Редукторы в робототехнике: основные типы и их применение

Три вида редукторов, широко используемых в промышленных роботах

При обсуждении промышленных роботов нельзя обойти стороной важный компонент – редуктор. Поскольку рабочая среда и требования к производительности промышленных роботов различны, типы редукторов также отличаются. В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные типы редукторов, используемых в промышленных роботах.

Промышленные роботы, как правило, выполняют повторяющиеся операции для завершения одного и того же процесса. Чтобы обеспечить надежное выполнение задачи и высокое качество, предъявляются высокие требования к точности позиционирования робота во время работы. Поэтому использование редуктора для повышения и обеспечения точности промышленных роботов является необходимым.

Какие же типы редукторов наиболее распространены в промышленных роботах? Каковы преимущества и недостатки каждого из них?

Редукторы являются ключевыми компонентами в робототехнике, обеспечивая точность и надежность движений механизмов. Среди основных типов редукторов стоит выделить RV, волновые (чаще их называют гармоническими) и планетарные.

• RV-редукторы известны своей способностью передавать крутящий момент при очень низком люфте, что делает их идеальными для применения в высокоточных промышленных роботах.
• Волновые (гармонические) типы используют уникальный принцип эластичной деформации для достижения минимального бэклеша, что также предпочтительно в сценариях, требующих высокой точности.
• Планетарные устройства отличаются своей компактностью и способностью работать при значительных нагрузках благодаря распределению крутящего момента через несколько зубчатых колес.

Каждый инженер в области робототехники должен хорошо понимать характеристики этих трёх типов редукторов для правильного выбора в соответствии с задачами конкретной системы или проекта.

RV, гармонический, планетарный: типы редукторов для промышленных роботов

1. RV-редуктор

RV-редуктор – это конструкция механизма передачи, основанная на традиционной планетарной зубчатой передаче. Благодаря высокой эффективности он получил широкое распространение в сочленениях промышленных роботов. Мощность серводвигателя робота передается шестерней на входном валу редуктора, в результате чего большая зубчатая шестерня на выходном валу вращается, что приводит к снижению скорости. Отношение количества зубьев шестерен определяет степень понижения скорости.

RV-редукторы, известные своей высокой точностью, нашли широкое применение в роботах для сварки, где точность позиционирования имеет решающее значение для получения качественного шва. Высокая износостойкость позволяет работать без сбоев в течение длительного времени даже при интенсивном использовании.

RV-редуктор часто встречается в роботах для сварки, сборки, обработки материалов, а также в роботах для паллетирования, где требуется высокое качество позиционирования.

Преимущества и недостатки

Данный тип промышленного компонента является одним из наиболее востребованных устройств в прецизионных механизмах и робототехнике за счёт высокой точности позиционирования и компактности.

Одно из главных преимуществ данного типа редуктора заключается в способности передавать большой крутящий момент при относительно небольших размерах, что делает его идеальным для использования в условиях ограниченного пространства. К тому же, RV-редуктор обладают высокой надежностью благодаря минимальному количеству контактных поверхностей зубьев зубчатых колес, что значительно снижает вероятность истирания и повышает срок службы агрегата.

Однако, несмотря на эти достоинства, стоит отметить и некоторые недостатки: например, сложность производства зубчатых колёс RV-редукторов увеличивает их стоимость по сравнению с традиционными планетарными передачами. Также требуется более точное обслуживание для поддержания высоких эксплуатационных характеристик. Из-за особенностей конструкции может возникать сложность при диагностике неисправностей без специализированного оборудования.

Несмотря на это, инновационный потенциал RV-редукторов продолжает привлекать разработчиков самых передовых технических систем.

2. Гармонический редуктор

Гармонический редуктор – тип механизма передачи в зубчатых редукторах, который обычно используется в промышленных роботах с минимальной нагрузкой. Модель, состоящая из гибкого колеса и жесткого зубчатого колеса, обеспечивающая генерацию волны, имеет более высокую эффективность, чем модель с гибким колесом. Гармонический редуктор имеет значительные преимущества: малые размеры, небольшое количество деталей, высокая степень понижения (50-4000%), высокий КПД (92-96%).

Гармонические редукторы часто используются в роботах с ограниченным пространством, например, в роботах для сборки электроники, где требуется высокая точность и минимальные габариты.

Волновой тип редукторов применяется в роботах для сборки, обработки материалов, в роботах для паллетирования, а также в оборудовании для работ в ограниченном пространстве.

Преимущества и недостатки

Гармонический редуктор, известный также как волновой редуктор, является высокоточным механизмом, используемым в самых различных областях промышленности благодаря своей способности передавать движение с минимальными уровнями люфта и очень высокой кинематической точностью.

Одним из главных преимуществ таких редукторов является компактность и высокий коэффициент передачи при относительно небольших размерах. Также они обладают низким уровнем шума и долгим сроком службы за счет малого количества движущихся частей.

В то же время, одним из серьезных недостатков гармонических редукторов является ограничение по передаваемому крутящему моменту: при перегрузке элементы редуктора могут быстро изнашиваться или повредиться. К тому же высокая степень точности производства этих компонентов подразумевает более высокую цену по сравнению с другими типами редукторов.

Почему волновые редукторы часто называют гармоническими?

3. Планетарный редуктор

Планетарный редуктор – механизм, где несколько планетарных колес вращаются вокруг центрального “солнечного” колеса. Планетарный редуктор, также известный как планетарная коробка передач, используется для снижения скорости двигателя и увеличения крутящего момента в промышленных роботах.

Принцип работы планетарного редуктора: когда “солнечное” колесо вращается под действием двигателя, планетарные колеса начинают вращаться. Одновременно, другая сторона планетарных колес взаимодействует с внутренним кольцом и зубчатой ​​шестерней на внутренней стенке корпуса. Планетарные колеса могут вращаться относительно внутреннего кольца и шестерни, двигаясь в направлении вращения “солнечного” колеса. Это приводит к вращению внутреннего кольца и зубчатой ​​шестерни вокруг “солнечного” колеса.

Планетарные типы редукторов, известные своей прочностью и надежностью, используются в роботах для подъема тяжелых грузов, например, в роботах для складирования, где требуется высокая мощность и надежность. Применение эти компоненты нашли и в роботах для сварки, обработки материалов, в роботах для покраски.

Преимущества и недостатки

Планетарные редукторы, благодаря своей уникальной конструкции, в которой центральное солнечное колесо соединяется с планетарными шестернями, обеспечивают высокую передаточную отношение на компактном пространстве. Это дает им значительное преимущество по сравнению с другими типами редукторов: возможность передачи большого крутящего момента при относительно небольших габаритах и массе. Они также проявляют повышенную надежность и изнашиваются медленнее за счет равномерного распределения нагрузки между несколькими планетами. Имеют хороший коэффициент полезного действия и способны работать в различных температурных условиях.

Однако у планетарных редукторов есть и некоторые недостатки: сложность изготовления, что может повлиять на стоимость; более высокие требования к точности изготовления для обеспечения правильной работы всех элементов; а также потребность в строгом поддержании чистоты (засорение может вызывать быстрый выход из строя). Также они требуют использования качественного смазочного материала и регулярного технического обслуживания для долгосрочной эксплуатации.

Мы рассмотрели основные на сегодняшний день типы редукторов, которые встречаются в робототехнике. Выбор подходящего типа редуктора зависит от конкретных требований к промышленному роботу, таких как нагрузка, скорость, точность позиционирования и требования к пространству.