх розташування та ступінь серйозності в журналі технічного обслуговування. Зверніть увагу на будь-які кабелі чи роз’єми, які потребують негайної заміни або подальшого моніторингу.

5.3. Заміна мастила коробки передач

Мастило змащує внутрішні шестерні, підшипники та ущільнення редукторів робота. Згодом мастило руйнується через напругу зсуву, температурні цикли та забруднення, втрачаючи свої змащувальні властивості. Регулярна заміна необхідна для запобігання передчасному зносу та катастрофічній поломці коробки передач. Зверніться до посібників OEM для отримання точних типів мастила, кількості та інтервалів для кожної конкретної моделі робота та з’єднання.

1. Визначте точки заповнення та зливу мастила:

   Знайдіть пробки для заповнення та зливу мастила на коробках передач робота. Зазвичай це болти з шестигранною головкою або спеціальні фітинги. Деякі коробки передач можуть бути запечатані на все життя, тоді як інші (особливо більші осі) мають спеціальні протоколи заміни. Зверніться до технічного посібника робота (наприклад, контролер FANUC CR-7iA R-30iB Mate Plus, контролер KUKA KR C4).

   Поширена помилка: припускати, що всі з’єднання використовують однакове мастило або мають доступні точки зливу/наповнення. Перевірте за допомогою документації OEM.

2. Підготовка до видалення мастила:

   Поставте відповідний контейнер для сміття безпосередньо під зливну пробку для збору відпрацьованого мастила. Переконайтеся, що ємність достатньо велика, щоб вмістити очікуваний об’єм (наприклад, 50-500 мл / 1,7-17 рідких унцій на з’єднання, залежно від розміру робота). Для видалення деяких суглобів може знадобитися шприц або насос.

   УВАГА: відпрацьоване мастило може містити частинки металу та інші забруднення. Поводьтеся та утилізуйте відповідно до місцевих екологічних норм.

3. Злийте стару мастило:

   Видаліть зливну пробку. Дайте достатньо часу, щоб старе мастило повністю витекло. Вручну повільно з’єднайте з’єднання робота (якщо це можливо та безпечно зробити після перевірки LOTO, потенційно використовуючи ручне відпускання гальм або спеціальну процедуру OEM), щоб допомогти видалити залишки мастила. Слідкуйте за станом злитого мастила: темний колір, зерниста текстура або надмірна кількість металевих пластівців вказують на прискорений знос і вимагають подальшої перевірки внутрішніх частин коробки передач.

   Дія: для сильно забрудненого мастила OEM може рекомендувати промивання новим мастилом.

   Візуальний індикатор: потік старого мастила припиняється або значно зменшується.

4. Очистіть дренажні та заливні отвори:

   Очистіть будь-які залишки мастила з різьби зливної пробки та ущільнювальних поверхонь за допомогою безворсової серветки та розчинника для чищення. Огляньте ущільнювальне кільце або прокладку на зливній пробці на наявність пошкоджень; замініть, якщо необхідно, щоб запобігти майбутнім витокам. Знову встановіть пробку зливного отвору, затягнувши її до значення крутного моменту, указаного OEM.

   Приклад крутного моменту (зливна пробка M8): 25 Нм (18,4 фут-фунт) для алюмінієвих корпусів, 35 Нм (25,8 фут-фунт) для сталевих. Завжди дивіться посібник OEM.

   Поширена помилка: надмірне затягування зливної пробки, що може пошкодити різьблення або тріснути корпус коробки передач. Недостатнє затягування призводить до протікання.

5. Додайте нове мастило:

   Видаліть пробку для заповнення мастила. Використовуючи чистий промисловий мастильний пістолет або шприц, введіть тип і кількість нового роботизованого мастила, визначеного виробником обладнання, у заливний отвір. Дуже важливо використовувати саме той тип мастила, який вказано виробником, щоб забезпечити сумісність і правильні змащувальні властивості. Змішування несумісних мастил може призвести до поломки підшипника або погіршення якості ущільнення.

   Приклад типу мастила: FANUC зазвичай вказує Klüberfood NH1 11-220, Mobil SHC 220 або еквівалент.

   Приклад кількості (на з’єднання): J1: 300-400 г, J2: 250-350 г, J3: 150-250 г. Менші суглоби (J4-J6) зазвичай вимагають менше, наприклад, 50-100 г. Завжди зверніться до посібника OEM для отримання точної кількості. Переповнення може призвести до розриву ущільнень.

   Візуальний індикатор: мастило починає виходити з вентиляційного отвору (якщо є) або досягає зазначеного рівня. Негайно припиніть наповнення, коли воно заповниться, щоб запобігти надмірному тиску.

6. Знову встановіть заливну пробку та крутний момент:

   Очистіть заливну пробку та ущільнювальні поверхні. Огляньте та замініть ущільнювальне кільце/прокладку, якщо необхідно. Знову встановіть заливну пробку, затягнувши її до значення крутного моменту, указаного OEM.

   Приклад крутного моменту (заливна пробка M8): 25 Нм (18,4 фут-фунт).

7. Задокументуйте заміну мастила:

   Запишіть у журнал технічного обслуговування дату, серійний номер робота, шарніри, які обслуговувалися, тип використаного мастила та кількість. Ці дані є критично важливими для відстеження історії технічного обслуговування та відповідності.

6. Перелік перевірок після технічного обслуговування

Після завершення технічного обслуговування переконайтеся в належній роботі та безпеці робота перед поверненням до виробництва.

7. Посібник з усунення несправностей

У цій таблиці наведено загальні симптоми, які виникають після технічного обслуговування або під час роботи робота, разом із ймовірними причинами та діями для виправлення.

8. Рекомендований графік технічного обслуговування

Цей графік містить загальні рекомендації. Зверніться до конкретних рекомендацій OEM на основі моделі робота, застосування та робочого середовища. Інтенсивні цикли або суворі умови можуть вимагати збільшення частоти.

9. Довідник запасних частин

Підтримання запасу важливих запасних частин скорочує час простою. Зверніться до списку OEM запчастин вашого робота, щоб отримати точні характеристики. Відвідайте UNITEC-D E-Catalog, щоб отримати широкий асортимент промислових запчастин.

10. Література

• ANSI/ASSE Z244.1 - Контроль небезпечної енергії - блокування/маркування та альтернативні методи
• OSHA 29 CFR 1910.147 - Контроль небезпечної енергії (блокування/маркування)
• ISO 13850 - Безпека машин - Функція аварійної зупинки - Принципи проектування
• ANSI B11.0 - Безпека машин - Загальні вимоги та оцінка ризиків
• EN 388 - Захисні рукавички від механічних пошкоджень
• ANSI Z87.1 - Професійні та навчальні особисті засоби захисту очей та обличчя
• ASTM F2413 - Стандартні специфікації щодо вимог до захисних (безпечних) носків взуття
• EN 352-1 - Засоби захисту органів слуху - Загальні вимоги - Частина 1: Навушники
• ASTM F739 - Стандартний метод випробувань на проникнення рідин і газів через матеріали захисного одягу в умовах постійного контакту
• Спеціальні посібники з технічного обслуговування від виробників роботів (наприклад, KUKA, FANUC, ABB, Yaskawa)