accionamiento cicloidal

Un accionamiento cicloidal o reductor de velocidad cicloidal es un mecanismo para reducir la velocidad de un eje de entrada en una determinada relación . Los reductores de velocidad cicloidales son capaces de alcanzar relaciones relativamente altas en tamaños compactos con una holgura muy baja . ^{[ 1 ]}

El eje de entrada acciona un cojinete excéntrico que, a su vez, impulsa el disco cicloidal con un movimiento excéntrico y cicloidal. El perímetro de este disco está engranado con una corona dentada fija y cuenta con una serie de pasadores o rodillos del eje de salida insertados en su superficie. Estos pasadores impulsan directamente el eje de salida a medida que el disco cicloidal gira. El movimiento radial del disco no se transmite al eje de salida.

El eje de entrada está montado excéntricamente sobre un rodamiento de elementos rodantes (normalmente un rodamiento de rodillos cilíndricos), lo que provoca que el disco cicloidal oscile en círculo. ^{[ 2 ]} El disco cicloidal girará independientemente alrededor del rodamiento al ser empujado contra la corona dentada. Esto es similar a un engranaje planetario . La dirección de rotación del disco y de la salida es opuesta a la del eje de entrada.

El número de pasadores en la corona dentada es mayor que el número de pasadores en el disco cicloidal. Esto provoca que el disco cicloidal gire alrededor del cojinete más rápido que el eje de entrada, generando una rotación general en sentido contrario a la rotación de dicho eje.

El disco cicloidal tiene orificios de mayor tamaño (en una cantidad igual a la excentricidad del eje de entrada) que los pasadores del rodillo de salida que se alojan en ellos. Los pasadores de salida se mueven dentro de los orificios para lograr una rotación constante del eje de salida a partir del movimiento oscilante del disco cicloidal.

La tasa de reducción del accionamiento cicloidal se obtiene a partir de la siguiente fórmula, donde P representa el número de pasadores de la corona dentada y L es el número de lóbulos del disco cicloidal.

${\displaystyle r={\frac {PL}{L}}}$

La eficiencia de una sola etapa se aproxima al 93% y la de doble etapa al 86%. ^{[ 3 ]} Las reducciones de una sola etapa están disponibles comercialmente hasta 119:1 y las de doble etapa hasta 7569:1. ^{[ 4 ]}

El disco cicloidal suele diseñarse con una cicloide acortada para minimizar la excentricidad del disco y las fuerzas de desequilibrio asociadas a altas velocidades. ^{[ 5 ]} Por esta razón, a menudo se montan dos discos cicloidales con un desfase de 180°.

Muchos accionamientos de precisión modernos proporcionan el movimiento excéntrico mediante múltiples ejes que también transmiten la fuerza de salida, generalmente de 2 a 5 ejes dispuestos en el mismo patrón circular que los rodillos de salida del diseño más básico. Los ejes son accionados mediante engranajes planetarios por un eje de entrada central. Dado que estos ejes siempre están alineados por los engranajes de entrada, esto permite que la salida se transmita a través de rodamientos de rodillos en lugar de por contacto superficial intermitente. Debido a la entrada planetaria, se trata efectivamente de un accionamiento de dos etapas y puede diseñarse para ser accionado directamente por un motor sin escobillas de alta velocidad. Este tipo se utiliza a menudo en actuadores de robots .

Debido a la naturaleza excéntrica del accionamiento, si el disco cicloidal no se equilibra con un segundo disco o un contrapeso, generará vibraciones que se propagan a través de los ejes accionados y la carcasa. Esto aumenta el desgaste de los dientes exteriores del disco cicloidal y de los cojinetes del componente. Con dos discos, se corrige el desequilibrio estático, pero persiste un pequeño desequilibrio dinámico. Esto se considera generalmente aceptable para la mayoría de las aplicaciones. Para reducir la vibración, los accionamientos de alta velocidad utilizan tres o más discos para corregir el desequilibrio; los discos exteriores se mueven al unísono, en oposición al disco central, que tiene el doble de masa.

Los engranajes cicloidales ofrecen una holgura nula y una alta capacidad de par, a diferencia de las cajas de engranajes de evolvente , lo que los hace compactos . Son útiles en situaciones donde se requiere baja velocidad con alto par. Los engranajes cicloidales pueden diseñarse con áreas de contacto significativamente mayores para su tamaño que cualquier transmisión basada en engranajes, como los epicicloidales . Aplican fuerza a través de muchos dientes a la vez, lo que permite una salida de par muy alta en relación con su tamaño, aunque a costa de requerir contacto deslizante.

La tecnología cicloidal tiene su origen en el ingeniero y diseñador alemán Lorenz Braren . En la década de 1920, desarrolló una innovadora caja de engranajes que posteriormente se conoció como Cyclo. Recibió una patente para esta invención en 1925. Posteriormente, en 1931, fundó su empresa, Cyclo GmbH, en Múnich y comenzó la producción en serie de cajas de engranajes cicloidales en la década de 1930. Gracias a un acuerdo de licencia firmado en 1937 con una empresa japonesa, ahora parte del grupo Sumitomo Heavy Industries , los primeros sistemas de transmisión Cyclo también se fabricaron bajo licencia en Japón a partir de 1939.

• Engranaje epicíclico
• Engranaje cicloidal : una forma de diente de engranaje basada en la cicloide.
• Transmisión armónica

• Reductores cicloides de Darali
• Mecanismo de reloj: accionamiento cicloidal con reducción de 15:1 en el movimiento (en YouTube)
• Cogulator: demostración del accionamiento cicloidal en movimiento en YouTube