En tant que composant central des robots industriels, les réducteurs de précision pour robots nécessitent des caractéristiques telles que des chaînes de transmission courtes, un petit volume, une puissance élevée, un poids léger et un contrôle facile par rapport aux réducteurs universels.
Il existe deux principaux types de réducteurs largement utilisés dans les robots articulés : les réducteurs RV et les réducteurs d'harmoniques.
Le principe, les avantages et les inconvénients du réducteur RV et du réducteur d'harmoniques :
Réducteur RV :
Utilisé pour les trois articulations des jambes, de la taille et du coude des robots à couple élevé et pour les robots industriels à fortes charges, RV est utilisé pour les premier, deuxième et troisième axes. Par rapport aux réducteurs d'harmoniques, la clé des réducteurs RV réside dans leurs processus d'usinage et d'assemblage. Les réducteurs RV ont une résistance à la fatigue, une rigidité et une durée de vie plus élevées, contrairement aux entraînements harmoniques, qui réduisent considérablement la précision du mouvement au fil du temps. Leurs inconvénients sont un poids élevé et des dimensions globales plus importantes.
Réducteur d'harmonique :
Utilisé pour les robots industriels avec de petites charges ou les grands robots avec plusieurs arbres à l'extrémité, le réducteur d'harmoniques est un type de dispositif de transmission d'harmoniques, qui comprend un accélérateur d'harmoniques et un réducteur d'harmoniques. Les réducteurs d'harmoniques comprennent principalement : les roues rigides, les roues flexibles, les roulements et les générateurs d'ondes, tous indispensables. Parmi elles, le nombre de dents de la roue rigide est légèrement supérieur à celui de la roue souple. Les caractéristiques des réducteurs d'harmoniques utilisés dans les petits robots sont une petite taille, un poids léger, une capacité de charge élevée, une grande précision de mouvement et un grand rapport de transmission à un étage.
Les deux s'engrènent avec de petites différences de dents, mais la différence est qu'un engrenage clé en harmoniques est flexible et nécessite une déformation répétée à grande vitesse, il est donc relativement fragile, avec une capacité portante et une durée de vie limitées. RV utilise généralement des moulinets cycloïdaux, tandis que les harmoniques utilisent des profils de dents en développante. Certains fabricants utilisent maintenant des profils de dents à double arc, beaucoup plus avancés que les développantes.
Les deux géants des réducteurs de vitesse sont Nabtesco et Harmonica Drive, qui monopolisent presque les réducteurs de vitesse mondiaux des robots. Les deux types de réducteurs ont une précision d'usinage au niveau du micromètre, ce qui rend difficile l'obtention d'une grande fiabilité lors de la seule production de masse, sans parler d'un fonctionnement à grande vitesse de plusieurs milliers de tours, et a également une longue durée de vie.
Le réducteur d'harmoniques est composé de quatre composants de base : "roue flexible, générateur d'ondes, roue rigide et roulement".
Le diamètre extérieur de la roue flexible est légèrement inférieur au diamètre intérieur de la roue rigide, et généralement la roue flexible a 2 dents de moins que la roue rigide. La forme elliptique du générateur d'ondes détermine que les points de contact des dents de la roue flexible et de la roue rigide sont répartis sur deux côtés opposés entre le centre de l'ellipse. Lors de la rotation du générateur d'ondes, la pièce de contact entre l'engrenage flexible et les dents de l'engrenage rigide commence à s'engrener. Le générateur d'ondes tourne de 180 degrés dans le sens des aiguilles d'une montre et la roue flexible équivaut à une roue rigide tournant dans le sens antihoraire d'une différence de dent. À deux emplacements symétriques à 180 degrés, plus de 30 % du nombre total de dents s'engrènent simultanément, ce qui crée également une transmission de couple élevée.
Par rapport aux réducteurs d'harmoniques, la transmission RV est un nouveau type de transmission émergent, qui est développé sur la base de la transmission planétaire traditionnelle à pendule à aiguille. Il surmonte non seulement les lacunes de la transmission générale du pendule à aiguille, mais présente également une série d'avantages tels que la petite taille, le poids léger, la grande plage de rapport de transmission, la longue durée de vie, la précision stable, le rendement élevé et la transmission stable.
Les réducteurs RV sont composés de moulinets cycloïdaux et de supports planétaires, et sont largement utilisés dans les robots industriels, les machines-outils, les équipements de test médical, les systèmes de réception par satellite et d'autres domaines en raison de leurs avantages tels que la petite taille, la forte résistance aux chocs, le couple élevé, la haute précision de positionnement, faible vibration et grand rapport de réduction.
Le boîtier et l'engrenage cycloïdal du réducteur RV sont transmis à travers de l'acier solide, ayant ainsi une forte capacité de charge. Les roues flexibles des réducteurs d'harmoniques peuvent se déformer en continu pour transmettre le couple, ce qui détermine la capacité limitée des réducteurs d'harmoniques à supporter des couples importants et des charges d'impact, de sorte qu'ils sont généralement utilisés à l'avant.
Avantages et inconvénients des réducteurs RV et harmoniques
Le réducteur d'harmoniques a une structure simple et compacte, adaptée aux applications avec miniaturisation, charges faibles et moyennes.
Les réducteurs RV ont une bonne rigidité, une forte résistance aux chocs, une transmission stable et une grande précision, ce qui les rend adaptés aux applications avec des charges moyennes à lourdes. Cependant, les réducteurs RV doivent transmettre une grande quantité de couple, résister à une grande quantité d'impact de surcharge et assurer la durée de vie prévue. Par conséquent, des structures de surpositionnement relativement complexes sont utilisées dans la conception, ce qui rend les processus de fabrication et le contrôle des coûts difficiles. Il n'y a pas de composants porteurs de déformation élastique à l'intérieur du réducteur RV, il peut donc supporter un certain couple. Le roulement du réducteur RV est son maillon faible, et il est facile de dépasser la limite de capacité portante lorsqu'il est soumis à une force, ce qui entraîne une usure anormale ou une fracture du roulement. Ce problème est plus important lors d'un fonctionnement à grande vitesse, de sorte que le couple nominal du réducteur RV diminue considérablement avec la vitesse d'entrée.