RV Reducer vs. Harmonic Drive sa mga Robot ng ABB
Kapag ang ilang tao ay unang nakakakilala sa mga industrial robot na ABB, ang kanilang mga mata ay nakatuon sa mga control cabinet, servo motor, at teach pendant. Ngunit tunay na, ang isang robot ay gumagalaw sa huli—‘matatag ba o hindi, tumpak ba o hindi, matibay ba o hindi’—ang ugat ng lahat ng ito ay talagang nakatago sa mga hiyawan—sa mga reducer na iyon.
Karamihan sa mga kapatid na nasa pagpapanatili ng ABB robot ay nakaranas na ng ganitong problema sa gear: matapos ang ilang taon, unti-unti ay lumilitaw ang mga problema tulad ng pagkakaiba sa landas, hindi matatag na pag-weld, pagkakalaglag, ingay, at pagkakalito sa posisyon; kasabay nito, kapag sinusuri ang mga hiyawan, madalas na natutuklasan ang speed reducer sa loob ng mga hiyawan. Sa ulo ng mga hiyawan ng ABB robot, ang dalawang uri ng reducer na pinakakaraniwang kinakausap ay ang tinatawag na RV reducer at ang harmonic reducer.
Madalas itanong ng mga customer: "Ano ang pagkakaiba ng dalawang reducer na ito?", "Bakit kailangan gawin ng ABB ang ganitong bagay? Bakit gumagamit ng RV ang ABB sa ilang shaft at harmonic naman sa iba?" "Alin ang mas matibay?" "Alin ang mas tiyak ang accuracy?" Ngayon, sasalita kami sa inyo, nang buo mula sa karanasan sa workshop. 
Ang reduction gearbox sa robot sa huli ay para saan
Mga servo motor para sa industrial na robot: pataasin ang bilis nito, ngunit may isang nakamamatay na problema — ang mabilis na pag-ikot ay hindi katumbas ng malakas na puwersa. Kapag nagtatrabaho talaga ang robot, kailangan nito ng mababang bilis, mataas na torque, mataas na kahusayan, at patuloy na output. Isipin mo: kapag nagsusolder, kailangan nitong sundin ang solder line nang lubos na maayos; kapag hinahawakan ang isang workpiece na may bigat na daan-daang pounds, ang mga hiyawan (joints) ay dapat kayang tumanggap ng puwersa nang walang pagkabali o pagkabagabag. Ang ginagawa ng gearbox ay bawasan ang sobrang bilis ng motor, palakasin ang puwersa, at tiyakin din na ang output shaft ay huminto sa tamang posisyon. Kaya, maaaring ituring ang reducer bilang isang 'palakasin ng puwersa' at 'tagapagbantay ng kahusayan' sa loob ng mga hiyawan. Sa maraming robot ng ABB, kapag naubos na ang reducer, nararamdaman mo agad: ang trajectory ay unti-unting lumulutang, ang error sa paulit-ulit na pagpo-posisyon ay tumataas araw-araw, ang braso ay nagsisimulang umuga, ang pagpapabilis at pagpapabagal ay nagsisimulang magkaroon ng mga irregularidad, ang kalidad ng solder ay sumusunod sa magandang o pangit na resulta, at ang mga critical point ay direktang nagpapakita ng alarm.
RV reducer: solid at anti-manufacturing na bearer
Ano ang tungkulin ng RV reducer? Tinatawag din ito ng maraming tao na cycloid reducer. Ang pinakamahusay na katangian nito ay isa lamang: ito ay matigas, at lalo pang tumutol sa pagmamanupaktura. Ginagamit ito sa mga heavy-duty industrial robots upang magawa ang pagdadala ng beam, kaya ang mga robot na ginagamit sa pagsusulat, paghawak, at pagpapila ng malalaking bagay—tulad ng mga robot ng ABB—lalo na sa base, braso, at mga pinaka-malakas na hiwa ng braso, at kahit sa tiyan ay puno ng RV reducer. Isipin mo: kapag inililipat ng isang malaking robot ng ABB ang buong braso nito pataas, gaano karami ang inertia ng puwersa na kailangang ipasa ng ilang bearings sa base? Kung hindi sapat ang rigidity ng reducer sa bahaging iyon, ang buong robot ay gagana nang parang lasing—at mag-iimbak. Ang pinakamalakas na bahagi ng RV reducer ay ang matigas nitong buto.
Bakit ang RV reducer ay ganap na malakas? May kinalaman ito sa kanyang panloob na istruktura. Ang karaniwang gear reducer ay maaaring may isang o dalawang ngipin na nasa pagsisikap nang sabay-sabay, ngunit hindi ganito ang RV reducer; maraming ngipin ang nasa kontak nang sabay-sabay, kaya ang puwersa ay nakakalat. Parang isang grupo ng mga tao na nagkakasama sa pagbubuhat ng mabigat na bagay, imbes na umaasa sa iisang tao lamang para dala ito. Sa paraang ito, pantay ang distribusyon ng puwersa, malakas ang paglaban sa impact, maliit ang peligro ng pagsira sa ngipin, at matatag pa rin ito kahit sa mahabang panahon na pagpapatakbo sa mabibigat na gawain. Dahil dito, maraming ABB heavy-duty robot na may RV reducer ang nabubuhay nang ilang taon. Lalo na sa automotive welding workshop, napapansin ito nang lubos—ang mga ABB welding robot ay gumagawa ng higit sa sampung oras kada araw, patuloy na umiikot nang ilang taon, at ang unang bahagi na hindi kaya ng panatilihin ang performance ay madalas hindi ang controller, kundi ang mga hiwa-hiwa sa mekanikal na bahagi ng mga joint na unti-unting nawawala dahil sa paggiling.
Harmonic reducer: isinilang para sa "sobrang katiyakan".
Ang harmonic reducer ay isang lubos na iba't ibang pamamaraan kumpara sa RV, na idisenyo upang "gawin", samantalang ang harmonic reducer ay idisenyo upang "maging sobrang tiyak". Ang harmonic reducer ay may mga katangiang partikular na kapansin-pansin: maliit ang sukat, magaan ang timbang, napakababa ng backlash—napakababa hanggang halos hindi na napapansin—at napakataas ng katiyakan. Kaya kapag tiningnan ninyo ang pulso ng robot na ABB, lalo na ang mga axis nito, at lalo na sa mga bahagi na malapit sa dulo ng kasangkapan—tulad ng mga gawain sa pagpipinta, eksaktong pag-aayos, paghawak ng maliit na bahagi, at sa industriya ng elektronika kung saan ginagamit ang robot—halos lahat ng pulso ay gumagamit ng harmonic reducer. Ang espasyo sa lugar na iyon ay medyo makitid na, at ang kinakailangan sa katiyakan ng galaw ay perversong mataas, kaya ang harmonic reducer ay tunay na angkop.
Bakit kaya ang harmonic reducer ay maaaring ganito kahusay sa pagpapalawak? Ang susi ay nasa katunayan na halos wala itong transmission gap, na kung ano ang madalas nating tawagin na "backlash". Maraming karaniwang reducer ang may ganitong problema: kahit paunti-unti lang ang paggalaw ng motor end, hindi agad sinusunod ng output ang galaw, at laging may gap. Mas malaki ang gap, mas hindi tiyak ang lokalisaasyon ng robot. Ang harmonic gearheads ay umaasa sa isang hanay ng mga prinsipyo ng flexible transmission upang mapababa ang backlash sa napakababang antas. Kaya naman nararamdaman mo ang kahanga-hangang kahusayan ng wrist ng ABB robot—lalo na ang kaginhawaan ng pag-ikot nito—nang walang pakiramdam ng luwag o gap. Lalo na sa paint robot, ito ay pinakamalinaw: kahit papaano lang ang pagkaka-tilt ng spray gun, agad na lumalabas ang mga guhit sa ibabaw ng pintura, hindi pantay ang kapal, may epekto ng "orange peel", o kaya naman ay may leakage sa spray. Kaya naman ang precision ng harmonic reducer sa wrist ng paint robot ay lubhang mahalaga.
Bakit hindi lang isang gearhead ang ginagamit ng ABB?
Kaya bakit hindi lang gamitin ng ABB ang parehong mga ito—at i-install ang RV sa malaking aksel at ang harmonic sa maliit na aksel? Sa madaling salita, ang mga industrial robot ay nangangailangan ng parehong lakas at katiyakan, at ang dalawang katangiang ito ay tinataglay ng RV at ng harmonic drive. Ang karaniwang paraan ng disenyo ng ABB ay gumamit ng RV sa malalaking sanga (joints) sa harap at ng harmonic drive sa maliit na sanga sa likod. Sa ganitong paraan, ang kabuuang rigidity ng robot ay sapat upang mapabilis at mapapanatili ang pagkakapantay ng mabigat na karga, habang ang pagkilos sa dulo (end-effector) ay sapat na tumpak at ang kontrol sa trajectory ay makinis din. Sa katunayan, ang karamihan sa mga industrial robot na kasalukuyang available sa merkado ay sumusunod sa mainstream na disenyo na ito.
RV at harmonic drive—alinsunod sa dalawa, alin ang mas madaling masira?
Ang kung alin ang mas madaling mabasag ay palaging itinatanong ng mga customer. Sa totoo lang, hindi natin kayang sabihin nang simple kung sino ang mas delikado kaysa sa sino, dahil sila ay gumagana sa magkakaibang kapaligiran. Gayunpaman, batay sa tunay na pakiramdam mula sa pagre-repair sa workshop, ang harmonic reducer ay medyo mas 'delikado' kaya't konti lamang. Dahil ang flexible wheel nito ay nasa estado ng elastic deformation, at sa matagal na panahon ay patuloy na inililipat pabalik at pasulong nang mataas na frequency, unti-unti itong napapagod. Lalo na ang mga mataas na frequency na galaw na may maliit na amplitude, na nagtatrabaho araw at gabi nang walang tigil, at ang madalas na pag-start at pag-stop, ay mas mapabilis ang pagkasira ng harmonic. Ang RV reducer naman ay mas takot sa matitinding impact ng beban, tulad ng pag-crash ng robot, overload, emergency stops, o kaya'y ang lumang mga unit na may mataas na inertia kung saan mahirap na suportahan—ang mga sitwasyong ito ay madaling magdulot ng 'dark injury' sa loob ng mga gear at bearing.
Ano-ano ang mga paunang palatandaan ng isang gearbox na papalapit na sa pagkamatay?
Sa field, ang unang palatandaan ng problema sa reducer ay lalo pang napapansin, ngunit maraming tao sa simula ay iniisip na ito ay isang servo o motor, ngunit ang resulta ay ang reducer. Kung kailangan kong sabihin, kapag nakakaranas ka ng mga sumusunod na sintomas, kailangan mong isipin ang reducer. Ang pagpaposisyon ng robot ay nagiging mas at mas hindi tiyak—ito ang pinakakaraniwang palatandaan. Lalo na sa welding robot: sa simula, tama ang welding point, ngunit sa paglipas ng panahon ay lumalawak ang pagkakaiba, at kahit na i-recalibrate mo ang zero point, tumatagal lang ito ng isang araw o dalawa bago muling magkaroon ng problema—ang ganitong uri ng sitwasyon ay nasa walong sampu (80%) ay dahil sa pagkakagap ng reducer. Nagsisimulang kumut-kut ang galaw ng robot, lalo na sa mababang bilis—sa ilang ABB robot, kapag ginagamit mo ang handwheel para mabagal na i-point ang robot, nararamdaman mo ang pagkakasunod-sunod ng mga kiskis o pagkakabulok, may pakiramdam na parang kumikilos nang hindi maayos o parang nanginginig—malaki ang posibilidad na may wear sa loob. May dinidinig na ingay sa mga joint: ‘click’, tunog ng metal na nag-uugnay, mahinang ‘thud’—huwag itong balewalain. Lalo na kapag may problema sa mga bearing ng RV reducer, napapansin nang lubos ang ingay, ngunit marami pa ring tumutuloy sa paggamit nito hanggang sa lubos na masira ang buong joint. Mayroon ding sobrang init sa mga joint: kapag nagsimula nang mag-wear ang reducer, dumadami ang friction, at nararamdaman mo na ang temperatura ng shaft ay malinaw na mas mataas kaysa sa iba—kapag sobra na, maaari mo nang amuyin ang amoy ng nasira o nabulok na lubricating grease.
Paano panatilihin ito upang makapagamit nang mas matagal?
Sa pagpapanatili ng bahaging ito, maraming pabrika ang madalas na hindi binibigyang-pansin ang bahagi na mekanikal at iniisip lamang na kaya nitong i-on sa linya. Ngunit ang robot reducer ay pinakamatatakot sa mahabang panahon na walang sinuman ang nag-aalala dito. Lalo na ang mga robot na may tatlong shift na umiikot tulad ng ABB robots—karaniwang inuulit-ulit namin sa mga customer ang ilang payo: pakiramdam ang pagbabago ng temperatura, pakinggan ang ingay, pakiramdam ang pagvibrate, at bigyang-pansin kung mayroon bang malaking pagkakaiba kumpara sa isang araw. Ang paglilinis o pagpapalit ng lubrication ay dapat ding gawin nang regular depende sa kalagayan. Maraming reducer ang hindi biglang tinatapon nang sabay-sabay; sa katunayan, nangungusot na ito nang matagal, ngunit wala lang talagang nakapansin. Ang maagang pagkakatuklas ay maaaring magresulta sa pagpapalit ng bearing o ng langis bilang solusyon, habang ang pagkaantala ay maaaring magdulot ng buong pagkabigo ng reducer hanggang maging scrap metal na lamang ito.
Ang pagbaba ng precision ay kadalasang nauuugnay sa reducer
Maraming ABB robot ang may kawalan ng katiyakan sa pagpapakilos, at ang ugat ng problema ay hindi talaga kailangang nasa encoder o motor. Dahil isipin mo nga, ang iyong control system at ang mga kalkulasyon nito ay tumpak, ngunit kung ang bahagi ng mekanikal mismo ay may puwang, ang huling pagkilos ay magiging hindi pa rin tumpak. Ito ang dahilan kung bakit ang ilang ABB robot ay may normal na encoder at motor, walang sinuman ang nagbago ng mga parameter, ngunit ang trajectory ay hindi pa rin matatag. Kapag binuksan ang mga joint, ang reducer ay nasira na. Lalo itong karaniwan sa mga welding robot na ginagamit na ng ilang taon.
Kung i-repair o i-replace ang reducer
Ang pagpapasiya kung kailangang ayusin o palitan ang gearbox ay nakasalalay sa aktwal na kalagayan. Sa ilang mga kaso, tulad ng pagsusuot ng mga bearing, kabiguan ng lubrication, at kaunting clearance lamang, maaari itong ayusin. Ngunit kung ang mga gear sa loob ay nasira na, ang flex wheel ay nai-stress at nabasag, o ang panloob na pagsusuot ay napakalubha, kadalasan ay mas mura at epektibo ang direktang palitan ito ng bago. Ito ay dahil ang pinsala mula sa paghinto ng robot ay kadalasang napakamahal kumpara sa mismong gearbox. Lalo na sa mga linya ng automotive, kung saan ang isang araw na paghinto ay sapat na upang bilhin ang ilang gearhead.
