ILRiduttore cicloidale in PEEKè un dispositivo di riduzione a girandola cicloidale con un componente di trasmissione centrale in materiale composito PEEK. Combina l'elevata capacità di carico della trasmissione cicloidale con le caratteristiche di leggerezza del materiale PEEK. Di seguito vengono forniti i dettagli in termini di principio strutturale, vantaggi del materiale, parametri prestazionali e scenari applicativi:
1. Principio strutturale
Il riduttore cicloidale in PEEK adotta una struttura di trasmissione a perno cicloidale monostadio: composta da un albero di ingresso eccentrico, due ruote cicloidali in PEEK con una differenza di fase di 180°, un alloggiamento per perni in acciaio e un meccanismo di uscita. Quando l'albero di ingresso ruota, il manicotto eccentrico aziona la ruota cicloidale per eseguire il moto planetario. Il profilo dei denti della ruota cicloidale si accoppia con i denti dei perni sull'alloggiamento per perni, trasmettendo movimento e potenza attraverso l'albero di uscita. L'innovazione principale risiede nell'utilizzo dello stampaggio a iniezione in PEEK rinforzato con il 40% di fibra di carbonio per la ruota cicloidale e della struttura composita PEEK-metallo per il perno dell'ingranaggio, ottenendo componenti di trasmissione leggeri e autolubrificanti.
2. Vantaggi del materiale
Design leggero: la densità del riduttore cicloidale PEEK è di soli 1,45 g/cm³, riducendo il peso del 50%-60% rispetto alle ruote cicloidali in acciaio e riducendo il peso complessivo di oltre il 35%, particolarmente adatto per giunti robotici con requisiti di carico sensibili;
Tenacità: la durezza superficiale del materiale PEEK raggiunge la durezza Rockwell R120 e, grazie al rinforzo in fibra di carbonio, il tasso di usura superficiale dei denti è solo 1/5 di quello dell'acciaio. Può comunque mantenere un funzionamento a lungo termine senza lubrificazione in condizioni di alta temperatura;
Adattabilità alla temperatura: il riduttore cicloidale PEEK può funzionare stabilmente entro un ampio intervallo di temperatura di -50°Ca 200°C, con una temperatura di deformazione termica fino a 343°C, soddisfacendo i requisiti degli ambienti industriali ad alta temperatura.
3. Parametri di prestazione principali
Rapporto di riduzione: da 8:1 a 100:1 (stadio singolo), supporta la connessione in serie a due stadi per ottenere rapporti di riduzione più elevati
Coppia nominale: da 10 a 200 N・m (modelli corrispondenti da BX-25 a BX-100)
Precisione della trasmissione: gioco di ritorno≤3 minuti d'arco, efficienza di trasmissione > 95% (in condizioni nominali)
Indice di durata: durata a fatica sotto carico nominale > 8000 ore, la capacità di sopportare il carico d'impatto è 3 volte la coppia nominale
4. Scenari applicativi tipici
Giunti robotici umanoidi: adattabili a motori da 50 W a 5 kW. Grazie alla struttura composita dell'albero interno ed esterno, è possibile ridurre il peso del 33% e aumentare la densità di coppia del 50%, il che li rende adatti a scenari di movimento complessi, come articolazioni di dita e ginocchia, che richiedono sia forza che flessibilità.
Componenti ausiliari per robot industriali: per giunti del polso a carico leggero di robot industriali o moduli di esecuzione aggiuntivi che necessitano di frequenti avvii e arresti e di una rotazione flessibile, l'utilizzo di riduttori cicloidali in PEEK può ridurre il peso delle parti di trasmissione non essenziali e ridurre i tempi di fermo per manutenzione grazie alla loro resistenza alla fatica.
V. Applicazione dei materiali per i componenti chiave
Ingranaggio conico a spirale: l'ingranaggio conico a spirale è il componente di trasmissione principale del riduttore conico a spirale in PEEK. L'utilizzo di PEEK o PEEK rinforzato con fibra di carbonio per la produzione dell'ingranaggio conico a spirale può ridurre significativamente il peso mantenendo la precisione di trasmissione. Secondo informazioni pubbliche, il riduttore conico a spirale leggero in PEEK presentato da Komei Innovation presenta un ingranaggio conico a spirale che, grazie all'innovazione del materiale, aumenta la resistenza agli urti del riduttore del 200% con un peso di 1,62 kg, soddisfacendo i requisiti di carico elevato dei robot umanoidi. Allo stesso tempo, la resistenza alla fatica del PEEK contribuisce a prolungare la durata dell'ingranaggio conico a spirale in condizioni di carico alternato e ad alta frequenza.
Denti del perno: i denti del perno sono a diretto contatto con la superficie del dente dell'ingranaggio conico a spirale e richiedono una buona resistenza all'usura. L'utilizzo di denti del perno in materiale composito a base di PEEK o di denti del perno in metallo rivestiti in PEEK può sfruttare il basso coefficiente di attrito del PEEK per ridurre l'attrito e l'usura sulla superficie del dente, riducendo potenzialmente la necessità di lubrificazione o consentendo schemi di lubrificazione più semplici. Inoltre, le sue proprietà elastiche possono attutire l'impatto dell'ingranamento, riducendo la rumorosità di funzionamento.
Componenti di supporto e tenuta: il coperchio terminale, l'anello di supporto e altri componenti strutturali del riduttore sono realizzati in PEEK, materiale che può ridurre il peso delle parti non di trasmissione e ottenere un alleggerimento complessivo. Le guarnizioni in PEEK, grazie ai loro vantaggi di resistenza alle alte temperature e alla corrosione chimica, possono prevenire la fuoriuscita di olio lubrificante all'interno del riduttore e resistere all'erosione di ambienti esterni difficili, risultando adatte per applicazioni subacquee, ad alte temperature e in altri scenari speciali per applicazioni robotiche.
Vantaggi rispetto ai tradizionali riduttori conici a spirale in PEEK
Eccezionali prestazioni di leggerezza: la densità del PEEK è di circa 1,32 g/cm³, molto inferiore a quella dei materiali metallici comunemente utilizzati. L'utilizzo del PEEK per la produzione di alcuni componenti può ridurre significativamente il peso del riduttore, diminuire il carico sui giunti del robot, migliorare la flessibilità di movimento e l'efficienza energetica, il che è di grande importanza per i robot umanoidi che puntano ad alti gradi di libertà e a una lunga durata della batteria.
Controllo ottimizzato del rumore: grazie alla particolare elasticità e alle proprietà autolubrificanti del PEEK, il riduttore cicloidale in PEEK può smorzare efficacemente le vibrazioni generate dall'ingranamento dell'ingranaggio conico a spirale e della ruota a perni, riducendo così il rumore e facilitando l'uso dei robot in scenari quali laboratori e ambienti medici sensibili al rumore.
Maggiore adattabilità ambientale: il PEEK offre un'eccellente resistenza chimica e prestazioni di utilizzo in un ampio intervallo di temperature. In scenari complessi in cui i tradizionali riduttori metallici sono soggetti a guasti a causa delle alte temperature e dei rischi di corrosione chimica, i riduttori basati su componenti in PEEK possono funzionare stabilmente per un periodo di tempo più lungo.
Principali scenari applicativi
Giunti per robot umanoidi: il rapporto di riduzione a singolo stadio del riduttore conico a spirale in PEEK può raggiungere 87, mentre quello a doppio stadio può addirittura superare 3000. Il riduttore cicloidale in PEEK presenta caratteristiche di elevata precisione e carico elevato. La versione leggera in PEEK è adatta per giunti come vita e fianchi e arti inferiori di robot umanoidi che richiedono sia forza che sensibilità al peso. Secondo una ricerca di Guoxin Securities, l'utilizzo del riduttore corrispondente per le articolazioni degli arti inferiori può ridurre il peso del 18% e migliorare la precisione del controllo di circa 3 volte.
Robot speciali: se utilizzato in robot speciali, come quelli impiegati nell'esplorazione aerospaziale e nella ricerca in acque profonde, la leggerezza può ridurre i costi di trasporto e di alimentazione, mentre l'eccellente tolleranza ambientale può garantire il funzionamento affidabile del riduttore in condizioni complesse di temperatura e umidità e in presenza di sostanze chimiche corrosive.
