Metody diagnozowania przekładni robotów przemysłowych

W dzisiejszym dynamicznie rozwijającym się środowisku przemysłowym, roboty przemysłowe odgrywają coraz większą rolę w automatyzacji procesów produkcyjnych. Stosuje się je w wielu branżach, począwszy od produkcji spożywczej i farmaceutycznej, aż po branżę motoryzacyjną (ang. automotive). Roboty przemysłowe znajdują zastosowanie w różnych obszarach, takich jak:

• linie montażowe,
• spawanie,
• pakowanie i paletyzacja,
• malowanie i lakierowanie,
• obsługa maszyn,
• inspekcja i testowanie,
• przenoszenie i manipulacja.

Przekładnie i ich diagnozowanie

Podstawowym elementem konstrukcyjnym robotów przemysłowych są przekładnie. Jednym z głównych zastosowań przekładni w robotach przemysłowych jest zwiększanie momentu obrotowego. Wiele zadań wykonywanych przez roboty wymaga zarówno wysokiej precyzji pozycjonowania, jak i wysokiej prędkości ruchu oraz znacznej wartości siły. Przekładnie redukcyjne pozwalają na przekazanie większej siły przy jednoczesnym zmniejszeniu prędkości obrotowej. Dzięki temu roboty mogą skutecznie manipulować nawet ciężkimi przedmiotami i wykonywać zadania wymagające dużej precyzji. Ze względu na wysokie obciążenie oraz długotrwałą pracę w warunkach przemysłowych, przekładnie robotów przemysłowych są narażone na zużycie, awarie i inne problemy, które mogą negatywnie wpływać na ich wydajność oraz  niezawodność.

Diagnozowanie stanu przekładni jest niezwykle istotne dla zapewnienia ciągłości pracy robotów przemysłowych a także minimalizowania ryzyka poważnych uszkodzeń. Wiedza na temat stanu przekładni pozwala na wcześniejsze wykrywanie potencjalnych problemów i podejmowanie odpowiednich działań naprawczych zanim dojdzie do poważniejszych uszkodzeń. Dzięki zastosowaniu właściwej metody diagnozowania możliwe jest skrócenie czasu przestoju robotów, zwiększenie ich niezawodności jak również zmniejszenie kosztów utrzymania.

Przekładnie w robotyce przemysłowej

Wysoka precyzja jest kluczowa dla wielu zastosowań robotów przemysłowych, takich jak montaż, spawanie czy pakowanie. Przekładnie stosowane w robotach muszą być zoptymalizowane pod kątem minimalnych luzów, niskiego tarcia a także wysokiej dokładności przenoszenia ruchu. Nawet niewielkie odchylenia mogą prowadzić do błędów a także niepowodzeń w wykonywaniu zadań, co może mieć poważne konsekwencje dla procesów produkcyjnych. Ważnym czynnikiem wpływającym na wydajność przekładni w robotach przemysłowych jest ich trwałość i niezawodność. Przekładnie muszą być odporne na intensywne obciążenia, częste ruchy a także panujące w środowisku przemysłowym warunki pracy. Wysoka jakość materiałów, precyzyjne wykonanie i odpowiednie smarowanie są niezbędne, aby zapewnić długotrwałą i bezawaryjną pracę przekładni.

Przekładnie są jednym z głównych elementów wpływających na wydajność robotów przemysłowych.  Są również najdroższymi komponentami w obecnych robotach przemysłowych. Stanowią około 35% całkowitego kosztu robota przemysłowego. Od przekładni robotów oczekuje się spełnienia dwóch sprzecznych założeń: osiągnięcia wysokiej dokładności przy jednocześnie dużej prędkości ruchu. Branża robotów przemysłowych przoduje w stosowaniu zaawansowanych typów przekładni umożliwiających osiągnięcie wysokiej precyzji i prędkości przy jednoczesnym stosowaniu przekładni o możliwie niewielkich rozmiarach i niskiej masie. Na rynku istnieją trzy główne rodzaje zaawansowanych przekładni stosowanych w robotach przemysłowych: cykloidalne, harmoniacze a także planetarne. Udział tych trzech typów przekładni wynosi odpowiednio: 40% dla cykloidalnych, 40% dla harmonicznych i 20% dla planetarnych [1].

Przekładnie cykloidalne

Przekładnie cykloidalne są coraz popularniejszymi rozwiązaniami stosowanymi w robotyce, szczególnie w przypadku bliższych stawów robotów o większych obciążeniach i niższych ograniczeniach wagowych. Charakteryzują się ekscentrycznym ruchem wejściowym, który przekształcany jest w obrót wału wyjściowego za pośrednictwem niestabilnego ruchu cykloidalnego dużego koła planety.

Przekłanie cykloidalne przede wszystkim cechują się wysoką zdolnością redukcyjną a także wytrzymałością na duże obciążenia. Są stosunkowo cięższe a także większe od przekładni harmonicznych. Oferują jednak większy stosunek momentu obrotowego do masy. Dodatkowo, napędy cykloidalne posiadają wyższą sztywność skrętną niż inne technologie przekładni. To przekłada się też na większą precyzję pozycjonowania. Napędy cykloidalne są również odporne na obciążenia udarowe. Jest to ważne w zastosowaniach robotycznych, gdzie mogą występować nagłe zmiany obciążenia. Ponadto, napędy cykloidalne osiągają szczytowe sprawności zbliżone do przekładni harmonicznych. To przekłada się na efektywność ich działania.