Độ rơ, trễ đàn hồi và các nguồn sai số trong bộ truyền

Một robot chạy ba năm thường không còn giữ được độ lặp lại như lúc mới. Sự xuống cấp này hiếm khi đột ngột, và nó tập trung ở một chỗ: bộ truyền giữa động cơ và khớp.

Vì sao robot cần bộ truyền giảm tốc

Động cơ điện cho mô men lớn nhất khi quay nhanh, nhưng khớp robot lại cần quay chậm với mô men lớn. Bộ truyền giảm tốc làm nhiệm vụ đổi đơn vị đó: giảm tốc độ nhiều lần và tăng mô men tương ứng.

Tỉ số truyền lớn cũng mang lại một lợi ích phụ quan trọng: tải bên ngoài tác động lên khớp được quy đổi về phía động cơ với hệ số nhỏ hơn nhiều, giúp bộ điều khiển dễ giữ ổn định.

Đổi lại, mọi sai lệch phát sinh trong bộ truyền đều nằm giữa cảm biến và điểm ta quan tâm, nếu cảm biến vị trí gắn ở phía động cơ. Bộ điều khiển không nhìn thấy chúng.

Độ rơ: khe hở cơ khí

Độ rơ là khoảng trống giữa các bề mặt truyền lực. Khi đổi chiều quay, động cơ phải quay một góc nhỏ trước khi thật sự đẩy được đầu ra.

Dấu hiệu nhận biết rất đặc trưng: sai lệch chỉ xuất hiện khi đổi chiều, và luôn cùng độ lớn. Nếu robot tới một điểm từ hai hướng khác nhau mà cho hai vị trí lệch nhau một khoảng ổn định, gần như chắc chắn là độ rơ.

Độ rơ tăng dần theo mài mòn. Một phần có thể bù bằng phần mềm, nhưng chỉ phần lặp lại đều; khi độ rơ đã lớn và không đều, phải thay bộ truyền.

Biến dạng đàn hồi và trễ đàn hồi

Biến dạng đàn hồi là việc trục và bánh răng bị xoắn nhẹ dưới tải rồi trở lại khi hết tải. Sai lệch tỉ lệ với mô men, nên nó lớn khi cánh tay duỗi xa và mang nặng, nhỏ khi tải nhẹ.

Dấu hiệu: sai lệch thay đổi theo tải và tư thế, không cố định như độ rơ. Bù trừ được nếu biết mô hình, và đây là một phần trong hiệu chỉnh động học nâng cao.

Trễ đàn hồi khó chịu hơn: vật liệu không trở về đúng trạng thái cũ ngay, nên vị trí phụ thuộc cả vào lịch sử chuyển động trước đó. Cùng một tư thế, cùng một tải, nhưng đến từ hai chuỗi động tác khác nhau thì kết quả lệch nhau chút ít. Hiện tượng này gần như không bù được bằng mô hình đơn giản.

Sai số truyền động theo chu kỳ

Bộ truyền giảm tốc chính xác vẫn có sai số lặp lại theo vòng quay, do dung sai chế tạo của các chi tiết bên trong. Sai số này biến thiên tuần hoàn theo góc quay của đầu vào.

Dấu hiệu là một dao động nhỏ, đều đặn, xuất hiện khi robot chạy chậm và liên tục theo một hướng. Trong ứng dụng phun keo hoặc cắt, nó có thể để lại vệt gợn sóng trên sản phẩm.

Với các ứng dụng đòi hỏi cao, sai số này được đo và lưu thành bảng bù trong bộ điều khiển. Với phần lớn ứng dụng công nghiệp thông thường, nó nằm dưới ngưỡng quan tâm.

Theo dõi tình trạng bộ truyền theo thời gian

Không cần thiết bị đắt tiền để phát hiện sớm. Ba cách làm được ngay trong xưởng.

• Đo lại độ lặp lại định kỳ bằng đồng hồ so gắn cố định và một chốt trên tay robot. Ghi lại con số mỗi quý; xu hướng quan trọng hơn giá trị tuyệt đối.
• Theo dõi dòng điện động cơ khi chạy cùng một chương trình chuẩn. Dòng tăng dần theo tháng là dấu hiệu ma sát tăng, thường do bôi trơn xuống cấp.
• Nghe và sờ. Tiếng va khi đảo chiều, rung ở tần số cố định, hoặc vỏ hộp số nóng bất thường đều là chỉ báo sớm.

Bôi trơn đúng lịch là biện pháp rẻ nhất và hiệu quả nhất. Phần lớn hỏng hóc bộ truyền mà xưởng gặp phải bắt nguồn từ mỡ quá hạn hoặc sai loại, chứ không phải từ quá tải đột ngột.

Câu hỏi thường gặp

Đọc thêm trong Lộ trình học & nghề nghiệp và Phân loại robot.