Produktový design harmonických reduktorů

Reduktor harmonického pohonu se primárně skládá ze tří hlavních součástí: generátoru vlny, flexspline a kruhového drážkování. Generátor vlny je typicky namontován na vstupní hřídeli; jedná se o elipsovitý prvek s kuličkovým ložiskem tenkého průřezu, které je zapuštěno do vnějšího kroužku. Flexspline je namontován na výstupní hřídeli; je to pružná kovová součást s tenkostěnnou-konstrukcí ve tvaru misky{4}} s vnějšími zuby ozubeného kola vyříznutými do vnějšího ráfku jeho otevřeného konce. Kruhová drážka je obvykle upevněna na místě; jde o tuhou prstencovou součást s vnitřními zuby ozubeného kola vyříznutými na vnitřním obvodu-zuby, které jsou stejné velikosti jako ty na flexspline, ale o dva větší.

Princip činnosti je následující: rotace generátoru vln indukuje ovladatelnou periodickou elastickou deformaci ve flexspline, která způsobí, že zaujme eliptický tvar. Hlavní osa této elipsy je v záběru se zuby kruhového drážkování, zatímco vedlejší osa zůstává zcela odpojena. Když je kruhové drážkování drženo nehybně a generátor vln se otáčí ve specifickém směru, pružná deformace flexspline způsobí postupné posunutí bodů záběru se zuby kruhového drážkování. Protože flexspline má méně zubů než kruhové drážkování (obvykle o dva méně), při každé plné rotaci generátoru vln se flexspline posune o vzdálenost ekvivalentní dvěma zubům ve směru opačném k rotaci generátoru vln, čímž se dosáhne vysokého redukčního poměru.

Mezi jeho převodové charakteristiky patří: široký rozsah redukčních poměrů (50–300 v jednom stupni a potenciálně dosahující 30 000–60 000); vysoký počet současně zapojených zubů (přibližně 30 %), což má za následek vysokou nosnost-a vysokou přesnost převodu; plynulý pohyb s nízkou hladinou hluku; a schopnost dosáhnout nulového-zásahu. Kromě toho se vyznačuje kompaktní konstrukcí; pro ekvivalentní výstupní točivý moment lze jeho objem zmenšit o dvě-třetiny a jeho hmotnost na polovinu.

Návrh a výroba harmonických reduktorů pohonu představuje několik výzev, včetně přísných požadavků na přesnost obrábění, zajištění únavové životnosti flexspline a řízení převodových chyb a vůle. Technologické inovace v této oblasti se točí především kolem profilů zubů ozubených kol, materiálů a konstrukčních návrhů. Například japonská společnost Harmonic Drive Systems (Harmonic Drive) vyvinula profily zubů s dvojitým-kruhovým{3}}obloukovým obloukem (jako je profil „IH“) a zuby typu „P-typu P, aby zlepšila kvalitu zapojení a zlepšila-únosnost a torzní tuhost. Podobně Suzhou Leader Harmonic Drive nezávisle vyvinul zcela novou strukturu „zubu typu P-a na základě výzkumu skutečné dynamiky záběru flexspline vytvořil novou teorii záběru ozubených kol. Při konstrukci flexspline je použita specializovaná ocel s vysokou únavovou pevností a výkon je dále zvýšen díky optimalizaci tloušťky stěny a tvářecích procesů. Základní součástí generátoru vln je flexibilní ložisko, jehož únavový výkon je optimalizován pečlivým výběrem materiálu, konstrukčními vylepšeními a povrchovými úpravami.

Aby byly splněny různé požadavky aplikací, harmonické redukce se vyvinuly do různých konstrukčních konfigurací. Běžné integrované modely (jako je řada LCS-I) mají standardní válcovou strukturu s miskovitým-flexspline; tyto jednotky obsahují vestavěné-zkřížené válečkové ložisko a vyznačují se stacionárním tuhým drážkováním a rotačním výstupem flexspline. Aby bylo možné vyhovět různým prostorovým omezením a požadavkům na zatížení, jsou k dispozici další varianty, včetně ultra-tenkých modelů (např. řada SHD se zkrácením axiální délky přibližně o 50 %), modely s dutou-hřídelí (např. řada CPL) a verze pro vysoké{12}}zátěže vybavené externími ložisky (např. řada CSG2UH{17}}). Portfolio produktů zahrnuje širokou škálu velikostí-od miniaturních po velké-jednotky a nabízí široké spektrum redukčních poměrů.