Les robots industriels sont une perle brillante dans l'ère industrielle moderne, éclairant la voie efficace de la production des entreprises modernes et permettant en permanence une réduction des coûts et une amélioration de l'efficacité du processus de production industrielle. Qu’est-ce qui confère aux robots industriels des capacités surhumaines et favorise leur fonctionnement efficace ? Il s'agit d'un système complexe qui nécessite des couches de décryptage.
Aujourd'hui, explorons l'un des composants essentiels des robots industriels : le réducteur d'harmoniques. Les réducteurs d'harmoniques jouent un rôle similaire à celui du système articulaire humain et sont les composants essentiels pour obtenir un mouvement efficace et un contrôle précis des robots industriels. Le réducteur d'harmoniques est un terme courant pour désigner l'entraînement par engrenages harmoniques. Les dispositifs de transmission harmonique peuvent en fait être utilisés à la fois pour la décélération et l'accélération, mais en raison de leur rapport de transmission élevé (généralement 50-160), ils sont souvent utilisés pour la décélération dans les robots industriels, les machines-outils CNC et d'autres produits électromécaniques, et sont communément appelés réducteurs d'harmoniques.
Dans la structure du corps humain, le système articulaire est la partie qui relie les os, permettant aux humains d’effectuer divers mouvements et actions flexibles. Le système articulaire peut tourner et déplacer les os sous l'action des muscles, permettant au corps humain d'effectuer des mouvements complexes tels que la marche, la course, l'haltérophilie, etc. Le système articulaire joue un rôle dans la transmission et la décélération pendant le mouvement humain, permettant au corps humain d'accomplir efficacement diverses tâches.
De même, les réducteurs d’harmoniques jouent un rôle similaire dans les robots industriels. C'est l'équivalent du « système commun » du robot, reliant divers composants du robot, permettant au robot d'effectuer des mouvements et des actions avec une grande précision et efficacité. Les réducteurs d'harmoniques assurent une transmission précise de la décélération, tout comme le système articulaire humain réalise la rotation et le mouvement des os, permettant aux robots industriels de positionner, d'assembler et de se déplacer avec précision et efficacement. La structure compacte et la capacité de transmission de couple élevée des réducteurs d'harmoniques, tout comme la flexibilité et la résistance du système articulaire humain, permettent aux robots de s'adapter à différents environnements de travail et d'effectuer diverses tâches.
Le réducteur d'harmoniques est principalement composé de trois composants de base : une roue rigide, une roue flexible et un générateur d'harmoniques. L'une de la roue rigide, de la roue flexible et du générateur d'harmoniques peut être fixée arbitrairement, tandis que les deux autres composants peuvent être connectés à l'entrée (active) et l'autre peut être utilisée comme sortie (passive) pour obtenir une décélération ou une accélération.
1. Cannelure circulaire : Un disque métallique lisse avec un nombre fixe de dents. La roue rigide est généralement en prise avec les dents extérieures de l'engrenage flexible, ce qui joue un rôle dans la transmission du couple et dans l'augmentation de la rigidité de sortie du réducteur.
2. FlexSpline : Les engrenages flexibles sont l'un des composants essentiels des réducteurs d'harmoniques, fabriqués en métal mou ou en matériaux élastiques. Il s'agit généralement d'un engrenage ondulé sans nombre fixe de dents. Les engrenages flexibles peuvent subir une déformation élastique sous l'action d'une force, utilisée pour transmettre le couple et réaliser une décélération.
3. Générateur d'ondes : un composant clé qui génère une déformation dans les réducteurs d'harmoniques. Il se compose d'un ou plusieurs arbres excentriques, cames et rouleaux. Lorsque l'arbre d'entrée tourne, la came et les rouleaux du générateur d'harmoniques subissent une déformation périodique, provoquant la torsion et la déformation des ondulations de l'engrenage flexible.
Comment la combinaison de ces trois composants de base génère-t-elle une vitesse variable ? En ce qui concerne la construction et le principe de fonctionnement des réducteurs d'harmoniques, nous pouvons utiliser l'équipement de divertissement à bascule comme exemple visuel pour l'expliquer.
Imaginez que vous jouez sur une balançoire dans le parc. La balançoire se compose de deux planches, une planche a un siège sur lequel vous pouvez vous asseoir et l'autre planche a un siège sur lequel un ami peut s'asseoir. Votre objectif est de vous transmettre de la puissance via une balançoire, vous permettant ainsi de monter ou de descendre.
1. Les engrenages flexibles sont comme des balançoires : dans les réducteurs d’harmoniques, les engrenages flexibles agissent comme des balançoires. Il est fait de matériaux souples, tout comme la planche d’une balançoire. Des engrenages flexibles sont connectés à l'arbre d'entrée et à l'arbre de sortie et transmettent la puissance de l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie.
2. La roue rigide est comme votre ami : Dans un réducteur d'harmoniques, la roue rigide est comme votre ami assis sur une autre planche. Une roue rigide est un composant métallique en forme de disque-avec un nombre fixe de dents. Il s'engrène avec les dents extérieures de l'engrenage flexible, tout comme vous et vos amis assis aux deux extrémités d'une balançoire.
3. Le générateur d'harmoniques est comme votre action : Le générateur d'harmoniques est comme votre action sur une balançoire. Lorsque vous et votre ami alternez le mouvement de la bascule de haut en bas, la bascule subit une déformation périodique, semblable à la déformation provoquée par la came et le rouleau d'un générateur d'harmoniques.
En utilisant un générateur d'harmoniques pour induire une déformation périodique de l'engrenage flexible, la forme de l'engrenage flexible change périodiquement et engrène avec les dents internes de la roue rigide. De cette façon, vos actions sur la bascule (déformation du générateur d'harmoniques) seront transmises à l'autre partie (engrenage flexible), réalisant ainsi l'équilibre et la transmission de puissance de la bascule, tout comme le réducteur d'harmoniques réalise la décélération et la transmission de couple de l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie.
Dans les réducteurs d'harmoniques, la déformation générée par le générateur d'harmoniques provoque également un changement périodique de la forme de l'engrenage flexible et un engrènement avec les dents internes de la roue rigide. De cette manière, le mouvement de rotation de l'arbre d'entrée (tel que la vitesse du moteur) sera transmis à l'engrenage flexible, et l'engrènement entre l'engrenage flexible et la roue rigide réalise la décélération et la transmission du couple de l'arbre de sortie. Ce processus de déformation et d'engrènement réalise la transmission et le déplacement de la puissance, tout comme les actions de vous et de vos amis sur une balançoire réalisent la transmission et le déplacement de la puissance.
Le principe de vitesse variable du réducteur d'harmoniques est la déformation périodique générée par le générateur d'harmoniques, qui modifie la forme de l'engrenage flexible, obtenant ainsi une transmission de couple et un effet de vitesse variable de l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie.
Le rôle des réducteurs d'harmoniques dans les robots industriels ne peut être sous-estimé, car ils jouent un rôle important dans les robots industriels
1. Transmission de décélération précise
Les robots industriels nécessitent un contrôle de mouvement et de position de haute-précision pour accomplir des tâches de travail précises. Les réducteurs d'harmoniques ont des caractéristiques de transmission de haute-précision et peuvent fournir des rapports de réduction précis, rendant les mouvements du robot plus fluides et plus précis.
2. Capacité de transmission de couple élevée
Les robots industriels doivent généralement gérer des charges et des couples importants. Les réducteurs d'harmoniques peuvent atteindre une capacité de transmission de couple élevée avec un volume et un poids relativement faibles, donnant aux robots suffisamment de puissance pour accomplir diverses tâches.
3. Structure compacte
Les robots industriels disposent généralement d'un espace limité et nécessitent des dispositifs de transmission compacts. La structure compacte des réducteurs d'harmoniques occupe moins d'espace, offrant plus de flexibilité et de degrés de liberté pour la conception de robots industriels.