Kao temeljna komponenta industrijskih robota, precizni reduktori za robote zahtijevaju karakteristike kao što su kratki prijenosni lanci, mali volumen, velika snaga, mala težina i jednostavno upravljanje u usporedbi s univerzalnim reduktorima.
Postoje dvije glavne vrste reduktora koji se široko koriste u zglobnim robotima: RV reduktori i harmonijski reduktori.
Princip, prednosti i nedostaci RV reduktora i harmonijskog reduktora:
RV reduktor:
Koristi se za tri zgloba nogu, struka i lakta robota s velikim okretnim momentom, a za industrijske robote s velikim opterećenjima, RV se koristi za prvu, drugu i treću os. U usporedbi s harmoničkim reduktorima, ključ RV reduktora leži u njihovim procesima strojne obrade i sastavljanja. RV reduktori imaju veću otpornost na zamor, krutost i životni vijek, za razliku od harmoničkih pogona, koji značajno smanjuju točnost gibanja tijekom vremena. Njihovi nedostaci su velika težina i veće ukupne dimenzije.
Harmonijski reduktor:
Koriste se za industrijske robote s malim opterećenjem ili velike robote s nekoliko osovina na kraju, harmonijski reduktor je vrsta uređaja za prijenos harmonika, koji uključuje harmonijski akcelerator i harmonijski reduktor. Harmonijski reduktori uglavnom uključuju: krute kotače, fleksibilne kotače, ležajeve i generatore valova, koji su svi neophodni. Među njima je broj zubaca krutog kotača nešto veći od broja zubaca savitljivog kotača. Karakteristike reduktora harmonika koji se koriste u malim robotima su mala veličina, mala težina, velika nosivost, velika točnost gibanja i veliki jednostupanjski prijenosni omjer.
Oba su u zahvatu s malim razlikama u zubima, ali razlika je u tome što je ključni zupčanik u harmonicima fleksibilan i zahtijeva ponovljenu deformaciju velikom brzinom, pa je relativno krhak, s ograničenom nosivošću i vijekom trajanja. RV obično koristi cikloidne vjetrenjače, dok harmonici koriste evolventne profile zuba. Neki proizvođači sada koriste dvostruke lučne profile zuba, koji su mnogo napredniji od evolventnih.
Dva diva reduktora brzine su Nabtesco i Harmonica Drive, koji gotovo monopoliziraju globalne reduktore brzine robota. Obje vrste reduktora imaju točnost obrade na mikrometarskoj razini, što otežava postizanje visoke pouzdanosti samo tijekom masovne proizvodnje, a kamoli brzi rad od nekoliko tisuća okretaja, a također imaju dug vijek trajanja.
Harmonijski reduktor se sastoji od četiri osnovne komponente: "savitljivi kotač, generator valova, kruti kotač i ležaj".
Vanjski promjer savitljivog kotača nešto je manji od unutarnjeg promjera krutog kotača, a savitljivi kotač obično ima 2 zuba manje od krutog kotača. Eliptični oblik generatora valova određuje da su kontaktne točke zuba savitljivog kotača i krutog kotača raspoređene na dvije suprotne strane između središta elipse. Tijekom rotacije generatora valova, kontaktni dio između fleksibilnog zupčanika i krutih zuba zupčanika počinje se zahvaćati. Generator valova se okreće za 180 stupnjeva u smjeru kazaljke na satu, a fleksibilni kotač je ekvivalentan krutom kotaču koji se okreće suprotno od kazaljke na satu za jedan zub razlike. Na dvije simetrične lokacije od 180 stupnjeva, više od 30 posto ukupnog broja zubaca zahvaća istovremeno, što također stvara prijenos visokog momenta.
U usporedbi s harmonijskim reduktorima, RV prijenos je novi tip prijenosa koji je razvijen na temelju tradicionalnog planetarnog prijenosa s igličastim klatnom. Ne samo da prevladava nedostatke općeg prijenosa s klatnom igle, već ima i niz prednosti kao što su mala veličina, mala težina, veliki raspon prijenosnog omjera, dug radni vijek, stabilna točnost, visoka učinkovitost i stabilan prijenos.
RV reduktori se sastoje od cikloidnih zupčastih kotača i planetarnih oslonaca i naširoko se koriste u industrijskim robotima, alatnim strojevima, medicinskoj opremi za testiranje, satelitskim prijemnim sustavima i drugim područjima zbog svojih prednosti kao što su mala veličina, jaka otpornost na udarce, veliki okretni moment, visok točnost pozicioniranja, niske vibracije i veliki omjer smanjenja.
Kućište i cikloidni zupčanik RV reduktora prenose se kroz čvrsti čelik, čime imaju veliku nosivost. Fleksibilni kotači harmonijskih reduktora mogu se kontinuirano deformirati kako bi prenijeli okretni moment, što određuje ograničenu sposobnost harmonijskih reduktora da izdrže velika okretna i udarna opterećenja, pa se općenito koriste na prednjem kraju.
Prednosti i nedostaci i RV i harmonijskih reduktora
Harmonijski reduktor ima jednostavnu i kompaktnu strukturu, pogodan za aplikacije s minijaturizacijom, niskim i srednjim opterećenjima.
RV reduktori imaju dobru krutost, snažnu otpornost na udarce, stabilan prijenos i visoku točnost, što ih čini prikladnima za primjene sa srednjim do teškim opterećenjima. Međutim, RV reduktori trebaju prenijeti veliku količinu okretnog momenta, izdržati veliku količinu utjecaja preopterećenja i osigurati očekivani radni vijek. Stoga se u dizajnu koriste relativno složene strukture prekomjernog pozicioniranja, što otežava proizvodne procese i kontrolu troškova. Unutar RV reduktora nema komponenti koje mogu podnijeti elastičnu deformaciju, tako da može izdržati određeni okretni moment. Ležaj RV reduktora njegova je slaba karika i lako je prekoračiti granicu nosivosti kada je izložen sili, što rezultira neuobičajenim trošenjem ili lomom ležaja. Ovaj problem je izraženiji tijekom rada pri velikim brzinama, tako da nazivni moment RV reduktora značajno opada s ulaznom brzinom.