Guida ai riduttori di alta precisione per robotica, automazione e macchine CNC 

Nelle odierne applicazioni di produzione e robotica, i requisiti di altissima precisione, ripetibilità e controllo del movimento sono di estrema importanza. In queste applicazioni è necessario un riduttore ad alta precisione. Per questo motivo, soluzioni ingegneristiche come i riduttori ad alta riduttori epicicloidali di precisioneI riduttori cicloidali ad alta precisione e i servoriduttori ad alta precisione sono ampiamente accettati e applicati per realizzare una trasmissione di coppia stabile, un gioco minimo e un posizionamento preciso ad alta velocità.

Le informazioni contenute in questa guida riguardano il funzionamento di questi sistemi di riduttori, le applicazioni in cui vengono utilizzati e come effettuare la scelta giusta di un sistema di riduttori ad alta precisione per le applicazioni di controllo del movimento industriale.

Che cos'è un riduttore di alta precisione?

Un riduttore di precisione è un sistema meccanico per la trasmissione di potenza in grado di fornire caratteristiche di movimento estremamente precise, con gioco minimo, elevata rigidità torsionale e precisione di posizionamento. A differenza dei riduttori industriali a trasmissione di coppia generici, i sistemi di precisione sono progettati specificamente per i servosistemi che operano in ambienti con movimenti precisi. 

Le caratteristiche principali delle prestazioni includono: 

• Ultra low backlash (often<1 arc min for high end)

• Elevata densità di coppia in dimensioni compatte 

• Elevata precisione di posizionamento ripetibile

• Movimento fluido in presenza di carichi variabili 

• Funzionamento a vita prolungata a servizio continuo

Perché i riduttori di alta precisione sono importanti nell'ingegneria moderna

Oggi i sistemi di automazione devono ottenere precisioni di movimento fino a un livello di micro-metro, pur operando con una ripetibilità ad altissima velocità. Nessun servomotore potrebbe fornire questa capacità senza l'ausilio di un sistema di trasmissione di precisione.

Un riduttore ad alta precisione assicura:

• Traslazione accurata del movimento dal motore al carico

• Le vibrazioni sono ridotte al minimo durante i movimenti ad alta velocità

• Funziona in modo stabile, in presenza di carichi variabili.

• Ha una maggiore efficienza energetica

• Prolunga la vita della macchina e riduce la necessità di manutenzione.

Riduttori epicicloidali di precisione

I riduttori epicicloidali di precisione sono una scelta popolare per i sistemi di automazione e controllo industriale e rappresentano un buon mix di efficienza, dimensioni e prestazioni.

Hanno un ingranaggio solare al centro di diversi ingranaggi planetari che orbitano intorno al sole e sono guidati da una corona dentata. Il carico è ripartito tra i planetari.

Vantaggi:

• Eccellente rapporto coppia/dimensioni

• Alta efficienza (90-97%)

• Gioco ridotto che può essere accettabile per i servocomandi

• Sistema piccolo e modulare

• Elevata capacità di carico radiale

Applicazioni:

• Bracci e giunti robotici

• Azionamenti per assi CNC

• Macchine per l'imballaggio

• Trasportatori automatizzati

I sistemi epicicloidali sono la prima scelta quando l'ingegnere ha bisogno di un piccolo riduttore ad alta coppia da utilizzare con un sistema che esegue un movimento continuo.

Riduttore cicloidale di precisione

Il riduttore cicloidale è il più adatto per le applicazioni che richiedono un gioco nullo, un'elevata densità di coppia e una risposta robusta ai carichi d'urto.

Vantaggi:

• Zero Back-lash (altamente adatto per applicazioni di posizionamento di precisione)

• Resistenza ai carichi d'urto, di capacità quasi illimitata

• Densità di coppia estremamente elevata, grazie all'elevato numero di punti di contatto

• Lunga durata grazie all'usura minima

• Elevata rigidità contro gli impatti improvvisi o le variazioni di carico

Applicazioni:

• Sistemi robotici per impieghi gravosi

• Manipolatori industriali

• Robotica di saldatura

• Attuazione aerospaziale

Questi non sono leggeri o semplici come un sistema planetario, ma superano il sistema in caso di funzionamento critico con carichi pesanti.

Servo riduttori di precisione

I servoriduttori di precisione sono progettati per essere utilizzati nei sistemi di asservimento ad anello chiuso che richiedono un controllo posizionale preciso. 

Caratteristiche principali:

• Progettato per l'utilizzo di servomotori

• Gioco estremamente ridotto richiesto per i sistemi ad anello chiuso

• Elevata rigidità torsionale

• Prestazioni fluide ad alta velocità

• Elevata ripetibilità richiesta per i sistemi di movimento dinamici

Applicazioni:

• Macchine CNC

• Macchine pick and place

• Sistemi di automazione robotizzata

• Apparecchiature per la produzione di semiconduttori

La maggior parte dei servo riduttori impiega sistemi di trasmissione armonica o di ingranaggi planetari; tuttavia, essi sono tarati per essere utilizzati in ambienti di precisione.

Riduttori epicicloidali o cicloidali o servoiduttori

Applicazioni chiave in tutti i settori

• Componente di bracci robotici, umanoidi e robot collaborativi per controllare con precisione l'angolo delle articolazioni.

• Garantisce una posizione precisa dell'utensile da taglio nelle operazioni di fresatura, foratura e taglio laser.

• Supportare i sistemi di trasporto, i tavoli di indicizzazione e le macchine di imballaggio. 

• Si applica quando sono richiesti un tasso di guasto molto basso e una precisione molto elevata.

Come scegliere il giusto riduttore di alta precisione

La scelta del riduttore giusto dipende dalle esigenze dell'applicazione:

1. Esigenze di coppia - I sistemi di carico più grandi richiedono riduttori epicicloidali e ad alto rapporto.

2. Requisiti di precisione - Gli utensili CNC e per semiconduttori richiedono sistemi a gioco estremamente ridotto.

3. Velocità e ciclo operativo - Un ciclo di funzionamento continuo e ad alta velocità richiede una dissipazione del calore altamente efficiente.

4. Limitazione dello spazio - I progetti planetari sono ideali per i sistemi robotici spaziali di piccole dimensioni.

5. Metodo di controllo - Il servocomando necessita di un riduttore adattabile al servo.

Conclusione

Oggi l'importanza dei riduttori ad alta precisione è diventata estremamente evidente come parte del controllo del movimento per robot e macchine CNC, per garantire precisione ed errori minimi quando la velocità del movimento deve essere elevata. Grazie a riduttori epicicloidali di precisione per dimensioni ottimali, a riduttori cicloidali di precisione per il funzionamento con coppie elevate e a servo riduttori di precisione per l'accuratezza del controllo di retroazione, è possibile migliorare le prestazioni della macchina e la qualità della produzione. Con l'incessante aumento dell'automazione, cresce la richiesta di meccanismi ad ingranaggi ad alta precisione, alta affidabilità e alte prestazioni, rendendo così la tecnologia dei riduttori ad alta precisione un elemento importante dell'ingegneria dei sistemi.

Per la selezione dei riduttori, il dimensionamento della coppia e le soluzioni di automazione personalizzate, contattare Norck Robotics team di ingegneri.

FAQ

1. Qual è lo scopo principale di un riduttore ad alta precisione?

Viene utilizzato per la trasmissione del moto con gioco bassissimo ed elevata precisione per la robotica, le macchine CNC e l'automazione.

2. Qual è il migliore: riduttore planetario o cicloidale?

Il riduttore epicicloidale è adatto per un'efficienza compatta, mentre il riduttore cicloidale è adatto per una coppia elevata e per la resistenza agli urti.

3. Dove vengono utilizzati i riduttori di precisione?

Sono comunemente applicati nella robotica, nelle macchine CNC, nell'aviazione, nei macchinari per l'imballaggio e nelle linee di produzione automatizzate.

4. Perché il gioco è importante nei riduttori?

Il gioco contribuisce all'imprecisione del posizionamento. Valori più bassi di gioco determinano una migliore precisione del sistema di controllo assi.