Kao osnovna komponenta industrijskih robota, precizni reduktori za robote zahtijevaju karakteristike kao što su kratki prijenosni lanci, mala zapremina, velika snaga, mala težina i laka kontrola 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 kod robota sa velikim obrtnim momentom, a za industrijske robote sa velikim opterećenjem, RV se koristi za prvu, drugu i treću osovinu. U poređenju sa harmonijskim reduktorima, ključ za RV reduktore leži u njihovim procesima obrade i montaže. RV reduktori imaju veću snagu zamora, krutost i životni vijek, za razliku od harmonijskih pogona, koji značajno smanjuju preciznost kretanja tokom vremena. Njihovi nedostaci su velika težina i veće ukupne dimenzije.
Harmonični reduktor:
Koristi se za industrijske robote s malim opterećenjem ili velike robote s nekoliko osovina na kraju, harmonički reduktor je vrsta uređaja za harmonijski prijenos, koji uključuje harmonički akcelerator i harmonički reduktor. Harmonični reduktori uglavnom uključuju: krute točkove, fleksibilne točkove, ležajeve i generatore talasa, koji su svi neophodni. Među njima, broj zubaca krutog točka je nešto veći od broja zubaca fleksibilnog točka. Karakteristike harmonijskih reduktora koji se koriste u malim robotima su mala veličina, mala težina, velika nosivost, visoka preciznost pokreta i veliki jednostepeni prijenosni omjer.
Oba se spajaju s malim razlikama u zupcima, ali razlika je u tome što je ključni zupčanik u harmonicima fleksibilan i zahtijeva ponovljene deformacije velikom brzinom, tako da je relativno krhak, s ograničenim kapacitetom nošenja i životnim vijekom. RV obično koristi cikloidne vrtnje, dok se harmonici koriste za korištenje evolventnih profila zubaca. Neki proizvođači sada koriste dvostruke lučne profile zubaca, koji su mnogo napredniji od evolventnih.
Dva giganta reduktora brzine su Nabtesco i Harmonica Drive, koji gotovo monopoliziraju globalne robotske reduktore brzine. Oba tipa reduktora imaju preciznost obrade na mikrometarskom nivou, što otežava postizanje visoke pouzdanosti samo u masovnoj proizvodnji, a kamoli pri velikom brzinom od nekoliko hiljada okretaja, a imaju i dug životni vijek.
Harmonični reduktor se sastoji od četiri osnovne komponente: "fleksibilni točak, generator talasa, kruti točak i ležaj".
Vanjski prečnik fleksibilnog točka je nešto manji od unutrašnjeg prečnika krutog točka, a obično fleksibilni točak ima 2 zuba manje od krutog točka. Eliptični oblik generatora talasa određuje da su kontaktne tačke zubaca fleksibilnog i krutog točka raspoređene na dve suprotne strane između centra elipse. Tokom rotacije generatora talasa, kontaktni deo između fleksibilnog zupčanika i krutih zubaca zupčanika počinje da se spaja. Generator talasa se rotira za 180 stepeni u smeru kazaljke na satu, a fleksibilni točak je ekvivalentan krutom točku koji se okreće suprotno od kazaljke na satu za razliku od jednog zuba. Na dvije simetrične lokacije od 180 stupnjeva, više od 30 posto od ukupnog broja zubaca se istovremeno spaja, što također stvara visok prijenos obrtnog momenta.
U poređenju sa harmonijskim reduktorima, RV transmisija je novonastali tip prenosa, koji je razvijen na bazi tradicionalnog planetarnog prenosa igličastog klatna. On ne samo da prevazilazi nedostatke opšteg prenosa klatna, već ima i niz prednosti kao što su mala veličina, mala težina, veliki opseg prenosnog odnosa, dug radni vek, stabilna tačnost, visoka efikasnost i stabilan prenos.
RV reduktori se sastoje od cikloidnih okretnih kotača i planetarnih nosača, i naširoko se koriste u industrijskim robotima, alatnim mašinama, medicinskoj opremi za testiranje, satelitskim prijemnim sistemima i drugim poljima zbog svojih prednosti kao što su mala veličina, jaka otpornost na udar, veliki okretni moment, visoka preciznost pozicioniranja, niske vibracije i veliki omjer smanjenja.
Kućište i cikloidni zupčanik RV reduktora prenose se kroz čvrsti čelik, tako da imaju jaku nosivost. Fleksibilni kotači harmonskih reduktora mogu se kontinuirano deformirati kako bi prenijeli obrtni moment, što određuje ograničenu sposobnost harmonijskih reduktora da izdrže velika opterećenja obrtnog momenta i udarca, pa se uglavnom koriste u prednjem dijelu.
Prednosti i nedostaci i RV i harmonijskih reduktora
Harmonski reduktor ima jednostavnu i kompaktnu strukturu, pogodan za aplikacije sa minijaturizacijom, malim i srednjim opterećenjima.
RV reduktori imaju dobru krutost, jaku otpornost na udarce, stabilan prijenos i visoku preciznost, što ih čini pogodnim za aplikacije sa srednjim do teškim opterećenjima. Međutim, RV reduktori moraju prenositi veliku količinu obrtnog momenta, izdržati veliku količinu preopterećenja i osigurati očekivani radni vijek. Stoga se u dizajnu koriste relativno složene strukture za pozicioniranje, što otežava procese proizvodnje i kontrolu troškova. Unutar RV reduktora nema komponenti koje nose elastične deformacije, tako da može izdržati određenu količinu obrtnog momenta. Ležaj RV reduktora je njegova slaba karika i lako je prekoračiti granicu nosivosti kada je izložen sili, što rezultira abnormalnim habanjem ili lomom ležaja. Ovaj problem je izraženiji tokom rada pri velikim brzinama, tako da nazivni moment RV reduktora značajno opada sa ulaznom brzinom.