در توسعه سریع تولید مدرن، ربات‌های صنعتی به یک فناوری کلیدی و ضروری برای صنعت تبدیل شده‌اند. راندمان بالا، پایداری و تطبیق پذیری آنها باعث می شود ربات های صنعتی به طور گسترده در زمینه های مختلف مانند ساخت خودرو، مونتاژ الکترونیک، تدارکات، انبارداری و مراقبت های بهداشتی مورد استفاده قرار گیرند. کاربرد موفقیت آمیز ربات های صنعتی بر بسیاری از فناوری های کلیدی مهم متکی است که یکی از آنها گیربکس است.
گیربکس چیست؟
کاهنده وسیله ای مکانیکی است که سرعت شفت ورودی را کاهش داده و به شفت خروجی منتقل می کند. سرعت شفت ورودی را کاهش می دهد و گشتاور خروجی مربوطه را از طریق انتقال دنده یا مکانیسم های دیگر در داخل کاهنده در شفت خروجی ایجاد می کند. هدف اصلی گیربکس افزایش گشتاور خروجی و کاهش سرعت با حفظ توان خروجی است. این فناوری برای کنترل حرکت و انتقال گشتاور ربات های صنعتی بسیار مهم است.
روبات‌های صنعتی به کنترل حرکت با دقت بالا-و گشتاور خروجی پایدار نیاز دارند که به کمک کاهنده‌ها نیاز دارد. گیربکس ها معمولاً با کاهش سرعت موتورهای پرسرعت برای دستیابی به گشتاور خروجی بالاتر و کنترل حرکت دقیق، در قسمت های مشترک یا افکت های انتهایی روبات های صنعتی استفاده می شوند. کاهنده همچنین می تواند ربات را در انجام حرکات ظریف نرم تر و دقیق تر کند و دقت موقعیت یابی و تکرارپذیری ربات را بهبود بخشد.
عملکرد کاهنده:
1. بهبود عملکرد: کاهنده ربات‌های صنعتی را قادر می‌سازد تا تحت شرایط بار بالاتر کار کنند، گشتاور خروجی قوی‌تری ارائه می‌دهند و توانایی کار ربات را افزایش می‌دهند.
2. کنترل حرکت: کاهنده سرعت موتور را کاهش می دهد، کنترل حرکت دقیق تری را ارائه می دهد و ربات را قادر می سازد تا وظایف و اقدامات پیچیده تری را انجام دهد.
3. حفظ انرژی و حفاظت از محیط زیست: کاهنده مصرف انرژی را کاهش می دهد و با کاهش سرعت موتور راندمان استفاده از انرژی را بهبود می بخشد و در نتیجه به حفظ انرژی و حفاظت از محیط زیست دست می یابد.
گیربکس به عنوان یک وسیله انتقال حرکت کلیدی، گاهی اوقات برخی از نقص ها را تجربه می کند. دو مشکل رایج لغزش گیربکس و صدای غیر عادی گیربکس است.
لغزش گیربکس به پدیده ای اطلاق می شود که در آن سرعت چرخش شفت خروجی گیربکس به دلیل اضافه بار، روغن کاری ضعیف یا سایش دنده در حین کار با سرعت مورد انتظار مطابقت ندارد. این امر می تواند باعث شود ربات کنترل خود را در حین حرکت از دست بدهد و بر پایداری و راندمان کاری آن تأثیر بگذارد.
تحلیل علت ریشه ای
الف. ابتدا تأیید کنید که آیا این یک پدیده لغزش کاهنده است یا خیر که می توان با چرخاندن یا فشار دادن ساختار مکانیکی با نیروی خارجی به آن دست یافت (به شرطی که سروو موتور بدون ترمز پس از فعال شدن نرمال سروو تست شود و موتور دارای ترمز زمانی که برق خاموش می شود و سروو به طور معمول فعال می شود را می توان آزمایش کرد). اگر جابجایی آشکار وجود داشته باشد، نشان می دهد که دنده انتقال داخلی کاهنده آسیب دیده است، دندان های پرش یا قسمت انتقال کاهنده کاملاً شکسته شده است.
ب- هنگامی که کاهنده هارمونیک می لغزد، ممکن است به دلیل آسیب ساختاری داخلی و در نتیجه شکستگی کامل چرخ انعطاف پذیر باشد یا ممکن است به دلیل جدا شدن نوار کلید در محل اتصال بین مولد موج و موتور باشد.
ج- به دلیل سایش و از بین رفتن دندانه های شفت انتقال (شفت RV) یا صفحه دنده بین موتور و کاهنده، کاهنده RV ممکن است دچار لغزش شود.
راه حل
الف- اتصال بین موتور و کاهنده را قطع کنید، ابتدا موتور را تست کنید و پس از نرمال شدن موتور می توان تشخیص داد که کاهنده غیرعادی است و باید با کاهنده جدید تعویض شود.
ب- هنگامی که شفت گیربکس RV فرسوده می شود، می توان آن را با یک شفت موتور جدید یا به طور کلی با یک گیربکس جدید جایگزین کرد (توصیه می شود آن را به صورت مجموعه ای تعویض کنید).
ج. هنگامی که کاهنده هارمونیک به طور داخلی می شکند، یک کاهنده جدید باید جایگزین شود.
صدای غیر عادی گیربکس به صدای غیرعادی یا ارتعاش ایجاد شده در حین کار گیربکس اشاره دارد. این معمولاً به دلیل سایش دنده، خرابی یاتاقان یا روغن کاری نامناسب ایجاد می شود. صدای غیرعادی گیربکس نه تنها بر پایداری ربات تأثیر می گذارد، بلکه ممکن است فرسودگی اجزای ربات را نیز تسریع کند و منجر به نقص های جدی تری شود.
تحلیل علت ریشه ای
الف- اصطکاک مستقیم یا غیرمستقیم بین قسمت انتقال کاهنده و ساختار مکانیکی رخ می دهد.
ب- ساختار داخلی کاهنده غیرعادی است و دنده های گیربکس دندانه افتاده یا فرسوده شده اند.
ج- گیربکس آسیب دیده و گیرکردن متناوب رخ می دهد.
د- گریس داخلی کاهنده کم و سفت شده و عملکرد روانکاری خود را از دست می دهد.
ه- موتور به صورت غیرعادی می چرخد و باعث ایجاد صدای غیرعادی در هنگام انتقال گیربکس می شود.
راه حل
الف. می توان شفت غیرعادی را به آرامی اجرا کرد و مشاهده کرد که آیا اصطکاک بین قطعات انتقال و ساختار مکانیکی در تمام طول حرکت وجود دارد یا خیر. اگر اصطکاک رخ ندهد، می توان از قبل مشخص کرد که این اصطکاک ناشی از یک ناهنجاری در کاهنده است و می توان یک کاهنده جدید را برای آزمایش جایگزین کرد.
ب- وقتی گیربکس با سرعت یکسان به جلو و عقب حرکت می کند، آیا پدیده صدای ناهماهنگ در جهت جلو و عقب وجود دارد و آیا تفاوت معنی داری در صدا وجود دارد؟ اگر اختلاف زیاد باشد نشان دهنده غیرعادی بودن گیربکس است و می توان آن را با گیربکس جدید تعویض کرد.
ج- هنگامی که گیربکس رانده می شود، صدای چرخش جلو و عقب ثابت است، اما صدا بلند است. می توان آن را با دسی بل متر تست کرد. اگر صدا بیشتر از 85 دسی بل باشد نشان دهنده وجود یک ناهنجاری داخلی در گیربکس است و می توان گیربکس جدید را برای درمان تعویض کرد.
د- در صورت وجود لکنت متناوب یا صدای غیرعادی در هنگام انتقال گیربکس، نشان دهنده غیرعادی بودن گیربکس و نیاز به تعویض با گیربکس است.
ه. هنگامی که صدای غیرعادی به دلیل نشت روغن یا عدم تعمیر و نگهداری طولانی مدت و تعویض گریس در گیربکس وجود دارد، لازم است ابتدا چربی زائد را از بین ببرید، سپس با گریس جدید جایگزین کنید و آزمایش را انجام دهید. اگر صدای غیرعادی برطرف شود یا به زیر 85 دسی بل کاهش یابد، نشان دهنده عادی بودن گیربکس است. اگر صدای غیرعادی همچنان وجود دارد، یک گیربکس جدید باید تعویض شود.
F. اندازه گیری کنید که آیا پرش شفت موتور در حین انتقال وجود دارد یا خیر، با محدوده مجاز حدود 0.05 میلی متر. سطح بیرونی شفت موتور را می توان با یک عدد سنج در لبه صاف اندازه گیری کرد.
بنابراین، بازرسی و نگهداری منظم گیربکس برای اطمینان از عملکرد طبیعی ربات‌های صنعتی کلیدی است. تعویض منظم روغن روانکار و اجزای کلیدی برای حفظ شرایط کار خوب گیربکس برای بهبود پایداری و طول عمر ربات بسیار مهم است.
به عنوان یکی از اجزای مهم ربات های صنعتی، کاهنده ها برای بهبود قابلیت کنترل حرکت و گشتاور خروجی ربات بسیار مهم هستند. درک اصول و کاربردهای کاهنده‌ها و همچنین نحوه رسیدگی به مشکلات رایج با کاهنده‌ها، به مهندسان و تکنسین‌ها کمک می‌کند تا ربات‌های صنعتی را بهتر کار کرده و نگهداری کنند، از عملکرد پایدار و کارآمد آنها اطمینان حاصل کنند و به توسعه صنعت تولید مدرن کمک کنند.