Sebagai komponen inti dari robot industri, reduksi presisi untuk robot memerlukan karakteristik seperti rantai transmisi pendek, volume kecil, daya tinggi, ringan, dan kontrol yang mudah dibandingkan dengan reduksi universal.
Ada dua jenis reduksi utama yang banyak digunakan dalam robot artikulasi: reduksi RV dan reduksi harmonik.
Prinsip, kelebihan dan kekurangan peredam RV dan peredam harmonik:
Peredam RV:
Digunakan untuk tiga sambungan kaki, pinggang, dan siku robot dengan torsi tinggi, dan untuk robot industri dengan beban tinggi, RV digunakan untuk sumbu pertama, kedua, dan ketiga. Dibandingkan dengan reduksi harmonik, kunci reduksi RV terletak pada proses pemesinan dan perakitannya. Pereduksi RV memiliki kekuatan lelah, kekakuan, dan masa pakai yang lebih tinggi, tidak seperti penggerak harmonik, yang secara signifikan mengurangi akurasi gerakan dari waktu ke waktu. Kekurangannya adalah bobot yang berat dan dimensi keseluruhan yang lebih besar.
Peredam harmonik:
Digunakan untuk robot industri dengan beban kecil atau robot besar dengan beberapa poros di ujungnya, peredam harmonik adalah jenis perangkat transmisi harmonik, yang meliputi akselerator harmonik dan peredam harmonik. Pengurang harmonik terutama meliputi: roda kaku, roda fleksibel, bantalan, dan generator gelombang, yang semuanya sangat diperlukan. Diantaranya, jumlah gigi roda kaku sedikit lebih banyak dari pada roda fleksibel. Karakteristik reduksi harmonik yang digunakan pada robot kecil adalah ukuran kecil, ringan, kapasitas penahan beban tinggi, akurasi gerakan tinggi, dan rasio transmisi satu tahap yang besar.
Keduanya menyatu dengan perbedaan gigi yang kecil, tetapi perbedaannya adalah bahwa gigi kunci dalam harmonik fleksibel dan membutuhkan deformasi kecepatan tinggi yang berulang, sehingga relatif rapuh, dengan daya dukung dan masa pakai yang terbatas. RV biasanya menggunakan kincir cycloidal, sedangkan harmonik digunakan untuk menggunakan profil gigi yang tidak rata. Beberapa pabrikan sekarang menggunakan profil gigi busur ganda, yang jauh lebih canggih daripada involute.
Dua raksasa pengurang kecepatan adalah Nabtesco dan Harmonica Drive, yang hampir memonopoli pengurang kecepatan robot global. Kedua jenis reduksi tersebut memiliki akurasi pemesinan pada tingkat mikrometer, sehingga sulit untuk mencapai keandalan tinggi selama produksi massal saja, apalagi operasi berkecepatan tinggi beberapa ribu putaran, dan juga memiliki masa pakai yang lama.
Peredam harmonik terdiri dari empat komponen dasar: "roda fleksibel, generator gelombang, roda kaku, dan bantalan".
Diameter luar roda fleksibel sedikit lebih kecil dari diameter dalam roda kaku, dan biasanya roda fleksibel memiliki 2 gigi lebih sedikit daripada roda kaku. Bentuk elips dari generator gelombang menentukan bahwa titik kontak gigi roda fleksibel dan roda kaku didistribusikan pada dua sisi berlawanan antara pusat elips. Selama perputaran generator gelombang, bagian kontak antara roda gigi fleksibel dan gigi roda gigi yang kaku mulai menyatu. Generator gelombang berputar 180 derajat searah jarum jam, dan roda fleksibel setara dengan roda kaku yang berputar berlawanan arah jarum jam dengan satu perbedaan gigi. Pada dua lokasi simetris 180 derajat, lebih dari 30 persen jumlah total gigi menyatu secara bersamaan, yang juga menghasilkan transmisi torsi tinggi.
Dibandingkan dengan peredam harmonik, transmisi RV adalah jenis transmisi yang baru muncul, yang dikembangkan berdasarkan transmisi planet pendulum jarum tradisional. Ini tidak hanya mengatasi kekurangan transmisi pendulum jarum umum, tetapi juga memiliki serangkaian keunggulan seperti ukuran kecil, ringan, rentang rasio transmisi besar, masa pakai lama, akurasi stabil, efisiensi tinggi, dan transmisi stabil.
Pereduksi RV terdiri dari kincir cycloidal dan penyangga planet, dan banyak digunakan dalam robot industri, peralatan mesin, peralatan pengujian medis, sistem penerima satelit, dan bidang lainnya karena keunggulannya seperti ukuran kecil, ketahanan benturan yang kuat, torsi tinggi, tinggi akurasi posisi, getaran rendah, dan rasio reduksi besar.
Housing dan cycloidal gear dari peredam RV ditransmisikan melalui baja padat, sehingga memiliki kapasitas penahan beban yang kuat. Roda fleksibel peredam harmonik dapat terus berubah bentuk untuk mentransmisikan torsi, yang menentukan kemampuan terbatas peredam harmonik untuk menahan torsi besar dan beban benturan, sehingga umumnya digunakan di ujung depan.
Keuntungan dan kerugian dari reduksi RV dan harmonik
Peredam harmonik memiliki struktur yang sederhana dan kompak, cocok untuk aplikasi dengan miniaturisasi, beban rendah dan sedang.
Peredam RV memiliki kekakuan yang baik, ketahanan benturan yang kuat, transmisi stabil, dan akurasi tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi dengan beban sedang hingga berat. Namun, reduksi RV perlu mentransmisikan torsi dalam jumlah besar, menahan dampak beban berlebih dalam jumlah besar, dan memastikan masa kerja yang diharapkan. Oleh karena itu, struktur pemosisian yang relatif rumit digunakan dalam desain, membuat proses manufaktur dan pengendalian biaya menjadi sulit. Tidak ada komponen penahan beban deformasi elastis di dalam peredam RV, sehingga dapat menahan torsi dalam jumlah tertentu. Bantalan peredam RV adalah tautannya yang lemah, dan mudah untuk melebihi batas kapasitas bantalan saat mengalami gaya, yang mengakibatkan keausan atau patah bantalan yang tidak normal. Masalah ini lebih menonjol selama operasi kecepatan tinggi, sehingga torsi pengenal peredam RV berkurang secara signifikan dengan kecepatan input.