ما هو علبة تروس روبوت ABB؟

عادةً ما يتحدث الناس عن الروبوتات الصناعية، ويتركّز حديثهم على كيفية ضبط وحدة التحكم، وكيفية برمجتها، وكيفية تتبع المسارات — أي تلك الأمور المرئية والملموسة. لكن من يقضِ وقتًا طويلاً فعليًّا في ورشة العمل سيتفهّم حقًّا أن حركة الروبوت لأعلى أو لأسفل، وهل هي سلسة أم لا، فإن الجذر الحقيقي لهذه الحركة يكمن في هيكله الميكانيكي — وهيكله العظمي إن صح التعبير. وأهم جزءٍ في هذا الهيكل، وأكثرها إهمالًا بسهولة، هو علبة التروس.

ما الوظيفة التي يؤديها هذا الجزء في الروبوت؟

دعونا نستخدم تشبيهًا خشنًا جدًّا: المحرك يدور بسرعة هائلة، زَوُوم! لكن إذا أردت أن يحمل مباشرةً ملقط لحام أو قطع تثبيت وزنها ثمانون أو مئة رطل، فلن يمتلك القوة الكافية لذلك، بل لن يستطيع حملها إطلاقًا. ومن ناحية أخرى، عند أداء الروبوت لمهمته يتطلّب الأمر قوةً ثابتةً ومستقرةً، ولا يشترط أن تكون الحركة سريعةً جدًّا، بل يجب أن تكون القوة كافيةً، كما يجب أن يكون موقع التوقف دقيقًا بدقةٍ تصل إلى شعرةٍ واحدة.

هذان الحاجتان متشابكان تمامًا. وتوجد علبة التروس في منتصف هذه العملية من «الترجمة» و«التحويل» للعمل — حيث تقوم بخفض سرعة المحرك العالية جدًّا جدًّا، وفي الوقت نفسه تضخّم القوة، كما تضمن نقل قوة المحرك إلى الموضع الصحيح. وبلا وجودها، سيتصل المحرك مباشرةً بالذراعين والساقين، ما يؤدي إما إلى اهتزاز الروبوت بشكل متقطع أو انهياره تمامًا.

إذا كنت قد فككت روبوت ABB وفحصت الذراع، فستجده في المفصل الكبير عند القاعدة، وفي الموضع الذي تتصل فيه الذراع الكبيرة بالذراعين، وكذلك في المفاصل الصغيرة في المعصم التي يمكن تدويرها. والمفاصل الكبيرة والمفاصل الصغيرة ليستا شيئًا واحدًا: فالمحاجن الكبيرة يجب أن تكون متينة وقوية، وتتحمل حملاً كبيرًا، أما المفاصل الصغيرة فتتطلب صفر فجوة (عدم وجود أي فراغ)، ودقة يدوية عالية.

يُستخدم عدة أنواع من علب التروس عادةً في ورشة العمل.

يُسمى أحد أنواع علب التروس بعلبة تروس الـRV، ويطلق عليها بعض الأشخاص اسم «عجلة دبوسية دائرية الشكل». وهذه العلبة ذات رأسٍ صلبٍ عمومًا، وتوضع عادةً في قاعدة الذراع أو في الجزء الذي يتعرض لأحمال كبيرة من الروبوت. وتتميّز هذه العلبة بصعوبة تصنيعها، وبصلابتها الكافية التي تسمح للروبوت بالقيام يوميًّا بأعمال شاقة مثل التأرجح كالمطرقة الهيدروليكية أو اللحام النقطي للأجزاء الثقيلة، كما أنها قادرة على حمل الأحمال.

أما النوع الآخر فيُسمى علبة تروس ترددية (Harmonic Gearbox)، وطريقة عملها مختلفة تمامًا. فهي تحتوي داخلها على عجلة مرنة تعتمد في حركتها على التشوه المرن، وبالتالي يمكن جعل الفجوة بين أجزائها شبه معدومة، ما يمنحها دقةً عاليةً وحجمًا صغيرًا. فإذا نظرتَ إلى معصم الروبوت، حيث تظهر الحركة الماهرة المشابهة لحركة اليد البشرية، فستجد أن معظم هذه الأجزاء تستخدم هذا النوع من علب التروس. وهي تُستخدم في التجميع الجاف والتقاط الأجزاء الصغيرة وإنجاز المهام الدقيقة، اعتمادًا كليًّا على دقة هذه «اليدين».

كما توجد أيضًا علب تروس كوكبية (Planetary Gearbox)، وهي خيارٌ متوازنٌ؛ إذ تجمع بين الحجم المدمج والكفاءة العالية، ويمكن رؤيتها في بعض المحاور المساعدة التي تكون فيها التكلفة عاملًا حاسمًا أو التي لا تتطلب دقةً عاليةً جدًّا.

إذا بدأ علبة التروس في فقدان استقرارها، فلن يؤدي الروبوت وظيفته بشكلٍ صحيح.

يحدث الكثير من الأمور على أرضية المصنع تنتهي في المكان الخطأ.

على سبيل المثال، تنخفض دقة الروبوت تدريجيًّا أثناء التشغيل. ففي الماضي، كان يُثبِّت القطع بدقة عالية بحيث تتناسب تمامًا، أما الآن فهو يخطئ دائمًا قليلًا، سواءً تم تعديل البرنامج أو إعادة معايرة النقطة الصفرية أم لا. وفي هذه الحالة، من المرجح أن تكون الفراغات داخل رأس العلبة قد زادت. فهناك فجوة بين التروس، وعندما تُعطى الأمر بالانتقال إلى تلك الوضعية، يهتز الروبوت قليلًا، ويظهر فرقٌ فعليٌّ في الموقع.

ومن الأمور الأخرى أن حركة الروبوت تصبح متقطعة، ويبدو اهتزازه واضحًا للعين المجردة، ولا تكون سلسة كما كانت سابقًا. ويعود ذلك في الغالب إلى التآكل غير المنتظم من الداخل، أو إلى عطل في مادة التشحيم ما يؤدي إلى احتكاك جاف.

كان الروبوت الأصلي يعمل بصمت تام، أما الآن فيصدر أصوات طَقْطَقَةٍ وهمهمةٍ كأنه قدرٌ على النار. وهذه الأصوات هي صرخة استغاثةٍ منه، إذ لا بد أن هناك مشكلةً ما في المحامل أو التروس الداخلية.

هناك حركة أكثر مباشرةً، حيث كان من الممكن سابقًا تحريك الجزء المعني بسلاسة، أما الآن فيُطلق إنذارٌ عند محاولة الحركة، ويُشعر المستخدم بأن الروبوت فقد قوته. وهذا يعني أن كفاءة نقل الحركة قد انخفضت بشكل كبير، وأن الطاقة تُستهلك داخل علبة التروس.

أكثر السيناريوهات شيوعًا في الموقع الميداني

هيا بنا، دعني أخبرك بعدة سيناريوهات يجب أن تكون مألوفةً لك جدًّا. يتصل العميل ويقول: «روبوتي لا يُحدِّد النقطة بدقة كما كان يفعل سابقًا، بل أصبح الانحراف واضحًا جدًّا، حتى لو كان أقل من شعرة، مما يُسبب إزعاجًا شديدًا». وغالبًا ما يكون رد الفعل الأول لدى كثير من الناس هو افتراض فقدان البرنامج أو اصطدام الذراع الآلية (الذراع الروبوتية) بشيء ما، لكن الاحتمال الأرجح هو أن الفجوة داخل علبة التروس أصبحت كبيرة جدًّا. ومن السيناريوهات الأخرى تسرب الزيت، بحيث تظهر قطرات زيت تحت المفاصل المُعلَّقة، وتتكوَّن بقعة زيتية على الأرض. وهذه المشكلة غالبًا ما تعود إلى تآكل طوق التوصيل المطاطي (الختم الزيتي) مع مرور الزمن، وباستمرار التسرب لفترة طويلة يجف الزيت تمامًا داخل العلبة، ما يؤدي إلى احتكاك جاف داخلي، وتتفاقم المشكلات البسيطة لتصبح أعطالاً جوهرية تتطلب إصلاحًا كبيرًا. وهناك أيضًا شعورٌ باشتعال حرارة المفاصل أثناء الدوران، بحيث تصبح درجة حرارتها أعلى بكثير من المعتاد، وقد يعود ذلك إما إلى زيادة الحمل الزائد أو فشل نظام التشحيم، ما يؤدي إلى احتكاك داخلي عنيف.

إذن، متى يجب أن أستبدل علبة التروس الخاصة بي؟

كثير من المدراء لا يستطيعون تحمل تكلفة ذلك، لذا يفكرون في الاستمرار في استخدامها لفترة أطول قليلًا. لكن بصراحة، انخفضت الدقة بشكل كبير، ويمكن الشعور بالاهتزاز باليد، والضجيج شديدٌ لدرجة أن الأشخاص المجاورين يلتفتون لرؤية مصدره، ولا يمكن إيقاف تسرب الزيت، ودرجة الحرارة مرتفعة بشكل غير طبيعي؛ وهذه الإشارات الخمسة، بمجرد ظهور اثنتين منها، فلا ينبغي المماطلة أكثر. فالتأخير الإضافي قد يؤدي إلى سقوط شظايا التروس داخل المحرك أو مشفر الحركة (Encoder) مما يتسبب في اكت barrasها، وعندها تصبح تكلفة الصيانة أكبر من سعر علبة التروس نفسها.

هل تُستخدم علبة التروس المستخدمة في روبوتاتنا هي نفسها المستخدمة في المعدات العادية؟

إنه ليس الأمر نفسه. ففي علبة التروس الخاصة بالمعدات العادية، لا يُشكل وجود فجوة صغيرة أي مشكلة تقريبًا، بل يمكن تشغيلها بسلاسة تقريبًا. أما الروبوتات فلا يمكنها ذلك. فإذا كانت الفجوة أكبر قليلًا، فإن الانحراف في رأس الأداة سيزداد ليصل إلى عدة مليمترات. ولهذا السبب تكون متطلبات اللعب الخلفي (Backlash) في علب تروس الروبوتات منخفضة جدًّا، ويجب أن تبقى الدقة في التكرار مستقرة طوال دورة حياة العلبة، وبالتالي لا مجال للغموض أو التفسيرات غير الواضحة في هذه النقطة.

أخيرًا