Projekt produktu reduktorów harmonicznych

Reduktor napędu harmonicznego składa się głównie z trzech podstawowych elementów: generatora fal, linii elastycznej i splajnu kołowego. Generator fal jest zwykle montowany na wale wejściowym; jest to element eliptyczny zawierający-cienkie łożysko kulkowe osadzone w jego pierścieniu zewnętrznym. Flexspline jest zamontowany na wale wyjściowym; jest to elastyczny element metalowy o cienkich-ściankach w kształcie miseczki-, wyposażony w zewnętrzne zęby koła zębatego wycięte w zewnętrznym obrzeżu jego otwartego końca. Wielowypust kołowy jest zwykle zamocowany na miejscu; jest to sztywny element pierścieniowy z wewnętrznymi zębami przekładni wyciętymi na jego wewnętrznym obwodzie-zębami, które mają ten sam rozmiar co zęby na linii flexspline, ale jest ich o dwa więcej.

Zasada działania jest następująca: obrót generatora fal powoduje kontrolowane, okresowe odkształcenie sprężyste linii flexspline, powodując jej przyjęcie kształtu eliptycznego. Główna oś tej elipsy łączy się z zębami wielowypustu kołowego, podczas gdy oś pomocnicza pozostaje całkowicie rozłączona. Kiedy splajn kołowy jest utrzymywany nieruchomo, a generator fal jest obracany w określonym kierunku, sprężyste odkształcenie splajnu kołowego powoduje, że punkty styku z zębami splajnu kołowego przesuwają się sekwencyjnie. Ponieważ linia elastyczna ma mniej zębów niż splajn kołowy (zwykle o dwa mniej), przy każdym pełnym obrocie generatora fal, linia elastyczna przesuwa się o odległość równą dwóm zębom w kierunku przeciwnym do obrotu generatora fal, osiągając w ten sposób wysoki współczynnik redukcji.

Charakterystyka przekładni obejmuje: szeroki zakres przełożeń (50–300 na jednym stopniu, a potencjalnie sięgający 30 000–60 000); duża liczba jednocześnie zazębionych zębów (około 30%), co skutkuje dużą nośnością-i dużą precyzją przeniesienia napędu; płynny ruch przy niskim poziomie hałasu; oraz możliwość osiągnięcia zerowego-zaangażowania w luz. Ponadto charakteryzuje się zwartą budową; aby uzyskać równoważny wyjściowy moment obrotowy, jego objętość można zmniejszyć o dwie-trzecie, a masę o połowę.

Projektowanie i produkcja reduktorów napędu harmonicznego wiąże się z kilkoma wyzwaniami, w tym rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi precyzji obróbki, zapewnienia trwałości zmęczeniowej linii flexspline oraz kontrolowania błędów transmisji i luzów. Innowacje technologiczne w tej dziedzinie dotyczą przede wszystkim profili zębów kół zębatych, materiałów i projektów konstrukcyjnych. Na przykład japońska firma Harmonic Drive Systems (Harmonic Drive) opracowała profile zębów o podwójnym-okrągłym-łuku (takie jak profil „IH”) i zęby typu „P-”, aby poprawić jakość sprzęgania oraz poprawić-nośność i sztywność skrętną. Podobnie firma Suzhou Leader Harmonic Drive niezależnie opracowała całkowicie nową strukturę „zęba typu P-” i w oparciu o badania nad rzeczywistą dynamiką sprzęgania linii flexspline ustaliła nowatorską teorię zazębienia kół zębatych. W konstrukcji flexspline zastosowano specjalistyczną stal o wysokiej wytrzymałości zmęczeniowej, a wydajność została dodatkowo zwiększona poprzez optymalizację grubości ścianek i procesów formowania. Podstawowym elementem generatora fal jest elastyczne łożysko, którego wytrzymałość zmęczeniowa jest zoptymalizowana poprzez staranny dobór materiałów, udoskonalenia konstrukcyjne i obróbkę powierzchni.

Aby spełnić różnorodne wymagania aplikacji, reduktory harmonicznych ewoluowały w różne konfiguracje strukturalne. Popularne modele zintegrowane (takie jak seria LCS-I) mają standardową konstrukcję cylindryczną z elastyczną linią w kształcie miseczki-; zespoły te zawierają-wbudowane łożysko krzyżowe i charakteryzują się nieruchomym, sztywnym wielowypustem i obrotowym wyjściem z elastycznym splotem. Aby dostosować się do różnych ograniczeń przestrzennych i wymagań dotyczących obciążenia, dostępne są inne warianty, w tym ultra-modele (np. seria SHD charakteryzująca się redukcją długości osiowej o około 50%), modele z-wałami drążonymi (np. seria CPL) oraz wersje-o dużym obciążeniu wyposażone w łożyska zewnętrzne (np. seria CSG-2UH). Portfolio produktów obejmuje szeroką gamę rozmiarów-od miniaturowych po-duże jednostki i oferuje szerokie spektrum współczynników redukcji.