Ca componentă de bază a roboților industriali, reductoarele de precizie pentru roboți necesită caracteristici precum lanțuri scurte de transmisie, volum mic, putere mare, greutate redusă și control ușor în comparație cu reductoarele universale.
Există două tipuri principale de reductoare utilizate pe scară largă în roboții articulați: reductoare RV și reductoare armonice.
Principiul, avantajele și dezavantajele reductorului RV și reductorului de armonici:
Reductor RV:
Folosit pentru cele trei articulații ale picioarelor, taliei și cotului roboților cu cuplu mare și pentru roboții industriali cu sarcini mari, RV este utilizat pentru prima, a doua și a treia axă. În comparație cu reductoarele armonice, cheia reductoarelor RV constă în procesele lor de prelucrare și asamblare. Reductoarele RV au o rezistență la oboseală, rigiditate și durată de viață mai mare, spre deosebire de antrenările armonice, care reduc semnificativ precizia mișcării în timp. Dezavantajele lor sunt greutatea mare și dimensiunile de gabarit mai mari.
Reductor de armonici:
Folosit pentru roboții industriali cu sarcini mici sau roboți mari cu mai mulți arbori la capăt, reductorul de armonici este un tip de dispozitiv de transmisie armonică, care include accelerator armonic și reductor armonic. Reductoarele armonice includ în principal: roți rigide, roți flexibile, rulmenți și generatoare de valuri, toate acestea fiind indispensabile. Printre acestea, numărul de dinți ai roții rigide este puțin mai mare decât cel al roții flexibile. Caracteristicile reductoarelor armonice utilizate la roboții mici sunt dimensiuni mici, greutate redusă, capacitate portantă mare, precizie ridicată a mișcării și raport mare de transmisie într-o singură etapă.
Ambele se îmbină cu mici diferențe de dinți, dar diferența este că un angrenaj cheie în armonici este flexibil și necesită deformare repetă la viteză mare, deci este relativ fragil, cu capacitate de rulare și durată de viață limitate. RV folosește de obicei roți cicloidale, în timp ce armonicele foloseau profilele dinților involuți. Unii producători folosesc acum profile de dinți cu arc dublu, care sunt mult mai avansate decât evolvente.
Cei doi giganți ai reductoarelor de viteză sunt Nabtesco și Harmonica Drive, care aproape monopolizează reductoarele de viteză ale roboților la nivel mondial. Ambele tipuri de reductoare au precizie de prelucrare la nivel de micrometru, ceea ce face dificilă obținerea unei fiabilități ridicate numai în timpul producției de masă, să nu mai vorbim de funcționarea la viteză mare de câteva mii de rotații și, de asemenea, au o durată de viață lungă.
Reductorul de armonici este compus din patru componente de bază: „roată flexibilă, generator de valuri, roată rigidă și rulment”.
Diametrul exterior al roții flexibile este puțin mai mic decât diametrul interior al roții rigide și, de obicei, roata flexibilă are cu 2 dinți mai puțini decât roata rigidă. Forma eliptică a generatorului de undă determină ca punctele de contact ale dinților roții flexibile și roții rigide să fie distribuite pe două laturi opuse între centrul elipsei. În timpul rotației generatorului de undă, partea de contact dintre angrenajul flexibil și dinții rigidi ai angrenajului începe să se integreze. Generatorul de undă se rotește cu 180 de grade în sensul acelor de ceasornic, iar roata flexibilă este echivalentă cu o roată rigidă care se rotește în sens invers acelor de ceasornic cu o diferență de un dinte. În două locații simetrice de 180 de grade, mai mult de 30 la sută din numărul total de dinți se îmbină simultan, ceea ce creează și o transmisie mare a cuplului.
În comparație cu reductoarele armonice, transmisia RV este un tip nou de transmisie, care este dezvoltat pe baza transmisiei planetare tradiționale cu pendul cu ac. Nu numai că depășește deficiențele transmisiei generale cu pendul cu ac, dar are și o serie de avantaje, cum ar fi dimensiunea mică, greutatea ușoară, gamă mare de raport de transmisie, durată lungă de viață, precizie stabilă, eficiență ridicată și transmisie stabilă.
Reductoarele RV sunt compuse din roți cicloidale și suporturi planetare și sunt utilizate pe scară largă în roboți industriali, mașini-unelte, echipamente de testare medicală, sisteme de recepție prin satelit și alte domenii datorită avantajelor lor, cum ar fi dimensiunea mică, rezistența puternică la impact, cuplul ridicat, cuplul ridicat. precizie de poziționare, vibrații scăzute și raport mare de reducere.
Carcasa și angrenajul cicloidal al reductorului RV sunt transmise prin oțel solid, având astfel o capacitate portantă puternică. Roțile flexibile ale reductoarelor armonice se pot deforma continuu pentru a transmite cuplul, ceea ce determină capacitatea limitată a reductoarelor armonice de a rezista la sarcini mari de cuplu și de impact, deci sunt utilizate în general în partea din față.
Avantajele și dezavantajele reductoarelor RV și armonice
Reductorul de armonici are o structură simplă și compactă, potrivită pentru aplicații cu miniaturizare, sarcini mici și medii.
Reductoarele RV au rigiditate bună, rezistență puternică la impact, transmisie stabilă și precizie ridicată, făcându-le potrivite pentru aplicații cu sarcini medii până la grele. Cu toate acestea, reductoarele RV trebuie să transmită o cantitate mare de cuplu, să reziste la un impact mare de suprasarcină și să asigure durata de viață estimată. Prin urmare, structurile de suprapoziționare relativ complexe sunt utilizate în proiectare, ceea ce face dificile procesele de fabricație și controlul costurilor. În interiorul reductorului RV nu există componente portante cu deformare elastică, astfel încât acesta poate rezista la o anumită cantitate de cuplu. Rulmentul reductorului RV este veriga sa slabă și este ușor să depășiți limita capacității portante atunci când este supus forței, ceea ce duce la uzura anormală sau ruperea rulmentului. Această problemă este mai proeminentă în timpul funcționării la viteză mare, astfel încât cuplul nominal al reductorului RV scade semnificativ odată cu viteza de intrare.