מפחית RV לעומת מונע הרמוני ברובוטי ABB
כשאנשים מסוימים נחשפים לראשונה לרובוטים תעשייתיים של ABB, עיניהם מתמקדות בתיבות הבקרה, במנועי הסרוו ובהתקן הלמידה (Teach Pendant). אך בפועל, התנועה הסופית של הרובוט – האם היא יציבה, מדויקת או עמידה – נגזרת מהמפרקים, שם מסתתר השורש האמיתי של הדברים: המפחיתים.
לרוב האחים שמתמחים בתחזוקת רובוטי ABB הייתה חוויה זו עם הרכיבים הגיריים: לאחר כמה שנים של פעילות, הרובוט מתחיל לאט לאט להציג סטיות במסלול, ריתוך לא יציב, רעידה, רעש וסטיות במיקום. כאשר מבצעים בדיקה מעמיקה של המפרקים, לעיתים קרובות מתגלה כי מפחית המהירות שבמפרק הוא הגורם לבעיות הללו. במפרקים הראשיים של רובוטי ABB נמצאים בדרך כלל שני סוגי מפחיתים: אחד נקרא מפחית מהירות RV והשני נקרא מפחית הרמוני.
לקוחות שואלים לעיתים קרובות: "מה ההבדל בין שני המנמנים האלה?", "למהABB חייבת לעשות זאת? למה ABB משתמשת במנמן RV לחלק מהצירים ובמנמן הרמוני לחלק אחר?" "איזה מהם עמיד יותר?" "איזה מהם מדויק יותר?" היום נדבר איתכם, אך ורק מתוך החוויה במעבדה. 
המגש של היריד ברובוט, בסופו של דבר, הוא מה שצריך לייצר
מנועי סרוו לרובוטים תעשייתיים, הסיבוב מהיר – אבל קיים בעיה קטלנית: סיבוב מהיר אינו שקול לכוח גדול. בעת ביצוע משימה אמיתית, הרובוט זקוק למהירות נמוכה, מומנט גבוה, דיוק גבוה, וכן יציבות במוצא. חישבו על כך: בעת ריתוך, יש לעקוב אחר הקו המורתח, ולכן התנועה חייבת להיות חלקה במיוחד; בעת טיפול בחלקי עבודה ששוקלים מאות פאונד, המפרקים חייבים לספוג את הכוח, ולא לרטוט. המשימה של תיבת ההילוכים היא להפחית את המהירות ה'טיפשית' של המנוע, להגביר את הכוח, וכן לאפשר לציר המוצא לעצור בדיוק במקום הנכון. לפיכך, ניתן לראות בתיבת ההילוכים 'מגביר כוח' ו'שומר דיוק' במפרקים. ברובוטי ABB רבים, ברגע שתיבת ההילוכים נ wears (מתבלה), אפשר להרגיש: מסלול התנועה הופך יותר ויותר 'צף', שגיאות 재-מיקום חוזרות מתגברות יומם ביומם, הזרוע מתחילה לרעוד, והאצה והאטה הופכות לא סדירות אחת אחרי השנייה, איכות הריתוך משתנה בהתאם, והנקודות החזקות מובילות ישירות להתרעות.
מפחית RV: נושא מוצק ועמיד לייצור
מהי התפקיד של מפחית RV? רבים קוראים לו גם מפחית ציקלואידי. המאפיין הטוב ביותר שלו הוא רק דבר אחד: הוא קשיח, ובעיקר עמיד לייצור. הוא משמש רובוטים תעשייתיים כבדים כדי לשאת את הקרש, ולכן ברובוטים גדולים של ABB שמבצעים ריתוך, טיפול, אריזה וסידור, במיוחד בבסיס, הזרוע והצירים האכזריים ביותר של הזרוע – הבטן מכילה כמעט תמיד מפחית RV. חישבו על כך: כשזרוע גדולה של ABB מתנודדת כלפי מעלה, כמה גדולה חייבת להיות הכוחות האינרציאליים שהמסבבים בבסיס צריכים לשאת. אם המפחית אינו מספיק קשיח במקום הזה, כל הרובוט יפעל כאילו הוא שיכור וינודד. החלק החזק ביותר במפחית RV הוא העצם הקשיחה הזו.
למה המניע RV כה חזק? זה קשור למבנה הפנימי שלו. מנוע גיר רגיל יכול לכלול במקביל שן אחת או שתי שיניים העוסקות במאמץ, אך זה לא המקרה עם מנוע ה-RV, שבו מספר רב של שיניים נוגעות במקביל, כך שהכוח מתפזר. זה דומה לקבוצת אנשים המגביהים משהו כבד יחדיו, במקום להסתמך על אדם אחד בלבד לשאת אותו. בדרך זו, הכוח מתפלג באופן אחיד, התנגדות לפגיעות היא גבוהה, וסיכון לשבר שיניים הוא קטן. גם בעת פעילות ממושכת תחת עומס כבד, המערכת נשארת יציבה. לכן, מנועי ה-RV של רובוטים כבדים של ABB יכולים לפעול שנים רבות. במיוחד במפעלי ריתוך אוטומטיים ניתן לראות זאת בבירור: רובוטי הריתוך של ABB עובדים יומיומית יותר מעשר שעות, מסתובבים ללא הפסקה במשך שנים, והרכיב הראשון שמתפגר בדרך כלל אינו המפקח, אלא המפרקים בחלק המכני, אשר מאבדים בהדרגה את הדקויות שלהם. עם זאת, באופן כללי, תוחלת החיים הכוללת של מנוע ה-RV אכן ארוכה.
מפחית הרמוני: נולד ל"דיוק קיצוני".
המפחית ההרמוני הוא גישה שונה לחלוטין מהמפחית מסוג RV, שתוכנן להיות "מבוסס", בעוד שהמפחית ההרמוני תוכנן להיות "מדויק ביותר". למפחית ההרמוני יש תכונות בולטות במיוחד: גודל קטן, משקל קל, חזרה (backlash) נמוכה מאוד – נמוכה כמעט עד כדי היעדרה – ודقة גבוהה למדי. לכן, כשאתם מסתכלים על הקרסול של רובוט ABB, על הצירים שלו, ובמיוחד באזורים הקרובים לקצה הכלי, כמו בדיקות צביעה, הרכבה מדויקת, אחיזת חלקים קטנים ותעשיית האלקטרוניקה שבה משתמשים ברובוטים, הקרסול מורכב כמעט לחלוטין ממפחיתים הרמוניים. המרחב באזור זה כבר צפוף, והדרישות לדקיות התנועה הן גבוהות באופן קיצוני, ולכן המפחית ההרמוני הוא הפתרון המושלם.
למה המפחית ההרמוני יכול להיות כל כך מדויק? המפתח נמצא בעובדה שאין לו כמעט פער העברה, מה שמכונה לעתים קרובות "חזרה לאחור" (backlash). למספר רב של מפחיתים רגילים יש בעיה זו: הקצה המונע זז מעט, אך הפלט אינו עוקב אחר התנועה באופן מיידי – תמיד קיים פער. ככל שהפער גדול יותר, כך אי-הודאות במיקום הרובוט גדלה. מפחיתי הילוך הרמוני מסתמכים על עיקרון העברה גמיש, שמפחית את החזרה לאחור לרמה נמוכה מאוד. לכן ניתן להרגיש כי כף היד של רובוט ABB מסתובבת בחלק העליון בצורה חלקה במיוחד, ללא תחושת הפער הרופף הזה. במיוחד ברובוטי צבע זה בולט ביותר: רטט קל במסלול של אקדח הצבע גורם מיד להופעת פסים על פני השטח המוצבע, עובי לא אחיד, מבנה דומה לקליפת תפוז או דליפת צבע, ולכן דיוקו של המפחית ההרמוני בכף היד ברובוטי הצבע הוא קריטי במיוחד.
למה ABB לא משתמשת פשוט במפחית הילוך אחד?
אז למה אבב לא משתמשת פשוט בכל אחת מהן, ומחוייבת להתקין RV על הציר הגדול והרמוניות על הציר הקטן? במפורש, רובוטים תעשייתיים זקוקים באופן מובן לכוח ולדיוק, וכל אחד משני אלו נאחז ב-RV ובהרמוניות. גישת העיצוב של אבב היא בדרך כלל להשתמש ב-RV במפרקים הגדולים בחלק הקדמי ובהרמוניות במפרקים הקטנים בחלק האחורי. כך, היציבות הכוללת תחת עומס כבד מושגת על ידי הנסיעה, והפעולה בקצה היא די עדינה, וגם בקרת המסלול חלקה. למעשה, רוב הרובוטים התעשייתיים בשוק כיום הם הפתרון הנפוץ.
RV והרמוניות – מה מהם סביר יותר להתקלקל?
האם זה קל יותר לשבור — זהו גם השאלה שהלקוחות תמיד שואלים. במציאות, לא ניתן לומר פשוט מי עדין יותר ממי, מכיוון ששני סוגי המניעים פועלים בסביבות שונות. עם זאת, על פי התחושה מהתקלות שנתקלים בהן במעבדות התיקון, המניע ההרמוני הוא יחסית 'עדין' יותר במעט. הסיבה לכך היא שהגלגל הגמיש שבתוכו נמצא תמיד במצב של עיוות אלסטי, ובעת פעילות בתדר גבוה לאורך זמן, נאבק הלוך ושוב, הוא מתעייף לאט לאט. במיוחד פעולות בתדר גבוה ועם משרעת קטנה, עבודה ללא הפסקה יום ולילה, ותהליכי הפעלה והשהיה חוזרים ונשנים — כל אלה מאיצים את ההתעכלות של המניע ההרמוני. לעומת זאת, המניע מסוג RV פחד יותר מפגיעות של עומס כבד, כגון התנגשות של רובוטים, עומס יתר, עצירות חירום או תפעול במנגנון ישן עם אינרציה גבוהה, שבו קשה לתמוך במבנה — במקרים כאלה קיימת סכנה גבוהה לפגוע בגלגלי השיניים והכדורים שבתוך המניע.
אילו סימנים מוקדמים מצביעים על כך שמתנע עומד לתקוף?
בשטח, הסימנים המוקדמים של תקלה במנוע המניע (Reducer) הם בולטים במיוחד, אך רבים בתחילה חושבים שמדובר בסרווו או במנוע; התוצאה היא שמתגלה שמדובר במנוע המניע. אם תבקשו ממני לומר, כאשר תפגשו את הסימפטומים הבאים, עליכם לחשוב על מנוע המניע: דיוק המיקום של הרובוט הולך ופוחת – זהו הסימפטום הטיפוסי ביותר. במיוחד ברובוטי ריתוך: בתחילה נקודת הריתוך מדויקת, ולאחר מכן מתפתחת סטייה הולכת וגוברת; לאחר איפוס נקודת האפס מחדש, הכל עובד יומיים, ואז שוב מתחיל להשתבש – במקרה כזה, ב-9 מ-10 המקרים מדובר בחשיפה של פער במנוע המניע. תנועת הרובוט התחילה לרעוד, ובמהירות נמוכה זה בולט במיוחד; בחלק מרובוטי ABB, כאשר מסובבים באיטיות את גלגל היד (Handwheel), ניתן להרגיש רעידות חוזרות ונשנות, תחושה של רטט או רטט קל, ולא זרימה חלקה – כנראה שהפנים ניזוקו. ישנה גם צלצול או רעשים מהצירים: צלצולים, צלילי חיכוך מתכתי, דופק נמוך – אל תתייחסו לזה באינדיפרנטיות. במיוחד כשכריות במנוע המניע מסוג RV ניזוקות, הרעשים בולטים במיוחד, ובכל זאת רבים ממשיכים לפעול למרות זה, עד שבסופו של דבר כל הציר נהרס. בנוסף, הצירים חמים מאוד; כאשר מנוע המניע ניזוק, החיכוך עולה באופן משמעותי, ותוכלו להרגיש שהטמפרטורה של הציר גבוהה בהרבה מהצירים האחרים, ובמקרים קיצוניים אפילו תריחו את ריח השמנים הפגומים.
איך לתחזק אותו כדי להאריך את תוחלת חייו?
תהליך התיקון של חלק זה – מפעלים רבים נוטים להתעלם מהחלק המכני, וסבורים שמספיק שאפשר להפעיל אותו על הקו. אולם המניע המפחית (reducer) של הרובוט הוא החלק הפגיע ביותר כאשר לא מתייחסים אליו לאורך זמן. במיוחד ברובוטי ABB מסוג סיבוב שלושה משמרות, אנו בדרך כלל מזכירים ללקוחות כמה מילים: הרגישו בשינוי בטמפרטורה, הקשיבו לרעשים, הרגישו ברטט, ודאו שההבדלים אינם גדולים יותר מאשר ביום אחד; גם השמירה על השמנים והשחיזות דורשת ביקורת תקופתית בהתאם למצב. רבות מהמניעים המפחיתים אינן נפסלות לפתע – למעשה, הן נמצאות בתהליך חיכוך ממושך, פשוט אף אחד לא שם לב. גילוי מוקדם עשוי לכלול החלפת גלגלת או החלפת שמן כפתרון, בעוד עיכוב עלול להביא להחלפת המניע המפחית כולו למתכת יד שנייה.
ירידה בדיוק – השורש נמצא לרוב במניע המפחית
למרות שרוב רובוטי ABB פועלים במדויק, השורש של בעיה זו לא בהכרח נמצא במפענח או במנוע. כי אם תחשבו על כך – המערכת הבקרה שלכם, ולאחר מכן המחשב, מחשבים שוב بدقة, אך אם לחלק המכני עצמו יש פער, הפעולה הסופית תהיה עדיין לא מדויקת. לכן, אצל חלק מרובוטי ABB, המפענח תקין, המנוע תקין, אף אחד לא שינה את הפרמטרים, ובכל זאת הנתיב אינו יציב. כאשר מבצעים פירוק של המפרקים, מתגלה שהמונע הידרולי (המאיץ/המפחית) נ wears out. מצב זה נפוץ במיוחד ברובוטי ריתוך שפעלו במשך מספר שנים.
לתקן או להחליף את המונע הידרולי (המאיץ/המפחית)
האם לתקן או להחליף את תיבת הילוכים תלויה במצב הממשי. במקרים מסוימים, כגון בלאי של שסתומים, כשל במערכת השמנים, או רק מעט ריחוק, ניתן לתקן אותה. אך אם ההניעים הפנימיים כבר נשברים, גלגל הגמיש נדבש ונשבר, או שהבלאי הפנימי חמור מאוד, אז לעיתים קרובות משתלם יותר להחליף אותה בחדשה. הסיבה לכך היא שהზיק שנגרם בשל עצירת הרובוט לעתים קרובות יקר בהרבה מתיבת הילוכים עצמה. במיוחד בקווי ייצור רכב, שם עצירת יומית אחת עלולה לכסות את עלות מספר תיבות הילוכים.
