Guía de reductores de alta precisión para robótica, automatización y máquinas CNC 

En las aplicaciones de fabricación y robótica actuales, los requisitos de precisión ultraelevada, repetibilidad y control de movimiento suave son de suma importancia. En estas aplicaciones se requiere un reductor de alta precisión. Por ello, las soluciones de ingeniería como reductores planetarios de precisiónLos reductores cicloidales de alta precisión y los servorreductores de alta precisión son ampliamente aceptados y aplicados para conseguir una transmisión de par estable, un juego mínimo y un posicionamiento preciso en movimientos de alta velocidad.

La información incluida en esta guía explica cómo funcionan estos sistemas de reductores, en qué aplicaciones se utilizan y cómo elegir correctamente un sistema de reductores de alta precisión para una aplicación de control de movimiento industrial.

¿Qué es un reductor de alta precisión?

Un reductor de precisión es un sistema mecánico de transmisión de potencia capaz de proporcionar características de movimiento extremadamente precisas, con holgura mínima, alta rigidez torsional y precisión de posicionamiento. A diferencia de los reductores industriales de transmisión de par generales, los sistemas de precisión están diseñados específicamente para servosistemas que funcionan en entornos de movimiento preciso. 

Las principales características de rendimiento son: 

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

• Alta densidad de par en un tamaño compacto 

• Alta precisión de posicionamiento repetible

• Movimiento suave con cargas variables 

• Funcionamiento de larga duración en servicio continuo

Por qué los reductores de alta precisión son importantes en la ingeniería moderna

Hoy en día, los sistemas de automatización deben alcanzar precisiones de movimiento de hasta un micrómetro, a la vez que funcionan con una repetibilidad de velocidad muy alta. Ningún servomotor podría ofrecer esta capacidad sin la ayuda de un sistema de transmisión de precisión.

Una caja de cambios de alta precisión asegurará:

• Traslación precisa del movimiento del motor a la carga

• Las vibraciones se reducen al mínimo durante los movimientos a alta velocidad

• Funciona en un punto estable, bajo cargas cambiantes

• Tiene mayor eficiencia energética

• Prolonga la vida útil de la máquina y reduce la necesidad de mantenimiento

Reductores planetarios de precisión

Los reductores planetarios de precisión son una opción popular para los sistemas de automatización y control industrial, y constituyen una buena combinación de eficacia, tamaño y rendimiento.

Tienen un engranaje solar en el centro de varios engranajes planetarios que orbitan en torno al sol y se accionan alrededor de una corona dentada. La carga se reparte entre los engranajes planetarios.

Ventajas:

• Excelente relación par/tamaño

• Alta eficacia (90-97%)

• Juego bajo que puede ser aceptable para servos

• Sistema pequeño y modular

• Gran capacidad de carga radial

Aplicaciones:

• Brazos y articulaciones robóticos

• Accionamientos de ejes CNC

• Envasadoras

• Transportadores automatizados

Los sistemas planetarios son la primera opción cuando el ingeniero necesita un reductor pequeño de par elevado para utilizarlo con un sistema que realice movimientos continuos.

Reductor cicloidal de precisión

El reductor cicloidal es el más adecuado para aplicaciones que exigen juego cero, alta densidad de par y una respuesta robusta a las cargas de choque.

Ventajas:

• Juego cero (muy adecuado para aplicaciones de posicionamiento de precisión)

• Resistencia a las cargas de choque, de capacidad casi ilimitada

• Densidad de par extremadamente alta, gracias a su gran número de puntos de contacto

• Larga vida útil gracias a un desgaste mínimo

• Elevada rigidez frente a impactos repentinos o cambios de carga

Aplicaciones:

• Sistemas robóticos para cargas pesadas

• Manipuladores industriales

• Robótica de soldadura

• Actuación aeroespacial

No son tan ligeros ni sencillos como un sistema planetario, pero superan a éste en el funcionamiento con cargas pesadas.

Servorreductores de precisión

Los servorreductores de precisión están diseñados para su uso en servosistemas de bucle cerrado que requieren un control posicional preciso. 

Características principales:

• Diseñado para su uso con servomotores

• Juego extremadamente bajo necesario para los sistemas de bucle cerrado

• Elevada rigidez torsional

• Rendimiento suave a alta velocidad

• Alta repetibilidad necesaria para los sistemas de movimiento dinámico

Aplicaciones:

• Máquinas CNC

• Máquinas "pick and place

• Sistemas de automatización robótica

• Equipos de fabricación de semiconductores

La mayoría de los servorreductores emplean sistemas de transmisión armónica o de engranajes planetarios; sin embargo, están adaptados para su uso en entornos de precisión.

Reductores planetarios, cicloidales y servorreductores

Aplicaciones clave en todos los sectores

• Componente de brazos robóticos, humanoides y robots colaborativos para controlar con precisión el ángulo de las articulaciones.

• Garantiza la posición precisa de una herramienta de corte en operaciones de fresado, taladrado y corte por láser.

• Apoyar los sistemas transportadores, las mesas indexadoras y las máquinas de envasado. 

• Se aplica cuando se requiere una tasa de fallos muy baja y una precisión muy alta.

Cómo elegir el reductor de alta precisión adecuado

La elección de la caja de cambios adecuada depende de las necesidades de la aplicación:

1. Necesidades de par - Los sistemas de carga más grandes necesitan reductores planetarios cicloidales y de alta relación.

2. Requisitos de precisión - Las herramientas CNC y de semiconductores exigen sistemas de holgura extremadamente baja.

3. Velocidad y ciclo de funcionamiento - Un ciclo de funcionamiento continuo a alta velocidad requiere una disipación de calor muy eficaz.

4. Limitación de espacio - Los diseños planetarios son ideales para los pequeños sistemas robóticos espaciales.

5. Método de control - El servocontrol necesita la caja de cambios servoadaptable.

Conclusión

Hoy en día, la importancia de los reductores de alta precisión se ha hecho extremadamente evidente como parte del control de movimiento de robots y máquinas CNC para garantizar la precisión y los errores mínimos cuando la velocidad de movimiento tiene que ser alta. Gracias a los reductores planetarios de precisión para un tamaño óptimo, los reductores cicloidales de precisión para un funcionamiento de par elevado y los servorreductores de precisión para la precisión del control de realimentación, es posible mejorar el rendimiento de la máquina y la calidad del resultado. Con el incesante aumento de la automatización, crece la demanda de mecanismos de engranajes de alta precisión, alta fiabilidad y alto rendimiento, lo que convierte a la tecnología de reductores de alta precisión en un elemento importante de la ingeniería de sistemas.

Para la selección de reductores, dimensionamiento de pares y soluciones de automatización personalizadas, póngase en contacto con Norck Robotics equipo de ingenieros.

PREGUNTAS FRECUENTES

1. ¿Cuál es el principal objetivo de un reductor de alta precisión?

Se utiliza para la transmisión de movimiento con juego ultrabajo y alta precisión para robótica, máquinas CNC y automatización.

2. ¿Qué es mejor: el engranaje planetario o el cicloidal?

La caja de engranajes planetaria es buena para la eficiencia compacta, mientras que la caja de engranajes cicloidal es buena para el par elevado y la resistencia a los golpes.

3. ¿Dónde se utilizan los reductores de precisión?

Se aplican habitualmente en robótica, máquinas CNC, aviación, maquinaria de envasado y líneas de producción automatizadas.

4. ¿Por qué es importante la holgura en las cajas de cambios?

La holgura contribuye a la imprecisión del posicionamiento. Los valores más bajos de holgura mejoran la precisión del sistema de control de movimiento.