به عنوان جزء اصلی ربات های صنعتی، کاهنده های دقیق برای روبات ها به ویژگی هایی مانند زنجیر انتقال کوتاه، حجم کم، قدرت بالا، وزن سبک و کنترل آسان در مقایسه با کاهنده های جهانی نیاز دارند.
دو نوع اصلی کاهش دهنده وجود دارد که به طور گسترده در ربات های مفصلی استفاده می شود: کاهنده های RV و کاهنده هارمونیک.
اصل، مزایا و معایب کاهنده RV و کاهنده هارمونیک:
کاهش دهنده RV:
برای سه مفصل ساق پا، کمر و آرنج ربات های با گشتاور زیاد و برای ربات های صنعتی با بار زیاد از RV برای محور اول، دوم و سوم استفاده می شود. در مقایسه با کاهنده های هارمونیک، کلید کاهش دهنده های RV در فرآیندهای ماشینکاری و مونتاژ آنها نهفته است. کاهنده های RV برخلاف درایوهای هارمونیک، استحکام خستگی، سفتی و طول عمر بالاتری دارند که به طور قابل توجهی دقت حرکت را در طول زمان کاهش می دهند. اشکالات آنها وزن زیاد و ابعاد کلی بزرگتر است.
کاهنده هارمونیک:
کاهنده هارمونیک که برای ربات های صنعتی با بار کوچک یا ربات های بزرگ با چندین شفت در انتهای آن استفاده می شود، نوعی دستگاه انتقال هارمونیک است که شامل شتاب دهنده هارمونیک و کاهنده هارمونیک می باشد. کاهنده های هارمونیک عمدتاً عبارتند از: چرخ های صلب، چرخ های انعطاف پذیر، یاتاقان ها و مولدهای موج که همه آنها ضروری هستند. در میان آنها، تعداد دندانه های چرخ صلب کمی بیشتر از چرخ انعطاف پذیر است. ویژگی های کاهنده هارمونیک مورد استفاده در ربات های کوچک اندازه کوچک، وزن سبک، ظرفیت باربری بالا، دقت حرکت بالا و نسبت انتقال تک مرحله ای بزرگ است.
هر دو با تفاوت‌های کوچک دندانه‌ای مش‌بندی می‌شوند، اما تفاوت این است که یک دنده کلیدی در هارمونیک‌ها انعطاف‌پذیر است و نیاز به تغییر شکل مکرر با سرعت بالا دارد، بنابراین نسبتاً شکننده است، با ظرفیت باربری و طول عمر محدود. RV معمولاً از چرخ‌های حلقه‌ای سیکلوئیدی استفاده می‌کند، در حالی که هارمونیک‌ها برای استفاده از پروفیل‌های دندان در پیچ استفاده می‌شوند. برخی از تولید کنندگان اکنون از پروفیل های دندانه دو قوس استفاده می کنند که بسیار پیشرفته تر از اینولوت ها هستند.
دو غول کاهنده سرعت نابتسکو و هارمونیکا درایو هستند که تقریباً کاهش دهنده سرعت ربات جهانی را در انحصار خود دارند. هر دو نوع کاهنده دقت ماشینکاری در سطح میکرومتر دارند که دستیابی به قابلیت اطمینان بالا را تنها در حین تولید انبوه دشوار می کند، چه رسد به کارکرد با سرعت بالای چندین هزار دور، و همچنین طول عمر بالایی دارند.
کاهنده هارمونیک از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: "چرخ انعطاف پذیر، مولد موج، چرخ صلب و یاتاقان".
قطر بیرونی چرخ انعطاف پذیر کمی کوچکتر از قطر داخلی چرخ صلب است و معمولاً چرخ انعطاف پذیر 2 دندانه کمتر از چرخ صلب دارد. شکل بیضوی مولد موج تعیین می کند که نقاط تماس دندانه چرخ انعطاف پذیر و چرخ صلب در دو طرف مخالف بین مرکز بیضی توزیع شده اند. در طول چرخش مولد موج، قسمت تماس بین چرخ دنده انعطاف پذیر و دندانه های دنده سفت شروع به مش بندی می کند. مولد موج 180 درجه در جهت عقربه های ساعت می چرخد و چرخ انعطاف پذیر معادل چرخ سفت و سختی است که در خلاف جهت عقربه های ساعت با یک دندان اختلاف می چرخد. در دو مکان متقارن 180 درجه، بیش از 30 درصد از تعداد کل دندان ها به طور همزمان مشبک می شوند که همچنین باعث ایجاد گشتاور بالایی می شود.
در مقایسه با کاهنده های هارمونیک، انتقال RV نوع جدیدی از انتقال است که بر اساس انتقال سیاره ای آونگ سوزنی سنتی توسعه یافته است. این نه تنها بر کاستی های انتقال آونگ سوزنی عمومی غلبه می کند، بلکه دارای یک سری مزایای مانند اندازه کوچک، وزن سبک، محدوده نسبت انتقال بزرگ، عمر طولانی، دقت پایدار، راندمان بالا و انتقال پایدار است.
کاهنده‌های RV از چرخ‌های چرخشی و تکیه‌گاه‌های سیاره‌ای تشکیل شده‌اند و به دلیل مزایایی مانند اندازه کوچک، مقاومت در برابر ضربه قوی، گشتاور بالا و بالا، به طور گسترده در ربات‌های صنعتی، ماشین‌ابزار، تجهیزات آزمایش پزشکی، سیستم‌های دریافت ماهواره و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شوند. دقت موقعیت یابی، لرزش کم و نسبت کاهش زیاد.
محفظه و چرخ دنده سیکلوئیدی کاهنده RV از طریق فولاد جامد منتقل می شود، بنابراین ظرفیت باربری قوی دارد. چرخ‌های انعطاف‌پذیر کاهنده‌های هارمونیک می‌توانند به طور مداوم تغییر شکل دهند تا گشتاور را منتقل کنند، که توانایی محدود کاهنده‌های هارمونیک را برای تحمل گشتاور و بارهای ضربه‌ای زیاد تعیین می‌کند، بنابراین معمولاً در قسمت جلویی استفاده می‌شوند.
مزایا و معایب هر دو کاهش دهنده RV و هارمونیک
کاهنده هارمونیک دارای ساختاری ساده و فشرده است که برای کاربردهای کوچک سازی، بارهای کم و متوسط مناسب است.
کاهنده های RV دارای استحکام خوب، مقاومت در برابر ضربه قوی، انتقال پایدار و دقت بالا هستند که آنها را برای کاربردهایی با بارهای متوسط تا سنگین مناسب می کند. با این حال، کاهنده های RV نیاز به انتقال مقدار زیادی گشتاور، مقاومت در برابر ضربه زیاد اضافه بار و اطمینان از عمر کاری مورد انتظار دارند. بنابراین، ساختارهای نسبتاً پیچیده ای در طراحی استفاده می شود که فرآیندهای تولید و کنترل هزینه را دشوار می کند. هیچ اجزای باربر تغییر شکل الاستیک در داخل کاهنده RV وجود ندارد، بنابراین می تواند مقدار معینی از گشتاور را تحمل کند. بلبرینگ کاهنده RV حلقه ضعیف آن است و به راحتی می توان از حد ظرفیت باربری تجاوز کرد که تحت فشار قرار می گیرد و در نتیجه سایش غیرعادی یا شکستگی یاتاقان ایجاد می شود. این مشکل در حین کار با سرعت بالا بیشتر نمایان می شود، بنابراین گشتاور نامی کاهنده RV با سرعت ورودی به طور قابل توجهی کاهش می یابد.