Componenti di precisione per robot umanoidi – Interblocchi per attuatori 

Entrambi i tipi di riduttori convertono la rotazione veloce di un motore elettrico in un movimento articolare lento e potente, ma in modi molto diversi.  

I riduttori a onde sfruttano la deformazione elastica del Flexspline generata dal Wave Generator, raggiungendo così rapporti di riduzione molto elevati (fino a 100:1) in un unico stadio, con ingombro ridotto e assenza di gioco. I riduttori epicicloidali distribuiscono il carico su più ingranaggi contemporaneamente e sono particolarmente resistenti, ma richiedono più stadi per ottenere rapporti di riduzione elevati. Nei robot umanoidi entrambi i tipi vengono utilizzati in modo mirato a seconda delle esigenze articolari. 

Le scanalature flessibili rappresentano una delle operazioni di dentatura più complesse nella produzione di precisione. 

Gli spessori delle pareti sono inferiori a un millimetro: anche forze di serraggio minime possono causare deformazioni elastiche e quindi errori di dentatura. EMAG utilizza quindi mandrini di serraggio a espansione idraulica che distribuiscono uniformemente la forza di serraggio su tutta la superficie interna del mantello. A ciò si aggiungono materiali ad alta resistenza con valori di durezza compresi tra 38 e 42 HRC, nonché il requisito di qualità di dentatura di classe DIN 4 con tolleranze di passo nell’ordine di pochi micrometri. 

EMAG offre processi specializzati per ciascuno dei tre componenti principali. 

Per le scanalature flessibili viene impiegata la fresatura a creatore sulle macchine della serie K con speciali frese a creatore in metallo duro e strategie di compensazione per gli errori di sincronizzazione. I generatori d’onda vengono lavorati completamente in un unico serraggio sulla VLC 350 GT tramite la combinazione di girare, fresare e macinare. Le ruote planetarie vengono sottoposte a una catena di processo che comprende fresatura a creatore, cementazione e finitura a freddo – a scelta tramite fresatura a creatore a scorrimento, rettifica rotolante o rettifica del profilo. 

La produzione di Flexspline comprende lavorazioni a freddo e dure in stretta coordinazione. 

La catena di processo inizia con la tornitura a morbido per la realizzazione della geometria, seguita dal trattamento termico (tempratura, trattamento criogenico, rinvenimento) e dalla tornitura a duro delle superfici funzionali. Successivamente, il foro interno viene sottoposto a ondulazione: esso funge da riferimento di serraggio preciso per la fresatura a creatore della dentatura. La catena si conclude con la sbavatura, la pulizia e la sabbiatura. Ogni fase è coordinata con quella successiva, poiché gli errori si ripercuotono direttamente sulla qualità finale della dentatura. 

EMAG offre piattaforme macchina adatte a ogni componente. 

Per le Flexsplines sono disponibili la K 160 (fino a circa 100 mm di diametro esterno, struttura aperta) e la K 300 (fino a 140 mm, telaio chiuso per una maggiore rigidità). I generatori Wave i vengono lavorati sulla VLC 350 GT (girare, fresare, macinare in un'unica macchina). Per le ruote planetarie sono adatti il K 160 per la dentatura a creatore e il G 160, G 250 HS o G 375 H per la successiva rettifica fine a freddo. 

Le classi di qualità raggiungibili variano a seconda del componente e del processo, ma si collocano sempre nell’ambito della massima precisione. 

Per le scanalature flessibili, EMAG raggiunge una qualità di dentatura comprovata secondo la norma DIN 3960/62 o ISO 1328 classe 4, con tolleranze di passo nell'ordine dei micrometri a una cifra e una concentricità inferiore a 5 µm. I generatori Wave raggiungono tolleranze di concentricità e simmetria di ≤ 3 µm grazie alla lavorazione completa in un unico serraggio. Le ruote planetarie vengono prodotte, a seconda del processo, nella classe DIN da 4 a 6; i requisiti emergenti nella robotica umanoide richiedono sempre più spesso la classe 4 prima della tempra. 

L'applicazione principale è negli attuatori rotanti dei robot umanoidi. 

Gli attuali robot umanoidi necessitano di almeno 14 attuatori rotativi, distribuiti tra le articolazioni di spalle, gomiti, anche e ginocchia. Gli ingranaggi ondulati con Flexspline e Wave Generator vengono impiegati preferibilmente laddove sono determinanti l’assenza di gioco, la compattezza e un elevato rapporto di riduzione. Gli ingranaggi planetari sono utilizzati per le articolazioni con coppie elevate. Con i progressivi sviluppi di mani robotiche dotate di motricità fine, cresce anche la richiesta di varianti di ingranaggi miniaturizzati: un campo di applicazione in espansione per le soluzioni di produzione EMAG. 

Sono determinanti tempi di presa brevi, basse percentuali di scarti e tempi di attrezzaggio ridotti al minimo. 

La combinazione di pre-fresatura e rettifica di finitura del profilo ellittico sul Wave Generator consente di risparmiare il 30-40% di tempo di lavorazione rispetto alla sola rettifica. La lavorazione completa in un unico serraggio riduce i tempi di consegna ed elimina gli errori del trasformatore come causa di scarti. Per le ruote planetarie, il processo alternativo "rettifica dal pieno" accorcia la catena di processo eliminando la pre-dentatura. Grazie ai brevi tempi di attrezzaggio, la G 375 H consente inoltre un funzionamento economico anche in caso di geometrie dei componenti variabili.