Como componente central de los robots industriales, los reductores de precisión para robots requieren características tales como cadenas de transmisión cortas, volumen pequeño, alta potencia, peso ligero y fácil control en comparación con los reductores universales.
Hay dos tipos principales de reductores ampliamente utilizados en robots articulados: reductores RV y reductores armónicos.
El principio, ventajas y desventajas del reductor RV y el reductor armónico:
Reductor de RV:
Utilizado para las tres articulaciones de las piernas, la cintura y el codo de los robots con alto par, y para los robots industriales con altas cargas, RV se utiliza para el primer, segundo y tercer eje. Frente a los reductores armónicos, la clave de los reductores RV radica en sus procesos de mecanizado y montaje. Los reductores RV tienen mayor resistencia a la fatiga, rigidez y vida útil, a diferencia de los impulsores armónicos, que reducen significativamente la precisión del movimiento con el tiempo. Sus inconvenientes son el peso pesado y las dimensiones generales más grandes.
Reductor de armónicos:
Utilizado para robots industriales con cargas pequeñas o robots grandes con varios ejes al final, el reductor de armónicos es un tipo de dispositivo de transmisión de armónicos, que incluye un acelerador de armónicos y un reductor de armónicos. Los reductores de armónicos incluyen principalmente: ruedas rígidas, ruedas flexibles, cojinetes y generadores de ondas, todos los cuales son indispensables. Entre ellos, el número de dientes de la rueda rígida es ligeramente superior al de la rueda flexible. Las características de los reductores de armónicos utilizados en robots pequeños son tamaño pequeño, peso ligero, alta capacidad de carga, alta precisión de movimiento y gran relación de transmisión de una sola etapa.
Ambos engranan con pequeñas diferencias de dientes, pero la diferencia es que un engranaje clave en armónicos es flexible y requiere una deformación repetida a alta velocidad, por lo que es relativamente frágil, con una capacidad de carga y una vida útil limitadas. RV generalmente usa molinetes cicloidales, mientras que los armónicos solían usar perfiles de dientes involuntarios. Algunos fabricantes ahora usan perfiles de dientes de doble arco, que son mucho más avanzados que las involutas.
Los dos gigantes de los reductores de velocidad son Nabtesco y Harmonica Drive, que casi monopolizan los reductores de velocidad de los robots a nivel mundial. Ambos tipos de reductores tienen una precisión de mecanizado a nivel de micrómetros, lo que dificulta lograr una alta confiabilidad solo durante la producción en masa, y mucho menos la operación a alta velocidad de varios miles de revoluciones, y también tienen una larga vida útil.
El reductor armónico se compone de cuatro componentes básicos: "rueda flexible, generador de ondas, rueda rígida y cojinete".
El diámetro exterior de la rueda flexible es ligeramente más pequeño que el diámetro interior de la rueda rígida y, por lo general, la rueda flexible tiene 2 dientes menos que la rueda rígida. La forma elíptica del generador de ondas determina que los puntos de contacto de los dientes de la rueda flexible y la rueda rígida estén distribuidos en dos lados opuestos entre el centro de la elipse. Durante la rotación del generador de olas, la parte de contacto entre el engranaje flexible y los dientes del engranaje rígido comienza a engranar. El generador de ondas gira 180 grados en el sentido de las agujas del reloj y la rueda flexible es equivalente a una rueda rígida que gira en sentido contrario a las agujas del reloj por un diente de diferencia. En dos ubicaciones simétricas de 180 grados, más del 30 por ciento del número total de dientes engranan simultáneamente, lo que también crea una transmisión de alto par.
En comparación con los reductores de armónicos, la transmisión RV es un tipo de transmisión emergente, que se desarrolla sobre la base de la transmisión planetaria de péndulo de aguja tradicional. No solo supera las deficiencias de la transmisión de péndulo de aguja general, sino que también tiene una serie de ventajas, como tamaño pequeño, peso ligero, amplio rango de relación de transmisión, larga vida útil, precisión estable, alta eficiencia y transmisión estable.
Los reductores RV están compuestos por molinetes cicloidales y soportes planetarios, y se utilizan ampliamente en robots industriales, máquinas herramienta, equipos de pruebas médicas, sistemas de recepción satelital y otros campos debido a sus ventajas, como tamaño pequeño, fuerte resistencia al impacto, alto torque, alto precisión de posicionamiento, baja vibración y gran relación de reducción.
La carcasa y el engranaje cicloidal del reductor RV se transmiten a través de acero sólido, por lo que tienen una gran capacidad de carga. Las ruedas flexibles de los reductores armónicos pueden deformarse continuamente para transmitir par, lo que determina la capacidad limitada de los reductores armónicos para soportar grandes cargas de par e impacto, por lo que generalmente se utilizan en la parte delantera.
Ventajas y desventajas de los reductores de armónicos y RV
El reductor de armónicos tiene una estructura simple y compacta, adecuado para aplicaciones con miniaturización, cargas bajas y medias.
Los reductores RV tienen buena rigidez, fuerte resistencia al impacto, transmisión estable y alta precisión, lo que los hace adecuados para aplicaciones con cargas medias a pesadas. Sin embargo, los reductores de RV deben transmitir una gran cantidad de par, soportar una gran cantidad de impacto de sobrecarga y garantizar la vida útil esperada. Por lo tanto, en el diseño se utilizan estructuras de sobreposicionamiento relativamente complejas, lo que dificulta los procesos de fabricación y el control de costes. No hay componentes de soporte de carga de deformación elástica dentro del reductor RV, por lo que puede soportar una cierta cantidad de torsión. El cojinete del reductor RV es su eslabón débil, y es fácil exceder el límite de capacidad de carga cuando se somete a fuerza, lo que resulta en un desgaste anormal o fractura del cojinete. Este problema es más prominente durante la operación a alta velocidad, por lo que el par nominal del reductor RV disminuye significativamente con la velocidad de entrada.