Dove riparare un robot per pressa a iniezione? Diagnostica rapida e riparazione di un robot per pressa a iniezione

È preferibile affidare la riparazione di un robot per pressa a iniezione a un centro di assistenza in grado di diagnosticare sia la meccanica degli assi, i servomotori e gli encoder, sia il quadro di comando, i servoamplificatori, il cablaggio e la pinza. Una riparazione completa di un robot per pressa a iniezione dovrebbe comprendere la lettura dei codici di errore, l’analisi della causa del guasto, la rigenerazione o la sostituzione dei componenti danneggiati, la creazione di un backup del software, la calibrazione e i test dell’intera postazione. In questo modo è possibile non solo eliminare il problema attuale, ma anche ridurre il rischio di un nuovo arresto della produzione.

I robot cartesiani e multiasse sono responsabili della rapida estrazione del pezzo finito dallo stampo a iniezione, del suo trasferimento e del deposito in sicurezza o del passaggio alla fase successiva del processo. Il loro corretto funzionamento influisce direttamente sul tempo ciclo, sulla ripetibilità della produzione e sulla sicurezza del personale. Quando il robot smette di eseguire i movimenti programmati, perde la posizione o non preleva il pezzo stampato, in molti stabilimenti si arresta anche la pressa a iniezione con cui lavora.

Per questo motivo diagnostica rapida dei robot industriali non dovrebbe limitarsi alla cancellazione di un allarme o alla sostituzione del primo componente indicato dal controllore. Un codice di errore segnala in genere l’effetto di un problema, ma non sempre ne identifica la causa primaria. Un errore di sovraccarico dell’asse può dipendere da un servoamplificatore danneggiato, ma anche da cuscinetti usurati, una guida bloccata, una cinghia eccessivamente tesa o un cavo danneggiato.

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Come riconoscere un guasto del robot per pressa a iniezione e individuarne la causa?

Quali sintomi indicano un guasto del robot per pressa a iniezione?

Il guasto di un robot industriale non inizia sempre con l’arresto completo della postazione. In molti casi i primi sintomi compaiono gradualmente e possono essere notati dall’operatore o dal tecnico di manutenzione prima che si verifichi un danno grave.

I sintomi più comuni includono:

• rumori anomali durante il movimento di uno degli assi,
• vibrazioni o movimenti a scatti del manipolatore,
• aumento della temperatura del servomotore o del riduttore,
• maggiore assorbimento di corrente durante l’avviamento e la frenatura,
• movimento dell’asse più lento o irregolare,
• perdita di precisione nel deposito del pezzo,
• perdita della posizione memorizzata,
• errori dell’encoder o di posizionamento,
• arresti casuali del robot durante il ciclo,
• perdita di comunicazione con il pannello operatore o il controllore,
• problemi nel prelievo del pezzo con la pinza,
• disattivazione automatica degli azionamenti o dell’intero quadro di comando.

Se i sintomi si presentano in modo intermittente, non bisogna presumere che il problema sia scomparso dopo il riavvio del robot. I guasti di cavi, encoder, alimentatori e componenti di potenza dipendono spesso dalla temperatura, dalla posizione dell’asse o dal carico. Dopo un reset, il sistema può funzionare correttamente per un certo periodo e poi arrestarsi di nuovo nello stesso punto o in una fase completamente diversa del ciclo.

Che cosa provoca rumore, aumento della temperatura e maggiore resistenza dell’asse?

Guasto dei cuscinetti del servomotore

Una delle cause più comuni dei problemi di movimento degli assi è guasto dei cuscinetti di un robot per pressa a iniezione, in particolare dei cuscinetti installati nei servomotori. Sono sottoposti a ripetute accelerazioni, frenate, inversioni del senso di marcia e carichi derivanti dalla dinamica dell’intero manipolatore.

I primi sintomi dell’usura dei cuscinetti sono generalmente un aumento del rumore, un incremento locale della temperatura e una maggiore resistenza alla rotazione. Il controllore dell’azionamento deve quindi erogare una coppia maggiore per mantenere la dinamica programmata dell’asse. Ciò provoca un aumento dell’assorbimento di corrente, soprattutto durante l’accelerazione e la frenatura.

L’ulteriore funzionamento di un servomotore con cuscinetti danneggiati può causare:

• danni all’albero o al rotore,
• strisciamento degli elementi rotanti,
• surriscaldamento degli avvolgimenti dello statore,
• danneggiamento dell’encoder,
• blocco completo dell’asse.

La sostituzione dei cuscinetti in un robot industriale richiede il mantenimento dei corretti accoppiamenti, dell’allineamento e della posizione degli elementi di misura. Nei servomotori dotati di encoder assoluti o sistemi di retroazione di precisione, lo spostamento accidentale dell’elemento di misura può impedire il corretto avviamento dell’azionamento.

Usura di riduttori, guide e cinghie dentate

Il rumore e l’aumento della resistenza possono provenire anche da riduttori, guide lineari, carrelli, viti di azionamento o cinghie dentate. Nei robot cartesiani, la precisione del movimento dipende dal corretto tensionamento delle cinghie, dallo stato delle guide e dal mantenimento della geometria dei singoli assi.

I problemi meccanici tipici includono:

• gioco del riduttore,
• assenza o degradazione del lubrificante,
• contaminazione del percorso di movimento,
• cinghia eccessivamente tesa,
• denti della cinghia usurati o danneggiati,
• geometria errata dell’asse dopo una collisione.

La sola sostituzione del servomotore non risolverà il problema se il sovraccarico è causato da una guida bloccata o da un riduttore danneggiato. Un servizio professionale per robot di presse a iniezione dovrebbe quindi controllare l’intera catena di trasmissione meccanica dell’asse, non soltanto il componente indicato dal messaggio di errore.

Perché il robot perde la posizione o esegue movimenti improvvisi?

Guasto dell’encoder

L’encoder del servomotore trasmette al sistema di controllo le informazioni sulla posizione attuale dell’albero, sulla velocità e sul senso di rotazione. Questi dati costituiscono l’anello di retroazione senza il quale il controllore non può gestire con precisione il movimento dell’asse.

Il danneggiamento dell’encoder o le interferenze sul suo segnale possono causare:

• perdita della posizione di riferimento,
• posizionamento errato della pinza,
• movimenti improvvisi a scatti dell’asse,
• errori di velocità o del senso di movimento,
• impossibilità di abilitare l’azionamento servo,
• necessità di eseguire frequentemente l’azzeramento del robot,
• arresto immediato dell’intera postazione.

I problemi dell’encoder non indicano sempre un guasto del sensore stesso. La causa può essere il cavo di retroazione, un connettore sporco o allentato, una schermatura non corretta, un’alimentazione instabile oppure un guasto del circuito di ingresso del servoamplificatore.

Interruzioni intermittenti nei cavi di segnale

I cablaggi dei robot eseguono milioni di cicli di flessione all’interno delle catene portacavi. Con il tempo possono formarsi microfratture nei conduttori di rame, anche se l’isolamento esterno del cavo appare ancora integro.

Questi guasti sono particolarmente difficili da individuare, perché il collegamento può interrompersi soltanto in una determinata posizione dell’asse. Il robot può funzionare correttamente durante i movimenti di servizio e arrestarsi solo in un punto specifico del programma di produzione.

I sintomi di cavi danneggiati possono includere:

• errori casuali dell’encoder,
• perdita dei segnali di ingresso o di uscita,
• comunicazione intermittente,
• errori che si verificano soltanto in una determinata posizione dell’asse,
• impossibilità di riprodurre in modo univoco il guasto a macchina ferma.

La diagnostica dovrebbe comprendere non soltanto la misura della continuità del cavo a riposo, ma anche la verifica del suo comportamento durante la flessione e il movimento dell’asse.

Quali guasti si verificano nel quadro di comando del robot?

Il quadro di comando è l’elemento centrale dell’intero sistema. Contiene i circuiti responsabili dell’alimentazione, del controllo del movimento, dell’elaborazione dei segnali, della comunicazione e delle funzioni di sicurezza. Il guasto di un singolo modulo può arrestare un asse oppure l’intero robot.

Guasto del servoamplificatore

Il servoamplificatore controlla il servomotore in base ai comandi dell’unità di livello superiore e al segnale dell’encoder. Il suo stadio di potenza fornisce al motore una corrente opportunamente modulata.

I danni al servoamplificatore possono essere causati da:

• sovraccarico dell’asse,
• cortocircuito nel cavo o nell’avvolgimento del motore,
• surriscaldamento dello stadio di potenza,
• contaminazione del sistema di raffreddamento,
• invecchiamento dei condensatori,
• sovratensioni nell’impianto elettrico,
• danneggiamento dei circuiti di comando dei transistor di potenza,
• funzionamento prolungato con una ventola guasta.

La riparazione di un servoamplificatore non dovrebbe concludersi con la sola sostituzione dei transistor danneggiati. È necessario controllare anche i circuiti di comando, gli alimentatori ausiliari, i circuiti di misura della corrente, i condensatori e il sistema di raffreddamento, oltre allo stato del motore e dei cavi collegati.

Guasto dell’alimentatore, del controllore o del modulo I/O

L’alimentatore principale del sistema fornisce tensione ai moduli di azionamento e all’elettronica di controllo. Un funzionamento instabile può causare riavvii, errori su più assi, perdite di comunicazione o l’impossibilità di avviare l’intero sistema.

Nel quadro possono guastarsi anche i seguenti componenti:

• la CPU del controllore,
• i moduli di memoria,
• le schede di ingresso e uscita,
• le interfacce di comunicazione,
• i circuiti di sicurezza,
• il pannello HMI o il teach pendant,
• le ventole e i componenti di raffreddamento.

Polvere, temperatura elevata e flusso d’aria limitato riducono la durata dei componenti elettronici. Un servizio completo per robot di presse a iniezione dovrebbe quindi comprendere anche il controllo dei filtri, delle ventole, dei dissipatori di calore e della temperatura all’interno del quadro.

Quali guasti si verificano nel quadro di comando del robot?

Il robot e la pressa a iniezione costituiscono un unico processo integrato. L’arresto del manipolatore spesso impedisce il prelievo automatico del pezzo e quindi la prosecuzione della produzione. Anche quando è possibile passare temporaneamente al funzionamento manuale, ciò comporta generalmente un aumento del tempo ciclo e un maggiore coinvolgimento degli operatori.

Le conseguenze di un guasto possono includere:

• arresto della produzione di un determinato prodotto,
• ritardi nell’evasione degli ordini,
• necessità di riattrezzare un’altra macchina,
• aumento dei costi di manodopera ed energia,
• maggiore rischio di danneggiamento dei pezzi o dello stampo,
• riduzione della disponibilità della postazione,
• interruzione dei processi produttivi a valle,
• necessità di acquistare urgentemente ricambi.

Il costo totale di un guasto non si limita quindi al prezzo della riparazione del componente. Occorre considerare anche il costo della produzione persa, il tempo di lavoro della manutenzione, i ritardi logistici e il rischio di non rispettare il piano di produzione.

Come si svolge la riparazione rapida di un robot per pressa a iniezione?

Da dove inizia la diagnostica di un robot industriale?

La riparazione rapida di un robot per pressa a iniezione inizia con la raccolta dei dati sul guasto, la messa in sicurezza del software e la determinazione se il problema riguarda la meccanica, il sistema di azionamento, l’elettronica, la comunicazione o la pinza. Quanto più dettagliata è la descrizione dell’evento, tanto più facile sarà predisporre gli strumenti, i ricambi e le apparecchiature diagnostiche adeguati.

Per prima cosa è necessario raccogliere le seguenti informazioni:

• marca e modello del robot,
• numero di serie o identificazione del controllore,
• codice dell’allarme e messaggio completo,
• informazione sull’asse interessato,
• descrizione del momento in cui si è verificato il guasto,
• foto del robot e del quadro di comando,
• informazioni sulle riparazioni precedenti,
• copia del programma e dei parametri, se disponibile.

Prima di eseguire interventi importanti, è consigliabile creare un backup del programma, dei parametri degli azionamenti, delle impostazioni dell’utensile, dei punti di lavoro e della configurazione di comunicazione. Il backup riduce il rischio di perdita dei dati e accelera la rimessa in servizio dopo la riparazione del controllore, del pannello o del modulo di memoria.

Come vengono diagnosticati la meccanica, gli azionamenti servo e l’elettronica?

Test meccanici e misure degli azionamenti

La diagnostica meccanica comprende la valutazione dei giochi, delle resistenze, del rumore e dello stato di guide, riduttori, cinghie, giunti e punti di lubrificazione. L’asse dovrebbe essere controllato in diverse posizioni, poiché il danno può manifestarsi soltanto in un determinato tratto della corsa.

Nel caso di un servomotore vengono analizzati, tra gli altri, i seguenti aspetti:

• stato dei cuscinetti,
• resistenza alla rotazione dell’albero,
• temperatura della carcassa,
• stato degli avvolgimenti,
• isolamento elettrico,
• funzionamento del freno,
• segnale dell’encoder,
• comportamento dell’azionamento sotto carico.

Un aumento della corrente non indica sempre un guasto elettronico. Può essere la reazione dell’azionamento a un maggiore attrito, a un cuscinetto danneggiato, a una guida bloccata o a un problema del riduttore. Per questo motivo le misure elettriche devono essere interpretate insieme alla valutazione meccanica.

Diagnostica del controllo e della comunicazione

Nel quadro di comando vengono controllati gli alimentatori, i servoamplificatori, la CPU, i moduli I/O, i sistemi di raffreddamento e i collegamenti di comunicazione. L’analisi riguarda non soltanto l’allarme attuale, ma anche la cronologia degli errori e le condizioni in cui si verifica il problema.

A seconda del tipo di guasto, la diagnostica può comprendere:

• controllo delle tensioni di alimentazione,
• controllo del bus DC,
• test degli stadi di potenza dei servoamplificatori,
• controllo dei segnali dell’encoder,
• verifica degli ingressi e delle uscite,
• controllo della comunicazione con la pressa a iniezione,
• controllo dei circuiti di sicurezza,
• test del pannello operatore o del teach pendant,
• valutazione della temperatura e del raffreddamento dei moduli.

L’analisi della causa primaria è fondamentale. Se il servoamplificatore è stato danneggiato da un cortocircuito nel cavo o nel motore, l’installazione del modulo riparato senza eliminare il cortocircuito può causare un nuovo guasto.

Che cosa comprende la riparazione o la rigenerazione del robot?

L’entità dei lavori dipende dai risultati della diagnostica. La riparazione di un robot industriale per pressa a iniezione può riguardare un singolo componente oppure una revisione completa di più sistemi.

Gli interventi eseguiti più frequentemente includono:

• sostituzione dei cuscinetti nei servomotori,
• riparazione degli avvolgimenti o dei freni dei motori,
• riparazione o sostituzione degli encoder,
• rigenerazione dei riduttori e della meccanica degli assi,
• sostituzione delle cinghie dentate e delle guide usurate,
• riparazione dei cablaggi,
• riparazione dei servoamplificatori,
• rigenerazione degli alimentatori di sistema,
• riparazione di controllori, moduli I/O e pannelli HMI,
• assistenza del teach pendant,
• riparazione della pinza e dell’impianto pneumatico,
• pulizia del quadro e dei sistemi di raffreddamento,
• ripristino della configurazione e del software.

Una riparazione completa dovrebbe comprendere anche la valutazione dei componenti che lavorano insieme alla parte danneggiata. Un cuscinetto guasto può sovraccaricare il servoamplificatore, mentre una ventola difettosa può accelerare il degrado dell’alimentatore e dell’elettronica di controllo.

Perché dopo la riparazione sono necessari calibrazione e test?

La sostituzione di un componente non conclude il processo di assistenza. Il robot deve essere controllato in condizioni il più possibile simili a quelle di lavoro reali. Ciò è particolarmente importante dopo la riparazione dell’encoder, la sostituzione del motore, un intervento sul riduttore o la regolazione delle cinghie.

Il controllo finale può comprendere:

• controllo delle posizioni di riferimento,
• calibrazione degli assi,
• verifica dei punti di lavoro,
• controllo dei sensi di movimento,
• test di velocità e accelerazioni,
• misura dell’assorbimento di corrente,
• monitoraggio delle temperature degli azionamenti,
• test del funzionamento della pinza,
• prova di funzionamento in un ciclo automatico completo.

Il test del robot senza carico può non evidenziare i problemi che si verificano durante il prelievo dinamico del pezzo. Dopo la riparazione è quindi consigliabile eseguire prove alle velocità, al carico e con la sequenza operativa reali della postazione.

Quando è sufficiente una riparazione e quando è necessaria una revisione?

Una singola riparazione è sufficiente quando il guasto riguarda un solo componente e gli altri elementi del robot sono in buone condizioni. Alcuni esempi sono una ventola, un pannello, un alimentatore, un cavo o un encoder danneggiati.

La revisione di un robot per pressa a iniezione è consigliabile quando:

• il robot ha molte ore di funzionamento e una lunga storia operativa,
• i giochi sono presenti su più assi,
• i cavi sono screpolati o sono stati riparati più volte,
• si verificano frequentemente diversi errori degli azionamenti,
• il sistema di raffreddamento è fortemente contaminato,
• i componenti meccanici presentano un’usura avanzata,
• non è disponibile un backup aggiornato del programma e dei parametri,
• i guasti iniziano a interrompere regolarmente la produzione.

Una revisione può comprendere la rigenerazione dei servomotori, la sostituzione dei cavi, il ripristino della meccanica, la riparazione dell’elettronica e la preparazione di un backup completo. Il suo obiettivo è ripristinare la stabilità dell’intero dispositivo, non soltanto cancellare un singolo allarme attuale.

Quando conviene modernizzare un robot per pressa a iniezione?

Una modernizzazione può essere giustificata quando i componenti originali non sono più disponibili, il sistema di controllo non è compatibile con una nuova pressa a iniezione oppure i guasti ricorrenti dipendono dall’età dell’intera struttura.

La modernizzazione può comprendere:

• sostituzione del controllore PLC,
• installazione di nuovi azionamenti servo,
• sostituzione del pannello HMI,
• ricostruzione o modifica del programma,
• sostituzione dei sistemi di comunicazione,
• modernizzazione del sistema di sicurezza,
• integrazione con una nuova pressa a iniezione o linea di produzione.

Prima di prendere una decisione, è necessario confrontare il costo della riparazione, la disponibilità dei ricambi, la vita utile residua prevista e il costo del fermo macchina. In alcuni casi la riparazione del modulo originale è il modo più rapido per riprendere la produzione. In altri casi sarà più conveniente una modernizzazione programmata durante un fermo tecnologico pianificato.

In che modo la manutenzione del robot riduce il rischio di fermo macchina?

La manutenzione dei robot per presse a iniezione consente di individuare l’usura prima che si verifichi un guasto critico. L’ispezione dovrebbe riguardare la meccanica, gli azionamenti, il cablaggio, l’elettronica, la pneumatica e lo stato dei backup.

Nell’ambito della manutenzione è consigliabile eseguire regolarmente:

• controllo del rumore, dei giochi e della temperatura degli assi,
• controllo della lubrificazione di guide e riduttori,
• valutazione della tensione e dello stato delle cinghie,
• controllo dei cavi nelle catene portacavi,
• pulizia di filtri e ventole,
• controllo del raffreddamento del quadro di comando,
• controllo di ventose, tubi e valvole,
• analisi della cronologia degli allarmi,
• creazione di un backup aggiornato,
• test delle funzioni di sicurezza.

La frequenza delle ispezioni dovrebbe tenere conto del numero di cicli, delle condizioni ambientali, del carico del robot e dell’importanza della postazione per la produzione. Un robot che lavora ad alta temperatura, in presenza di polvere o su più turni richiede generalmente controlli più frequenti rispetto a un dispositivo utilizzato solo occasionalmente.

Come preparare una richiesta di assistenza per un robot di pressa a iniezione?

Una richiesta completa accelera la diagnosi preliminare e facilita la preparazione dei ricambi. È consigliabile fornire:

• produttore e modello del robot,
• sigle del controllore e degli azionamenti,
• numero dell’asse interessato,
• codice di errore completo,
• descrizione dei sintomi e del momento in cui la macchina si arresta,
• informazione sulla possibilità di avviare il robot dopo un reset,
• foto delle targhette identificative,
• foto del quadro di comando,
• registrazione del rumore o del movimento anomalo,
• informazioni sulla disponibilità di un backup del programma,
• data richiesta per la ripresa della produzione.

Un servizio professionale per robot industriali può comprendere la diagnostica di un singolo componente, la riparazione completa del robot, la rigenerazione degli azionamenti servo, la revisione della postazione, la modernizzazione del sistema di controllo, la preparazione di componenti di ricambio oppure l’acquisto di apparecchiature che non saranno più utilizzate.

Un guasto del robot ha fermato la pressa a iniezione? Invia il dispositivo per una diagnostica rapida. Fornisci il codice di allarme, la sigla del modello e una descrizione dei sintomi per determinare più rapidamente se il problema riguarda la meccanica, l’encoder, l’azionamento servo, il sistema di controllo, i cavi o la pinza. —> Richiedi una riparazione

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