एबीबी रोबोट गियरबॉक्स क्या है?

लोग आमतौर पर औद्योगिक रोबोटों के बारे में बात करते हैं, मुँह से मुँह तक यह चर्चा होती रहती है कि कंट्रोलर को कैसे समायोजित किया जाए, कैसे प्रोग्राम किया जाए, कैसे ट्रैक पर ले जाया जाए—ये सब दृश्य और स्पर्शनीय चीज़ें। लेकिन वास्तव में यदि आप कार्यशाला में लंबे समय तक डूबे रहते हैं, तो आप समझ जाते हैं कि एक रोबोट का ऊपर-नीचे गति करना, चिकना या अचिकना होना, इसका मूल कारण वास्तव में उसका यांत्रिक शरीर—अर्थात् उसकी हड्डियाँ—है। इस शरीर का सबसे महत्वपूर्ण और सबसे अधिक अनदेखा किया जाने वाला हिस्सा गियरबॉक्स है।

रोबोट में यह चीज़ क्या काम करती है?

आइए एक बहुत ही सरल उदाहरण लेते हैं। मोटर तेज़ी से घूमती है, झन्न! लेकिन यदि आप उसे सीधे सौ या अस्सी पाउंड के वेल्डिंग टॉन्ग्स या फिक्सचर को उठाने के लिए इस्तेमाल करना चाहते हैं, तो उसमें ऐसा करने की शक्ति नहीं होती—सीधे तौर पर वह उन्हें नहीं उठा सकती। दूसरी ओर, जब रोबोट काम कर रहा होता है, तो उसे ऐसी स्थिर शक्ति की आवश्यकता होती है; कार्य की गति इतनी तेज़ होने की ज़रूरत नहीं होती, लेकिन उसमें शक्ति होनी चाहिए, और रुकने की स्थिति बिल्कुल सटीक होनी चाहिए—जैसे कि एक बाल के बराबर सूक्ष्मता तक।

ये दो आवश्यकताएँ पूरी तरह से गड़बड़ हैं। गियरबॉक्स इस 'अनुवाद' और 'रूपांतरण' के मध्य में स्थित है, जिसमें मोटर की उस बेवकूफाना तेज़ गति को कम किया जाता है, जबकि बल को बढ़ाया जाता है, और साथ ही यह सुनिश्चित किया जाता है कि मोटर की शक्ति का स्थानांतरण सही स्थिति पर किया जाए। इसके बिना, मोटर सीधे रोबोट की भुजाओं और पैरों से जुड़ी होगी, और रोबोट या तो झटकों के साथ हिलेगा या पूरी तरह से ढह जाएगा।

यदि आपने एक ABB रोबोट को असेम्बल किया है और उसकी भुजा को नीचे की ओर खोला है, तो आप इसे आधार के बड़े जोड़ पर, बड़ी भुजा और दो भुजाओं के जुड़ने के स्थान पर, और कलाई के छोटे जोड़ों में पाएँगे जो घूम सकते हैं। बड़े जोड़ और छोटे जोड़ एक ही चीज़ नहीं हैं; बड़े जोड़ों को मज़बूत और टिकाऊ होना चाहिए, ताकि वे एक बड़ी धड़ी को सँभाल सकें, जबकि छोटे जोड़ों को शून्य खाली स्थान (ज़ीरो क्लीयरेंस) के साथ सटीक हाथ कार्य करने की आवश्यकता होती है।

कार्यशाला में कई प्रकार के गियरबॉक्स आमतौर पर उपयोग में लाए जाते हैं।

गियरबॉक्स का एक प्रकार RV गियरबॉक्स कहलाता है, और कुछ लोग इसे साइक्लॉइड पिनव्हील भी कहते हैं। यह वस्तु एक मजबूत सिर वाली होती है, जो सामान्यतः बड़े बल वाले स्थानों—जैसे रोबोट के आधार और भुजा में—घुटनों के बल बैठी रहती है। इसकी विशेषता निर्माण के प्रति प्रतिरोधशीलता और पर्याप्त दृढ़ता है; आप रोबोट को प्रतिदिन हथौड़े की तरह झटके देकर संचालित कर सकते हैं, या स्पॉट वेल्डिंग जैसे भारी कार्य करा सकते हैं, और यह उन कार्यों को सहन कर सकता है।

दूसरा हार्मोनिक गियरबॉक्स कहलाता है, जिसका मार्ग पूर्णतः भिन्न है। इसके अंदर एक लचीला पहिया होता है, जो लोचदार विकृति पर निर्भर करके गति प्रदान करता है; अतः इसका खाली स्थान लगभग शून्य हो सकता है, जिससे उच्च सटीकता और साथ ही छोटा आकार प्राप्त होता है। आप रोबोट के कलाई के उन भागों को देखें, जो मानव हाथ के समान चतुर होते हैं—उनमें से अधिकांश में यही गियरबॉक्स प्रयुक्त होता है। शुष्क असेंबली, छोटे घटकों को पकड़ना और सूक्ष्म कार्य करना—ये सभी कार्य इसकी हाथ की सटीकता पर निर्भर करते हैं।

इसके अतिरिक्त, प्लैनेटरी गियरबॉक्स भी होता है, जो एक समझौते का विकल्प है; यह संक्षिप्त होने के साथ-साथ दक्ष भी है, और कुछ लागत-संवेदनशील या सटीकता की आवश्यकताएँ इतनी अधिक नहीं होने वाले सहायक अक्षों में इसका प्रयोग देखा जा सकता है।

यदि गियरबॉक्स का तापमान बढ़ने लगता है, तो रोबोट अपना कार्य नहीं कर पाएगा।

कार्यशाला के फर्श पर कई ऐसी चीजें होती हैं जो अंततः गलत स्थान पर पहुँच जाती हैं।

उदाहरण के लिए, रोबोट की सटीकता उसके कार्य करने के साथ-साथ कम हो जाती है। पहले यह टुकड़ों को दृढ़ रूप से फिट करता था, लेकिन अब यह हमेशा थोड़ा सा विचलित रहता है—प्रोग्राम को समायोजित करना, शून्य बिंदु को पुनः कैलिब्रेट करना—ये सभी कदम उठाए जा चुके हैं या नहीं। इस स्थिति में, यह संभावित है कि गियरहेड में खाली स्थान (क्लीयरेंस) बढ़ गया है। गियर्स के बीच एक अंतराल है, और जब आप इसे उस स्थिति पर जाने का निर्देश देते हैं, तो यह थोड़ा कांपता है और वास्तविक विचलन बढ़ जाता है।

एक अन्य बात यह है कि रोबोट झटकों के साथ गति करता है, और यह नंगी आँखों से भी हिलता हुआ लगता है, तथा यह पहले की तरह चिकना नहीं है। यह मुख्य रूप से आंतरिक असमान घिसावट के कारण होता है, या लुब्रिकेंट काम नहीं कर रहा है, जिससे शुष्क घर्षण (ड्राई ग्राइंडिंग) हो रही है।

मूल रोबोट शांति से कार्य करता था, लेकिन अब यह क्लिक, बज़िंग की आवाज़ करता है, मानो कोई बर्तन हो। यह ध्वनि वास्तव में सहायता के लिए चिल्ला रही है—इसके भीतर के बेयरिंग या गियर्स में कोई समस्या अवश्य है।

अब अधिक सीधे, पहले से ही हिस्से को स्थानांतरित करने में सक्षम, अब अलार्म चल रहा है, और रोबोट को कमजोर महसूस हो रहा है। इसका अर्थ है कि ट्रांसमिशन दक्षता में काफी कमी आ गई है, और ऊर्जा गियरबॉक्स में खर्च हो रही है।

क्षेत्र में सबसे आम परिदृश्य

चलिए, मैं आपको कुछ ऐसे परिदृश्य बताता हूँ जिनसे आप निश्चित रूप से परिचित होंगे। ग्राहक फोन करता है और कहता है: “मेरा रोबोट, जो बिंदु पहले सही था, अब पूरी तरह बाहर है, एक बाल के भी कम विचलन से भी झुंझलाने वाला है।” कई लोगों की पहली प्रतिक्रिया प्रोग्राम खो जाने या गन हिट करने की होती है, वास्तव में संभावना यह है कि गियरबॉक्स का अंतर बहुत अधिक है। दूसरा मामला तेल रिसाव का है, जहाँ लटकते हुए जोड़ों के नीचे तेल की बूँदें गिर रही हैं और फर्श पर एक धब्बा या छोटी पानी की तरह की तरल बूँदें जमा हो गई हैं। यह सबसे अधिक संभावना है कि ऑयल सील का जूनून हो गया है, लंबे समय तक तेल रिसाव के कारण अंदर का तेल समाप्त हो गया है, जिससे आंतरिक शुष्क घर्षण हो रहा है, और छोटी समस्याओं को बड़ी मरम्मत में बदल दिया गया है। इसके अलावा, जोड़ों को गर्म महसूस करना भी हो सकता है, जो सामान्य से काफी अधिक गर्म हो, या तो लोड बहुत अधिक है या लुब्रिकेशन विफल हो गया है, जिससे अंदर का घर्षण बढ़ गया है।

तो मुझे अपना गियरबॉक्स कब बदलना चाहिए?

कई प्रबंधक ऐसा करने की क्षमता नहीं रखते हैं, इसलिए वे इसे थोड़ा समय और लंबे समय तक रखने के बारे में सोच रहे हैं। लेकिन ईमानदारी से कहूँ तो, सटीकता में काफी कमी आ गई है, कंपन को हाथ से महसूस किया जा सकता है, शोर इतना ज़्यादा है कि उनके बगल में बैठे लोग सिर घुमाकर देखने लगते हैं, तेल का रिसाव रोका नहीं जा सकता है, तापमान असामान्य रूप से ऊँचा है—इन पाँच संकेतों में से कोई भी दो संकेत दिखाई देने पर आगे की देरी नहीं करनी चाहिए। यदि आगे की देरी की गई, तो गियर के टुकड़े मोटर या एन्कोडर से गिरकर सफ़ाई कर सकते हैं, जिससे रखरखाव की लागत गियरबॉक्स की कीमत से कहीं अधिक हो जाएगी।

क्या हमारे रोबोट्स में उपयोग किया जाने वाला गियरबॉक्स सामान्य उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले गियरबॉक्स के समान है?

यह एक ही चीज़ नहीं है। सामान्य उपकरणों का गियरबॉक्स, थोड़ी सी खाली जगह मायने नहीं रखती है, लगभग इस पर चालू किया जा सकता है। रोबोट ऐसा नहीं कर सकते। यदि खाली जगह थोड़ी अधिक है, तो टूल हेड का विचलन कुछ मिलीमीटर तक बढ़ जाएगा। इसी कारण रोबोट गियरबॉक्स के लिए बैकलैश की आवश्यकता बहुत कम होती है, और इसकी पुनरावृत्ति को जीवन चक्र भर स्थिर रखना आवश्यक है, अतः इस बिंदु पर कोई अस्पष्टता का स्थान नहीं है।

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