Kot osrednja komponenta industrijskih robotov natančni reduktorji za robote zahtevajo značilnosti, kot so kratke prenosne verige, majhna prostornina, velika moč, majhna teža in enostavno krmiljenje v primerjavi z univerzalnimi reduktorji.
V zgibnih robotih se pogosto uporabljata dve glavni vrsti reduktorjev: reduktorji RV in harmonični reduktorji.
Načelo, prednosti in slabosti RV reduktorja in harmoničnega reduktorja:
RV reduktor:
Uporablja se za tri sklepe nog, pasu in komolca robotov z velikim navorom, pri industrijskih robotih z velikimi obremenitvami pa se RV uporablja za prvo, drugo in tretjo os. V primerjavi s harmoničnimi reduktorji je ključ do reduktorjev RV v njihovih postopkih obdelave in sestavljanja. RV reduktorji imajo višjo trdnost, togost in življenjsko dobo, za razliko od harmoničnih pogonov, ki sčasoma znatno zmanjšajo natančnost gibanja. Njihove pomanjkljivosti so velika teža in večje skupne dimenzije.
Harmonični reduktor:
Harmonični reduktor, ki se uporablja za industrijske robote z majhnimi obremenitvami ali velike robote z več gredmi na koncu, je vrsta naprave za harmonični prenos, ki vključuje harmonični pospeševalnik in harmonični reduktor. Harmonični reduktorji vključujejo predvsem: toga kolesa, gibljiva kolesa, ležaje in generatorje valov, ki so vsi nepogrešljivi. Med njimi je število zob togega kolesa nekoliko večje od števila zob gibljivega kolesa. Značilnosti harmoničnih reduktorjev, ki se uporabljajo v majhnih robotih, so majhna velikost, majhna teža, visoka nosilnost, visoka natančnost gibanja in veliko enostopenjsko prenosno razmerje.
Oboje zajezi z majhnimi razlikami med zobmi, vendar je razlika v tem, da je ključni zobnik v harmonikih prožen in zahteva ponavljajočo se hitro deformacijo, zato je relativno krhek, z omejeno nosilnostjo in življenjsko dobo. RV običajno uporablja cikloidne vetrnice, medtem ko harmoniki uporabljajo evolventne profile zob. Nekateri proizvajalci zdaj uporabljajo profile zob z dvojnim lokom, ki so veliko naprednejši od evolventnih.
Dva velikana reduktorjev hitrosti sta Nabtesco in Harmonica Drive, ki skoraj monopolizirata svetovne robotske reduktorje hitrosti. Obe vrsti reduktorjev imata natančnost obdelave na mikrometrski ravni, zaradi česar je težko doseči visoko zanesljivost že samo pri masovni proizvodnji, kaj šele več tisoč vrtljajev pri hitrem delovanju, poleg tega pa imata dolgo življenjsko dobo.
Harmonični reduktor je sestavljen iz štirih osnovnih komponent: "gibko kolo, generator valov, togo kolo in ležaj".
Zunanji premer gibljivega kolesa je nekoliko manjši od notranjega premera togega kolesa in običajno ima gibko kolo 2 zoba manj kot togo kolo. Elipsasta oblika generatorja valov določa, da so kontaktne točke zob gibkega kolesa in togega kolesa razporejene na dveh nasprotnih straneh med središčem elipse. Med vrtenjem valovnega generatorja se začne kontaktni del med gibkim zobnikom in togimi zobmi zobnika zapletati. Generator valov se vrti za 180 stopinj v smeri urinega kazalca, prožno kolo pa je enakovredno togemu kolesu, ki se vrti v nasprotni smeri urinega kazalca z razliko enega zoba. Na dveh 180-stopinjskih simetričnih lokacijah se več kot 30 odstotkov celotnega števila zob hkrati zaplete, kar prav tako ustvarja visok prenos navora.
V primerjavi s harmoničnimi reduktorji je prenos RV na novo nastajajoč tip prenosa, ki je razvit na podlagi tradicionalnega planetarnega prenosa z iglastim nihalom. Ne odpravlja le pomanjkljivosti splošnega prenosa z iglastim nihalom, ampak ima tudi vrsto prednosti, kot so majhnost, majhna teža, velik razpon prenosnega razmerja, dolga življenjska doba, stabilna natančnost, visoka učinkovitost in stabilen prenos.
RV reduktorji so sestavljeni iz cikloidnih vetrnic in planetarnih nosilcev in se pogosto uporabljajo v industrijskih robotih, obdelovalnih strojih, opremi za medicinsko testiranje, satelitskih sprejemnih sistemih in na drugih področjih zaradi svojih prednosti, kot so majhnost, močna odpornost na udarce, visok navor, visok natančnost pozicioniranja, nizke vibracije in veliko redukcijsko razmerje.
Ohišje in cikloidni zobnik reduktorja RV se prenašata skozi trdno jeklo, kar ima visoko nosilnost. Fleksibilna kolesa harmoničnih reduktorjev se lahko nenehno deformirajo za prenos navora, kar določa omejeno sposobnost harmoničnih reduktorjev, da prenesejo velike navore in udarne obremenitve, zato se običajno uporabljajo v sprednjem delu.
Prednosti in slabosti tako RV kot harmoničnih reduktorjev
Harmonski reduktor ima preprosto in kompaktno strukturo, primeren za aplikacije z miniaturizacijo, nizke in srednje obremenitve.
Reduktorji RV imajo dobro togost, močno odpornost na udarce, stabilen prenos in visoko natančnost, zaradi česar so primerni za aplikacije s srednjimi do velikimi obremenitvami. Vendar pa morajo reduktorji RV prenesti veliko količino navora, prenesti velik vpliv preobremenitve in zagotoviti pričakovano življenjsko dobo. Zato se pri načrtovanju uporabljajo razmeroma zapletene strukture prekomernega pozicioniranja, kar otežuje proizvodne procese in nadzor stroškov. Znotraj reduktorja RV ni elastičnih deformacijskih nosilnih komponent, zato lahko prenese določeno količino navora. Ležaj reduktorja RV je njegova šibka povezava in zlahka preseže mejo nosilnosti, ko je izpostavljen sili, kar povzroči nenormalno obrabo ali zlom ležaja. Ta težava je bolj izrazita med delovanjem pri visoki hitrosti, zato se nazivni navor reduktorja RV znatno zmanjša z vhodno hitrostjo.