Penurun RV vs. Pemacu Harmonik dalam Robot ABB
Apabila sesetengah orang pertama kali berhubung dengan robot industri ABB, pandangan mereka tertumpu pada kabinet kawalan, motor servo, dan pemegang pengajaran. Namun sebenarnya, pergerakan robot pada akhirnya — sama ada 'stabil atau tidak, tepat atau tidak, tahan lama atau tidak' — akar permasalahan sebenarnya tersembunyi di dalam sendi-sendi robot, iaitu beberapa unit pengurang tersebut.
Kebanyakan juruteknik penyelenggaraan robot ABB pernah mengalami masalah gear ini: selepas beberapa tahun digunakan, robot secara perlahan mula menunjukkan kesilapan lintasan, kimpalan menjadi tidak stabil, bergetar, berbunyi, serta pesongan kedudukan yang semakin ketara; setelah menjalani pemeriksaan menyeluruh di sekitar sendi-sendi robot, unit pengurang kelajuan di dalam sendi-sendi tersebut sering dikenal pasti sebagai punca utama masalah. Dua jenis pengurang yang paling biasa digunakan di bahagian kepala sendi robot ABB ialah pengurang RV dan pengurang harmonik.
Pelanggan sering bertanya: "Apakah perbezaan antara dua pengurang ini?", "Mengapa ABB perlu melakukan ini? Mengapa ABB menggunakan RV untuk beberapa aci dan pengurang harmonik untuk yang lain?" "Yang manakah lebih tahan lama?" "Yang manakah lebih tepat?" Hari ini, kami akan berbincang dengan anda, sepenuhnya berdasarkan pengalaman di bengkel. 
Gearbox pengurangan pada robot pada akhirnya adalah untuk apa?
Motor servo robot industri, putarannya memang pantas, tetapi terdapat satu masalah kritikal — kelajuan putaran yang tinggi tidak sama dengan kekuatan yang besar. Ketika menjalankan tugas sebenar, robot memerlukan kelajuan rendah, tork tinggi, ketepatan tinggi, serta output yang stabil. Bayangkanlah: semasa proses pengimpalan, pergerakan mesti mengikuti sambungan impalan secara sangat lancar; semasa mengendalikan benda kerja berat sehingga ratusan paun, sendi-sendi robot mesti mampu menahan beban tersebut tanpa goyang. Fungsi gear box adalah untuk mengurangkan kelajuan motor yang terlalu tinggi, meningkatkan kekuatan output, serta memastikan poros output berhenti pada kedudukan yang tepat. Oleh itu, anda boleh menganggap pengurang kelajuan (reducer) sebagai ‘penguat daya’ dan ‘penjaga ketepatan’ di dalam sendi-sendi robot. Pada banyak robot ABB, apabila pengurang kelajuan sudah haus, anda akan dapat merasakannya: lintasan gerakan menjadi semakin tidak stabil, ralat penentuan kedudukan berulang semakin meningkat setiap hari, lengan robot mula bergetar, serta ketidakstabilan semasa pecutan dan nyahpecutan berlaku satu demi satu; kualitas pengimpalan pun turut berubah-ubah — dari baik kepada buruk — dan titik kekuatan kritikal langsung mencetuskan amaran sistem.
Penurun RV: pembawa pepejal dan tahan pengeluaran
Apakah peranan penurun RV? Ramai orang juga memanggilnya penurun sikloid. Ciri terbaik alat ini hanyalah satu sahaja: ia kaku dan sangat tahan terhadap pembuatan. Ia digunakan pada robot industri berat untuk menggerakkan bahagian struktur, jadi robot ABB berskala besar yang menjalankan kerja pengimpalan, pemindahan, dan pengepalam, terutamanya pada tapak, lengan, dan sendi paling kritikal pada lengan—bahagian perut robot tersebut secara asasnya dilengkapi dengan penurun RV. Bayangkanlah: apabila keseluruhan lengan robot ABB yang besar itu diayunkan ke atas, beberapa bantalan pada tapaknya mesti menanggung daya inersia yang sangat besar. Jika penurun tidak cukup kaku di bahagian tersebut, seluruh robot akan beroperasi seperti orang mabuk—bergoyang tak terkawal. Bahagian paling kuat pada penurun RV ialah ‘tulang keras’ ini.
Mengapa pengurang RV begitu kuat? Ini berkaitan dengan strukturnya yang dalaman. Pengurang gear biasa mungkin hanya mempunyai satu atau dua gigi yang terlibat dalam menanggung beban pada masa yang sama, tetapi pengurang RV berbeza: ia mempunyai banyak gigi yang bersentuhan secara serentak, sehingga daya ditaburkan secara merata. Ia seperti sekumpulan orang yang mengangkat beban berat bersama-sama, bukannya bergantung kepada satu orang sahaja untuk membawanya. Dengan cara ini, daya yang dikenakan adalah seragam, rintangan terhadap hentaman sangat tinggi, risiko patah gigi juga rendah, dan kestabilannya tetap terjaga walaupun digunakan dalam jangka masa panjang untuk kerja berat. Inilah sebabnya mengapa pengurang RV robot tugas berat ABB boleh beroperasi dengan baik selama bertahun-tahun. Keadaan ini terutamanya ketara di bengkel kimpalan automotif—robot kimpalan ABB tersebut beroperasi lebih daripada sepuluh jam sehari dan berputar secara berterusan selama beberapa tahun; komponen pertama yang biasanya tidak tahan bukanlah pengawal (controller), tetapi bahagian mekanikal pada sendi yang perlahan-lahan haus sehingga terbentuk celah. Namun secara umumnya, jangka hayat keseluruhan pengurang RV memang benar-benar panjang.
Pengurang harmonik: lahir untuk "ketepatan ekstrem".
Pengurang harmonik merupakan pendekatan yang sama sekali berbeza daripada RV; RV direka untuk "dibina", manakala pengurang harmonik direka untuk "ketepatan yang sangat tinggi". Pengurang harmonik mempunyai ciri-ciri yang amat ketara: saiznya kecil, beratnya ringan, backlashnya sangat rendah—rendah sehingga hampir boleh diabaikan—dan ketepatannya tinggi secara mencengangkan. Oleh itu, apabila anda melihat pergelangan tangan robot ABB pada paksi-paksi tersebut, terutamanya bahagian-bahagian berdekatan hujung alat seperti dalam aplikasi pengecatan, pemasangan tepat, pegangan komponen kecil, atau industri elektronik yang menggunakan robot, pergelangan tangan tersebut hampir keseluruhannya menggunakan pengurang harmonik. Ruang di kawasan tersebut sudah sempit, dan keperluan terhadap ketepatan pergerakan adalah sangat tinggi, menjadikan pengurang harmonik pilihan yang sangat sesuai.
Mengapa pengurang harmonik boleh begitu tepat? Kuncinya terletak pada fakta bahawa ia hampir tidak mempunyai jurang transmisi, yang sering kita sebut sebagai 'backlash'. Banyak pengurang biasa mengalami masalah ini: apabila hujung motor bergerak sedikit, output tidak serta-merta mengikut pergerakan tersebut—sentiasa wujud jurang. Semakin besar jurang itu, semakin tidak pasti lokalisasi robot tersebut. Gearhead harmonik bergantung pada satu set prinsip transmisi fleksibel yang menekan backlash ke tahap yang sangat rendah. Itulah sebabnya anda dapat merasai pergelangan robot ABB berpusing dengan sangat lancar, tanpa rasa longgar atau jurang tersebut. Terutamanya pada robot pengecatan, kesannya paling ketara: jika muncung semburan sedikit bergetar sepanjang trajektori, permukaan cat akan segera menunjukkan garis-garis, ketebalan tidak sekata, kesan ‘kulit oren’, atau kebocoran semburan—oleh itu, ketepatan pengurang harmonik pada pergelangan robot pengecatan sangat kritikal.
Mengapa ABB tidak menggunakan hanya satu gearhead?
Jadi mengapa ABB tidak menggunakan keduanya sekaligus, dengan memasang RV pada gandar besar dan gear harmonik pada gandar kecil? Secara terus terang, robot industri secara inheren memerlukan kedua-dua kekuatan dan ketepatan, di mana RV menangani aspek kekuatan manakala gear harmonik menangani aspek ketepatan. Pendekatan rekabentuk ABB biasanya ialah menggunakan RV untuk sambungan besar di bahagian hadapan dan gear harmonik untuk sambungan kecil di bahagian belakang. Dengan cara ini, kekukuhan keseluruhan dapat menstabilkan beban berat, gerakan di hujung (end-effector) menjadi cukup halus, dan kawalan lintasan juga berjalan lancar. Pada hakikatnya, kebanyakan robot industri yang tersedia di pasaran kini mengikuti pendekatan utama ini.
Antara RV dan gear harmonik, yang manakah lebih cenderung rosak?
Yang mana lebih mudah rosak juga merupakan soalan yang sentiasa ditanya oleh pelanggan. Secara realistiknya, kita tidak boleh secara mudah mengatakan bahawa komponen mana lebih halus berbanding komponen lain, kerana keduanya beroperasi dalam persekitaran yang berbeza. Namun, berdasarkan pengalaman sebenar di bengkel pembaikan, pengurang harmonik relatifnya lebih 'halus' sedikit. Ini disebabkan roda fleksibel di dalamnya sentiasa berada dalam keadaan ubah bentuk elastik; apabila mengalami ayunan bolak-balik berfrekuensi tinggi dalam jangka masa panjang, ia perlahan-lahan akan mengalami kelelahan. Terutamanya tindakan berfrekuensi tinggi dengan amplitud kecil, bekerja tanpa henti siang dan malam, serta operasi mula-henti yang kerap, akan mempercepatkan kausan pada pengurang harmonik. Sebaliknya, pengurang RV lebih sensitif terhadap hentaman beban berat, seperti ketika robot terlanggar, beban berlebihan, hentian cemas, atau ketika usang di bawah inersia tinggi sehingga sukar menampung beban—dalam kes-kes ini, gear dan galas di dalamnya mudah mengalami kerosakan tersembunyi.
Apakah tanda-tanda awal sebelum sebuah kotak gear rosak?
Di lapangan, tanda awal kegagalan pengurang sangat ketara, tetapi ramai orang pada mulanya menyangka masalahnya terletak pada servo atau motor; sebenarnya punca sebenar ialah pengurang. Jika saya diminta menyenaraikan gejala-gejala berikut, anda perlu segera mempertimbangkan kemungkinan kerosakan pada pengurang: Posisi robot semakin tidak tepat—ini merupakan gejala paling lazim. Terutamanya pada robot pengimpal, pada mulanya titik pengimpalan tepat, tetapi kemudian semakin banyak penyimpangan; walaupun titik sifar di-kalibrasi semula, ia hanya berfungsi dengan baik selama satu atau dua hari sebelum kembali bermasalah—dalam kes seperti ini, sembilan daripada sepuluh kes disebabkan oleh kikisan pada celah pengurang. Gerakan robot mula bergetar, terutamanya pada kelajuan rendah; pada sesetengah robot ABB, apabila anda menggunakan roda tangan untuk menggerakkan secara perlahan, anda akan merasakan getaran berulang-ulang—rasa berdebar-debar dan tidak lancar—yang kebanyakannya disebabkan oleh haus di dalam komponen. Sendi mengeluarkan bunyi: ‘klik’, bunyi geseran logam, atau dentuman rendah—jangan abaikan bunyi-bunyi ini. Terutamanya apabila bantalan dalam pengurang RV rosak, bunyi menjadi sangat ketara; namun ramai pengguna masih membiarkannya berterusan sehingga akhirnya keseluruhan sendi rosak. Gejala lain termasuk sendi menjadi sangat panas; apabila pengurang haus, geseran meningkat mendadak, dan suhu aci terasa jauh lebih tinggi berbanding bahagian lain—dalam kes teruk, anda malah boleh mencium bau minyak pelincir yang telah terdegradasi.
Bagaimana cara mengekalkannya supaya tahan lebih lama?
Penyelenggaraan komponen ini sering diabaikan oleh banyak kilang terutamanya pada bahagian mekanikal, dengan anggapan bahawa ia masih boleh beroperasi di talian. Namun, pengurang robot adalah komponen yang paling sensitif terhadap kelalaian dalam tempoh yang panjang. Khususnya untuk robot ABB yang beroperasi secara bergilir tiga shift, kami biasanya menasihati pelanggan dengan beberapa perkataan: rasakan perubahan suhu, dengar bunyi yang dihasilkan, rasakan getaran, dan perhatikan sama ada perbezaan tersebut lebih ketara daripada satu hari; pelinciran juga perlu dilakukan secara berkala mengikut keadaan. Banyak pengurang tidak terus ditolak secara tiba-tiba—sebenarnya, ia telah mengalami kerosakan akibat geseran dalam tempoh yang lama, tetapi tiada siapa yang menyedarinya. Penemuan awal memungkinkan penggantian bantalan atau penggantian minyak sebagai penyelesaian, manakala kelalaian boleh menyebabkan keseluruhan pengurang menjadi besi buruk.
Penurunan ketepatan, punca utamanya kebanyakannya terletak pada pengurang
Banyak robot ABB kehilangan ketepatan, dan punca sebenarnya tidak semestinya terletak pada pengencoder atau motor. Kerana anda fikir, sistem kawalan anda dan kemudian proses pengiraan semula adalah tepat; tetapi jika bahagian mekanikal itu sendiri mempunyai jarak longgar (backlash), tindakan akhir tetap akan menyimpang. Ini adalah sebabnya mengapa beberapa robot ABB mempunyai pengencoder yang normal, motor yang normal, tiada siapa yang mengubah parameter, namun lintasan pergerakannya tidak stabil. Apabila sambungan sendi dibongkar, pengurang telah haus. Keadaan ini terutamanya biasa berlaku pada robot kimpalan yang telah digunakan selama beberapa tahun.
Adakah hendak membaiki atau menggantikan pengurang
Sama ada untuk membaiki atau menggantikan kotak gear bergantung pada situasi sebenar. Dalam beberapa kes, seperti haus bantalan, kegagalan pelinciran, dan hanya sedikit kelegaan, kotak gear boleh dibaiki. Namun, jika gear di dalamnya sudah rosak, roda lentur telah lesu dan patah, atau kerosakan dalaman sangat teruk, maka secara amnya lebih berkesan dari segi kos untuk menggantikannya dengan yang baharu. Ini disebabkan kerugian akibat masa henti robot sering kali jauh lebih mahal daripada kotak gear itu sendiri. Terutamanya dalam talian pengeluaran automotif, di mana masa henti selama sehari sahaja sudah cukup untuk membeli beberapa unit kotak gear.
