Os robôs industriais são uma pérola brilhante na era industrial moderna, iluminando o caminho eficiente da produção empresarial moderna e capacitando continuamente a redução de custos e a melhoria da eficiência no processo de produção industrial. O que confere aos robôs industriais capacidades sobre-humanas e apoia o seu funcionamento eficiente? Este é um sistema complexo que requer camadas de descriptografia.
Hoje, vamos explorar um dos principais componentes dos robôs industriais: o redutor harmônico. Os redutores harmônicos desempenham um papel semelhante ao sistema articular humano e são os componentes principais para alcançar movimento eficaz e controle preciso de robôs industriais. Redutor harmônico é um termo comum para acionamento por engrenagem harmônica. Os dispositivos de transmissão de engrenagens harmônicas podem, na verdade, ser usados tanto para desaceleração quanto para aceleração, mas devido à sua grande relação de transmissão (geralmente 50-160), eles são frequentemente usados para desaceleração em robôs industriais, máquinas-ferramentas CNC e outros produtos eletromecânicos, e são comumente chamados de redutores harmônicos.
Na estrutura do corpo humano, o sistema articular é a parte que conecta os ossos, permitindo ao ser humano realizar diversos movimentos e ações flexíveis. O sistema articular pode girar e mover os ossos sob a ação dos músculos, permitindo ao corpo humano realizar movimentos complexos como caminhar, correr, levantar peso, etc. O sistema articular desempenha um papel na transmissão e desaceleração durante o movimento humano, permitindo ao corpo humano completar com eficiência várias tarefas.
Da mesma forma, os redutores harmônicos desempenham um papel semelhante nos robôs industriais. É equivalente ao “sistema conjunto” do robô, conectando vários componentes do robô, permitindo que o robô complete movimentos e ações com alta precisão e eficiência. Os redutores harmônicos fornecem transmissão de desaceleração precisa, assim como o sistema articular humano atinge a rotação e o movimento dos ossos, permitindo que robôs industriais posicionem, montem e se movam com precisão e eficiência. A estrutura compacta e a alta capacidade de transmissão de torque dos redutores harmônicos, assim como a flexibilidade e a resistência do sistema de articulação humana, permitem que os robôs se adaptem a diferentes ambientes de trabalho e realizem diversas tarefas.
O redutor harmônico é composto principalmente de três componentes básicos: roda rígida, roda flexível e gerador harmônico. Uma das rodas rígidas, rodas flexíveis e gerador de harmônicos pode ser fixada arbitrariamente, enquanto os outros dois componentes podem ser conectados à entrada (ativa) e o outro pode ser usado como saída (passiva) para obter desaceleração ou aceleração.
1. Spline Circular: Um disco de metal liso com um número fixo de dentes. A roda rígida geralmente é engatada com os dentes externos da engrenagem flexível, que desempenha um papel na transmissão de torque e no aumento da rigidez de saída do redutor.
2. FlexSpline: Engrenagens flexíveis são um dos principais componentes dos redutores harmônicos, feitos de metal macio ou materiais elásticos. Geralmente é uma engrenagem corrugada sem número fixo de dentes. Engrenagens flexíveis podem sofrer deformação elástica sob a ação da força, utilizada para transmitir torque e obter desaceleração.
3. Gerador de Ondas: Um componente chave que gera deformação em redutores harmônicos. Consiste em um ou mais eixos excêntricos, cames e rolos. Quando o eixo de entrada gira, o came e os rolos do gerador harmônico sofrem deformações periódicas, fazendo com que as ondulações na engrenagem flexível torçam e se deformem.
Como a combinação desses três componentes básicos gera velocidade variável? Quando se trata da construção e do princípio de funcionamento dos redutores harmônicos, podemos usar o equipamento de diversão gangorra como um exemplo visual para explicar.
Imagine você brincando em uma gangorra no parque. A gangorra consiste em duas pranchas, uma prancha tem um assento para você sentar e a outra prancha tem um assento para um amigo sentar. Seu objetivo é transmitir poder um ao outro através de uma gangorra, permitindo que um ao outro suba ou desça.
1. Engrenagens flexíveis são como gangorras: Nos redutores harmônicos, as engrenagens flexíveis agem como gangorras. É feito de materiais macios, assim como a prancha de uma gangorra. Engrenagens flexíveis são conectadas ao eixo de entrada e ao eixo de saída e transmitem a potência do eixo de entrada para o eixo de saída.
2. A roda rígida é como seu amigo: Em um redutor harmônico, a roda rígida é como seu amigo sentado em outra prancha. Uma roda rígida é um componente metálico em forma de disco com um número fixo de dentes. Ele se encaixa nos dentes externos da engrenagem flexível, assim como você e seus amigos sentados nas duas pontas de uma gangorra.
3. O gerador harmônico é como a sua ação: O gerador harmônico é como a sua ação em uma gangorra. Quando você e seu amigo alternam o movimento da gangorra para cima e para baixo, a gangorra sofre deformação periódica, semelhante à deformação causada pelo came e pelo rolo de um gerador harmônico.
Ao usar um gerador harmônico para induzir a deformação periódica da engrenagem flexível, o formato da engrenagem flexível muda periodicamente e engrena com os dentes internos da roda rígida. Desta forma, suas ações na gangorra (deformação do gerador harmônico) serão transmitidas para a outra parte (engrenagem flexível), conseguindo assim o equilíbrio e a transmissão de potência da gangorra, assim como o redutor harmônico consegue desaceleração e transmissão de torque do eixo de entrada para o eixo de saída.
Nos redutores harmônicos, a deformação gerada pelo gerador harmônico também faz com que o formato da engrenagem flexível mude periodicamente e se encaixe nos dentes internos da roda rígida. Desta forma, o movimento rotacional do eixo de entrada (como a velocidade do motor) será transmitido à engrenagem flexível, e o engrenamento entre a engrenagem flexível e a roda rígida atinge a desaceleração e a transmissão de torque do eixo de saída. Esse processo de deformação e entrosamento alcança a transmissão e a mudança de poder, assim como as ações suas e de seus amigos em uma gangorra alcançam a transmissão e a mudança de poder.
O princípio de velocidade variável do redutor harmônico é a deformação periódica gerada pelo gerador harmônico, que altera a forma da engrenagem flexível, conseguindo assim a transmissão de torque e o efeito de velocidade variável do eixo de entrada para o eixo de saída.
O papel dos redutores harmônicos em robôs industriais não pode ser subestimado, pois desempenham um papel importante em robôs industriais
1. Transmissão de desaceleração precisa
Os robôs industriais exigem movimento de alta precisão e controle de posição para realizar tarefas de trabalho precisas. Os redutores harmônicos têm características de transmissão de alta{2}}precisão e podem fornecer taxas de redução precisas, tornando os movimentos do robô mais suaves e precisos.
2. Capacidade de transmissão de alto torque
Os robôs industriais normalmente precisam lidar com grandes cargas e torques. Os redutores harmônicos podem atingir alta capacidade de transmissão de torque com volume e peso relativamente pequenos, dando aos robôs potência suficiente para completar várias tarefas.
3. Estrutura compacta
Os robôs industriais normalmente têm espaço limitado e requerem dispositivos de transmissão compactos. A estrutura compacta dos redutores harmônicos ocupa menos espaço, proporcionando mais flexibilidade e graus de liberdade para o projeto de robôs industriais.