수리되어 서비스로 복귀된 로봇은 마지막으로 검증된 로봇과 동일하지 않다. 직접적으로 말하면 명백하고, 생산을 다시 온라인으로 가져오는 일상적인 압박 속에서 지속적으로 간과된다. 원래 공장 수락 테스트는 보정된 공구, 검증된 프로그램, 셀이 출하되기 전에 서명된 안전 기능 테스트가 있는 새 상태의 로봇을 다루었다. 서보 모터, 관절 기어박스, 힘-토크 센서, 또는 완전한 암 교체에 닿는 수리는 원래 FAT가 고장 이전에 이루어졌기 때문에 다룰 수 없는 방식으로 시스템의 기계적 및 전기적 상태를 변경한다.
수리 완료와 검증된 안전 생산 준비 사이의 간격이 이 글의 주제다. FAT 방법론 자체나 처음부터 새로운 셀의 시운전에 관한 것이 아니다. 로봇이 수리 이벤트 후 서비스로 복귀할 때 적용되는—그리고 자주 건너뛰는—특정 검증 단계와 그 단계들이 단축될 때 축적되는 생산 및 안전 결과에 관한 것이다.
수리가 실제로 무엇을 변경하는가
검증 요구사항을 이해하려면 수리가 무엇을 변경하는지 구체적으로 명시해야 한다. 다른 수리 유형은 다른 검증 의무를 만든다.
서보 드라이브 교체—산업용 로봇의 소모되지 않는 구성 요소 중 가장 빈번한 수리—는 모터에 전달되는 전기적 드라이브 특성을 변경한다. 동일한 모델과 펌웨어 버전의 새 드라이브는 교체된 장치와 공칭적으로 동일한 토크-속도 곡선을 생성해야 한다. 그러나 펌웨어 버전 동등성은 긴급 수리 조달 중에 항상 검증되지는 않는다.
관절 기어박스 교체는 해당 축의 기계적 순응과 백래시를 변경한다. OEM 사양 범위 내의 기어박스 간 변동은 실재한다.
완전한 암 어셈블리 교체—J1 베이스, J2 하부 암, J3 상부 암—는 더 중요한 이벤트다. 암에는 원래 보정 중에 특성화된 강성, 무게, 무게중심 위치의 기계적 구조가 포함되어 있다. 물리적 교체에는 재마스터링이 필요하다.
힘-토크 센서 교체는 힘 감지 기능의 보정을 변경한다. 이것은 로봇이 힘 피드백을 사용하는 응용—조립, 연삭, 연마, 정밀 삽입—에서 가장 중요하다.
마스터링 검증: 무엇이며 왜 건너뛰는가
로봇 마스터링은 관절 위치 엔코더 읽기와 각 관절의 물리적 기계 위치 사이의 대응을 확립하는 과정이다. 대부분의 현대 산업용 로봇에서 마스터링은 관절을 알려진 각도에 위치시키는 정밀 기준인 마스터링 고정구를 사용하여 수행되며, 각 축의 참조 영점으로 해당 위치에서 엔코더 값을 저장하는 소프트웨어 절차로 이루어진다.
마스터링 절차는 엔코더-관절 대응에 영향을 미칠 수 있는 구성 요소—일반적으로 모터, 모터 브레이크, 모터 엔코더, 기어박스, 또는 암 링크—가 교체될 때마다 요구된다. OEM 서비스 문서는 이 점에서 명시적이다. 그럼에도 마스터링은 수리 이벤트에서 가장 자주 단축되는 단계다.
첫 번째 이유는 시간이다. 전통적인 마스터링 고정구와 컨트롤러 내장 절차를 사용한 6축 로봇의 마스터링은 로봇 구성과 접근성에 따라 30~90분이 걸린다.
두 번째 이유는 엔코더 값이 방해받지 않았다는 가정이다. 서보 드라이브 교체의 경우 이 가정은 때로 맞다—모터가 제거되지 않고 모터 브레이크가 드라이브 교체 동안 위치를 유지했다면, 컨트롤러의 엔코더 값은 여전히 물리적 관절 위치를 반영할 수 있다. 그러나 "때로 맞다"는 검증이 아니다.
검증되지 않은 마스터링 상태로 생산에서 실행 중인 로봇은 TCP 위치가 마스터링 오류의 크기 내에서 알려지지 않은 로봇이다. 1.5미터 도달 거리에서 J1의 10mm 마스터링 오류가 있는 용접 로봇의 경우, 이는 26mm의 용접 시작 위치 오류다.
브레이크 테스트: ISO 10218이 요구하지만 플랜트가 건너뛰는 점검
산업용 로봇의 모든 관절에는 모터 브레이크가 있다. 브레이크는 일반적으로 전기 공급으로 해제 상태를 유지한다—전원이 제거되거나 안전 기능이 요구할 때 작동하는 페일세이프 장치다. 브레이크는 의도된 정지와 비상 정지 모두에서 서보 드라이브가 에너지를 잃을 때 관절을 정지 상태로 유지한다.
ISO 10218-1은 브레이크 성능이 서비스에 로봇 수락의 일환으로 검증될 것을 요구한다. 모터 교체 후 브레이크는 교체된 어셈블리의 필수 부분이며 유지 토크는 알려지지 않았다.
브레이크 유지 테스트는 서보가 에너지를 잃고 로봇이 해당 축에 대한 최악의 중력 하중 위치에 배치될 때 관절이 이동하지 않는다는 것을 검증한다. 이 테스트는 관절당 약 5분이 걸린다. 6관절 로봇의 경우 30분. OEM 수리 절차 카드에 없다. 플랜트의 수리 검증 표준에 있어야 한다.
경로 검증: 얼마나 많은 편차가 허용 가능한가
마스터링과 브레이크 검증 후, 경로 검증 단계는 로봇의 TCP 움직임이 응용에 필요한 공차 내에서 프로그래밍된 경로와 일치하는지 확인한다. 경로 검증은 생산 시험 실행이 아니다. 참조 프로그램과 측정 기준을 사용한 제어된 측정이다.
허용 가능한 편차는 응용별로 다르다: 용접 응용은 ±1.5mm를 허용할 수 있다; 레이저 절단 응용은 ±0.3mm를 요구할 수 있다; 정밀 핀 삽입이 있는 조립 응용은 ±0.15mm를 요구할 수 있다.
경로 검증이 응용 공차를 벗어난 편차를 보이면, 생산 재시작 전 대응은 원인에 따라 다르다. 경로 검증을 건너뛰고 생산 스크랩을 통해 경로 편차를 발견하는 플랜트는 더 높은 비용으로 잘못된 장소에서 같은 것을 측정하고 있다.
안전 기능 검증: 수리 후 무엇이 변경되는가
안전 등급 기능 검증은 수리 이벤트가 감지되지 않는 회귀에 대한 가장 높은 잠재력을 만드는 영역이다. 안전 등급 기능—속도 모니터링, 관절 위치 제한, 공구 영역 모니터링, 힘 제한—은 특정 하드웨어 요구사항이 있는 안전 컨트롤러와 안전 등급 드라이브에 구현된다. 안전 등급 구성 요소가 교체될 때, 해당 구성 요소에 구현된 안전 기능은 사양대로 수행하도록 검증되어야 한다.
힘 제한 협동 로봇의 모터 또는 힘 센서가 교체된 경우, 힘 제한 임계값을 위험 평가가 이루어진 특정 조건—접근 속도, 페이로드 무게, 접촉 기하학—하에서 검증해야 한다.
재시운전 기록: 무엇을 문서화해야 하고 왜인가
재시운전 검증을 트리거하는 모든 로봇 수리 이벤트는 최소한 다음 내용을 포함하는 서명되고 날짜가 기재된 기록을 생성해야 한다: 수행된 수리와 교체된 구성 요소, 수행된 마스터링 절차와 수행자, 영향받은 관절의 브레이크 테스트 결과, 응용 공차에 대한 경로 검증 측정 데이터, 원래 수락 값과 비교한 안전 기능 테스트 결과.
이 기록은 행정적 부담이 아니다. 세 가지의 증거 기반이다. 첫째, 수리 후 셀 사고의 경우 상당한 주의를 보여준다. 둘째, 추세 데이터셋을 제공한다. 셋째, 수리에 무엇이 포함되었고 포함되지 않았는지에 대한 OEM과의 보증 또는 서비스 계약 논의를 지원한다.
수리되고, 재마스터링되고, 브레이크 테스트되고, 경로 검증되고, 완성된 기록으로 안전 기능이 검증된 로봇—그것은 고장 전과 동일한 검증된 상태에 있다고 알려진 로봇이다. 수리가 완료된 유일한 조건이 그것이다.