Onarılıp hizmete döndürülen bir robot, en son doğrulandığı robotla aynı robot değildir. Bu, doğrudan ifade edildiğinde açıktır ve üretime geri dönme günlük baskısında tutarlı biçimde gözden kaçırılır. Orijinal fabrika kabul testi (FAT), robotu kalibre edilmiş takımlarla, doğrulanmış programla ve hücre sevk edilmeden önce imzalanan güvenlik işlevi testiyle yeni haldeyken kapsıyordu. Servo motor, eklem dişlisi, kuvvet-tork sensörü veya eksiksiz bir kol değişimine dokunan bir onarım, sistemin mekanik ve elektriksel durumunu orijinal FAT'ın arızadan önce geldiği için kapsamadığı şekillerde değiştirir.
Onarım tamamlanması ile doğrulanmış güvenli üretim hazırlığı arasındaki boşluk bu yazının konusudur. FAT metodolojisinin kendisi ya da sıfırdan yeni hücreler devreye alma hakkında değil. Bir robotun onarım olayının ardından hizmete döndüğünde uygulanan ve sıkça atlanan belirli doğrulama adımları ile bu adımlar kısaltıldığında biriken üretim ve güvenlik sonuçları hakkında.
Bir onarım aslında neyi değiştirir
Doğrulama gereksinimlerini anlamak için bir onarımın neyi değiştirdiği konusunda somut olmak gerekir. Farklı onarım türleri farklı doğrulama yükümlülükleri yaratır.
Servo sürücü değişimi; endüstriyel bir robottaki en sık yaşanan sarf dışı onarım; motora iletilen elektriksel sürücü karakteristiklerini değiştirir. Aynı model ve firmware sürümündeki yeni bir sürücü, değiştirilen birime nominal olarak özdeş tork-hız eğrileri üretmelidir. Ancak acil onarım tedarikinde firmware sürüm eşliği her zaman doğrulanmaz ve aynı firmware dahilinde bile sürücüden sürücüye varyasyon mevcuttur. Anlık sonuç, o eksende tork dalgalanmasında ve dinamik yanıtta potansiyel bir değişimdir; bu, üretim hızında gözlemlenebilir yol sapmasında kendini gösterebilir de göstermeyebilir de.
Eklem dişlisi değişimi, o eksendeki mekanik esnekliği ve geri tepeyi değiştirir. OEM'in spesifikasyon aralığı dahilinde dişliden dişliye varyasyon gerçektir. Aşınmanın yarattığı geri tependeki aşınmış dişliye kıyasla; imalat varyasyonundan değil; spesifikasyonun yüksek ucunda geri tepesi olan yeni bir dişli, küçük ama ölçülebilir yol sapmaları üretir. Ne aşınmış ne de yeni dişli spesifikasyon dışı olmayabilir; ancak robotun kalibre modeli, yeni dişli için değil önceki dişliyle oluşturulmuştur.
Eksiksiz bir kol montajı değişimi; J1 tabanı, J2 alt kol ya da J3 üst kol; daha önemli bir olaydır. Kol, sertliği, ağırlığı ve kütle merkezi konumu orijinal kalibrasyon sırasında karakterize edilen mekanik yapıyı içerir. Aynı OEM ve model serisinden değiştirme kol spesifikasyon dahilinde olmalıdır; ancak fiziksel değiştirme yeniden mastering gerektirir: Eklem sıfır pozisyonu referanslarının yeni mekanik montaj için doğru biçimde oluşturulduğunu doğrulamak. Yanlış kurulup yeniden mastering yapılan bir kol, takım merkezi noktasından (TCP) ulaşım mesafesiyle büyüyen yol hataları üretir.
Kuvvet-tork sensörü değişimi, kuvvet algılama işlevinin kalibrasyonunu değiştirir. Bu, en çok robotun kuvvet geri bildirimi kullandığı uygulamalarda önem taşır; montaj, taşlama, parlatma, hassas yerleştirme; çünkü ham dönüştürücü çıkışını kalibre kuvvet ve tork değerlerine eşleştiren sensör kalibrasyon katsayıları sensör modeline değil tek sensöre özgüdür.
Mastering doğrulaması: nedir ve neden atlanır
Robot mastering, her eklem için eklem pozisyon enkoderi okuması ile fiziksel mekanik pozisyon arasındaki yazışmayı kurma sürecidir. Modern endüstriyel robotların çoğunda mastering, eklemi bilinen bir açıda konumlayan hassas bir mastering aparatı ve o pozisyondaki enkoder değerini her eksen için referans sıfır olarak kaydeden yazılım prosedürü kullanılarak gerçekleştirilir.
Mastering prosedürü, enkodere eklem yazışmasını etkileyebilecek bir bileşen her değiştirildiğinde gereklidir: tipik olarak motor, motor freni, motor enkoderi, dişli kutusu ya da kol bağlantısı. OEM servis dokümantasyonu bu konuda açıktır. Yine de mastering, onarım olaylarında en sık kısaltılan adımdır; iki nedenden dolayı.
Birincisi zamandır. Geleneksel mastering aparatı ve kontrolörün yerleşik prosedürü kullanılarak altı eksenli bir robot üzerinde mastering, robot konfigürasyonuna ve erişilebilirliğine bağlı olarak otuz ila doksan dakika sürer. Üretim baskısı altında bu süre, bir güvenlik ön koşulu yerine gecikme olarak algılanır. Aparatı kurmadan birkaç pandant düğmesine bastıktan sonra "mastering yapıldı" diyen teknisyen, onarılmış robotun fiziksel gerçekliğini yansıtmayabilen bir mastering durumunu onaylamaktadır.
İkincisi, enkoder değerinin bozulmadığı varsayımıdır. Servo sürücü değişimi için bu varsayım bazen doğrudur; motor çıkarılmadıysa ve motor freni sürücü değişimi süresince pozisyonu koruduysa, kontrolördeki enkoder değeri hâlâ fiziksel eklem pozisyonunu yansıtıyor olabilir. Ama "bazen doğru" bir doğrulama değildir. Enkoder-pozisyon yazışmasının bozulmamış olup olmadığını bilmenin tek yolu, bunu mastering aparatına karşı doğrulamaktır, varsaymak değil.
Doğrulanmamış mastering durumuyla üretimde çalışan bir robot, TCP pozisyonu mastering hatasının büyüklüğü dahilinde iş koordinatına göre bilinmeyen bir robottdur. 1,5 m ulaşımda J1'de 10 mm mastering hatasıyla çalışan bir kaynak robotunda, bu kaynak başlangıç pozisyonu hatasının 26 mm'ye karşılık gelir; eklemi tamamen kaçıracak ya da yanlış konumda ısı etkili bölgesi üretecek kadar büyük. Hassas pim yerleştirmeli montaj robotu için bu bir çarpmadır.
Fren testi: ISO 10218'in gerektirdiği ama tesislerin atladığı kontrol
Endüstriyel bir robotun her eklemi bir motor freni içerir. Fren normalde elektriksel beslemeyle kapalı tutulur; güç kesildiğinde ya da güvenlik işlevi bunu çağırdığında devreye giren bir güvenli durum cihazıdır. Fren, servo sürücü enerjisizleştirildiğinde, hem istenilen duruşlar hem de acil duruş (E-stop) sırasında eklemi hareketsiz tutar.
ISO 10218-1, fren performansının robotun hizmete alımının bir parçası olarak doğrulanmasını gerektirir. Amaç, fren tutma torkunun en kötü durum yük ve kol pozisyonunda robot durdurulduğunda eklem kaymasını önlemek için yeterli olduğudur. Pratikte bu test orijinal devreye almada bir kez yapılır ve fren ya da motor değiştirilmedikçe tekrarlanmaz.
Bir motor değişiminin ardından fren, değiştirilen montajın ayrılmaz bir parçasıdır ve tutma torku bilinmez. Yalnızca motor freni değişiminde; fren muhafazası, fren diski ya da elektromıknatıs ayrı bir servis olarak değiştirildiğinde; tutma torku, yüzey oturması yüz çalışma döngüsünde iyileştikçe yeni fren bileşenlerinin oturma durumundan etkilenebilir.
Fren tutma testi, servo enerjisizleştirildiğinde ve robot o eksen için en kötü durum yerçekimi yükleme pozisyonuna yerleştirildiğinde eklimin kaymadığını doğrular. 10 kg yüklü dikey ulaşımlı bir robot için J2'nin en kötü durum pozisyonu tipik olarak tam yatay uzanmış kolla doksan derecelik omuz eklem açısındadır. Sürücü enerjisizleştirilip yalnızca fren tutarken eklem hareket etmemelidir. Hareket ederse fren, belirtilen yük için yeterli değildir ve onarım tamamlanmış değildir.
Bu test eklem başına yaklaşık beş dakika sürer. Altı eklemli robot için otuz dakika. OEM onarım prosedür kartında yoktur. Tesisin onarım doğrulama standardında olmalıdır.
Yol doğrulaması: ne kadar sapma kabul edilebilir
Mastering ve fren doğrulamasının ardından yol doğrulama adımı, robotun TCP hareketinin uygulamanın gerektirdiği tolerans dahilinde programlanmış yolla eşleştiğini onaylar. Yol doğrulaması bir üretim deneme çalışması değildir. Referans program ve ölçüm referansı kullanılarak yapılan kontrollü bir ölçümdür; tipik olarak takım montajında hassas ölçüm pimi ya da hücrenin orijinal devreye alımında kullanıldığı ölçüm aparatı.
Referans program, robotu üretimde kullanılan tam çalışma zarfını egzersiz yapan bir pozisyonlar dizisinden geçirir; yakın ulaşımlar, uzak ulaşımlar, tepeden ulaşımlar; ve her öğretilen noktadaki gerçek TCP pozisyonunu beklenen değerle karşılaştırır. Kabul edilebilir sapma uygulamaya özgüdür: Kaynak uygulaması ±1,5 mm tolere edebilir; lazer kesme uygulaması ±0,3 mm gerektirebilir; hassas pim yerleştirmeli montaj uygulaması ±0,15 mm gerektirebilir.
Yol doğrulaması uygulama toleransı dışında sapmalar gösterirse, üretimi yeniden başlatmadan önceki yanıt kaynağa bağlıdır. Mastering hatası; tüm pozisyonlarda tutarlı offset; bir mastering düzeltmesi gerektiğini gösterir. Ölçeklendirme hatası; ulaşım mesafesiyle büyüyen sapma; OEM yeniden kalibrasyonu gerektirebilecek kinematik model uyumsuzluğunu gösterir. Eksen özgü sapma; değiştirilen eklemde yoğunlaşma; değiştirilen bileşenin spesifikasyon dışı olabileceğini ve OEM ile görüşme gerektirdiğini gösterir.
Her durumda yol sapması ölçülen bir sayıdır, bir görüş değil. Yol doğrulamasını atlayan ve üretim hurdası yoluyla yol sapmasını keşfeden bir tesis, aynı şeyi daha yüksek maliyetle yanlış yerde ölçüyor demektir.
Onarım sonrası güvenlik işlevi doğrulaması: ne değişir
İşbirlikçi robot ve güvenlik sınıflı işlev doğrulaması, onarım olaylarının en yüksek tespit edilmemiş gerileme potansiyeli yarattığı alandır. Güvenlik sınıflı işlevler; hız izleme, eklem pozisyon sınırlama, takım bölgesi izleme, kuvvet sınırlama; belirli donanım gereksinimlerine sahip güvenlik kontrolörlerinde ve güvenlik sınıflı sürücülerde uygulanır. Güvenlik sınıflı bir bileşen değiştirildiğinde, o bileşende uygulanan güvenlik işlevi belirtildiği gibi çalıştığı doğrulanmalıdır.
Korumalı hücredeki standart bir endüstriyel robot için motor ya da sürücü değişiminin ardından ilgili güvenlik işlevleri tipik olarak şunları içerir: E-stop kategori yanıt süresi, güvenlik sınıflı yumuşak eksen sınırlama ve motor fren işlevi (yukarıda ele alındı). Bunlar standart kabul test prosedürleriyle doğrulanabilir.
İşbirlikçi robot ya da entegre güvenlik sınıflı işlevlere sahip robot için kapsam genişler. Motoru ya da kuvvet sensörü değiştirilen kuvvet sınırlayıcı bir kobot, kuvvet sınırlama eşiğini risk değerlendirmesinin yapıldığı belirli koşullar altında doğrulamayı gerektirir: yaklaşma hızı, yük ağırlığı, temas geometrisi. Doğrulama "kobotu yavaş hızda çalıştır ve iterken durup durmadığına bak" değildir; kalibre edilmiş kuvvet ölçüm cihazıyla belirtilen eşike karşı yapılan bir ölçümdür.
Pek çok tesis bu doğrulamayı şirket içinde yapmak için araçlara sahip değildir ve onarım sonrası güvenlik doğrulaması için OEM ya da sistem entegratörüne güvenir. Onarım tamamlanması ile OEM ziyareti arasındaki boşluk, robotun ya boşta durduğu; üretime etkisi olan; ya da tamamlanmış güvenlik doğrulaması olmadan çalıştığı; güvenlik riski yaratan; bir dönemdir. Bu boşluğu yönetmek, şirket içi doğrulama kapasitesine sahip olmayı ya da OEM güvenlik doğrulama ziyaretinin onarım tamamlandıktan sonra değil önce planlanmasını gerektirir.
Yeniden devreye alma kaydı: ne belgelenmeli ve neden
Yeniden devreye alma doğrulamasını tetikleyen her robot onarım olayı, imzalı ve tarihli bir kayıt üretmelidir; en azından şu içerikle: yapılan onarım ve değiştirilen bileşenler, uygulanan mastering prosedürü ve uygulayan kişi, etkilenen eklemler için fren test sonucu, uygulama toleransına karşı yol doğrulama ölçüm verisi ve orijinal kabul değerleriyle karşılaştırmalı güvenlik işlevi test sonuçları.
Bu kayıt idari bir yük değildir. Üç şey için kanıt tabanıdır. Birincisi, onarım sonrası hücre olayında gerekli özeni kanıtlar. Son onarım olayı için eksiksiz doğrulama kaydı gösterebilen bir tesis, gösteremeyen tesise göre çok farklı bir düzenleyici ve hukuki konumdadır. İkincisi, bir trend veri seti sağlar. Yol doğrulaması tutarlı biçimde aynı ekseni onarım sonrasında tolerans sınırına doğru kayarken gösteriyorsa, bu örüntü sistematik bir sorunu gösterir; kalibrasyon modeli uyumsuzluğu, bileşen varyasyonu, takım montaj kararsızlığı; hurda ya da güvenlik olayı üretmeden önce ele alınabilecek bir sorun. Üçüncüsü, garanti veya servis sözleşmesi görüşmelerinde OEM ile neyin kapsandığı ve neyin kapsamadığına dair konuşmayı destekler.
Onarılan, yeniden mastering yapılan, fren testi geçmiş, yol doğrulanmış ve tamamlanmış kayıtla güvenlik işlevi doğrulanmış robot; arızadan önceki doğrulanmış durumuyla aynı doğrulanmış durumda olduğu bilinen bir robottdur. Onarımın tamamlandığı yegane koşul budur.