Zasnova izdelka harmonskih reduktorjev

Reduktor harmoničnega pogona je v prvi vrsti sestavljen iz treh osnovnih komponent: generatorja valov, upogljivega zlepka in krožnega zlepka. Generator valov je običajno nameščen na vhodni gredi; je eliptična komponenta s tankim{1}}krogličnim ležajem, vdelanim v njen zunanji obroč. Flexspline je nameščen na izhodni gredi; je prožna kovinska komponenta s tanko-stensko strukturo v obliki skodelice-, ki ima zunanje zobnike, vrezane v zunanji rob njenega odprtega konca. Krožni zlepek je običajno pritrjen na mestu; je toga obročasta komponenta z notranjimi zobmi zobnikov, ki so vrezani v njegov notranji obod-zobci, ki so enake velikosti kot tisti na flexsplineu, vendar dva večja.

Načelo delovanja je naslednje: vrtenje valovnega generatorja inducira nadzorovano, periodično elastično deformacijo v upogljivem vretenu, zaradi česar ta zavzame eliptično obliko. Velika os te elipse se ujame z zobci krožnega zlepka, medtem ko mala os ostane popolnoma izključena. Ko krožni zlepek miruje in se generator valov zavrti v določeni smeri, elastična deformacija utora z utorom povzroči zaporedno premikanje točk vpetja z zobmi krožnega zrna. Ker ima flexspline manj zob kot krožni spline (običajno dva manj), se flexspline za vsako polno rotacijo generatorja valov premakne za razdaljo, ki je enaka dvema zoboma, v smeri, ki je nasprotna rotaciji generatorja valov, s čimer se doseže visoko razmerje redukcije.

Njegove značilnosti prenosa vključujejo: širok razpon redukcijskih razmerij (50–300 v eni stopnji in potencialno doseganje 30.000–60.000); veliko število sočasno vpetih zob (približno 30 %), kar ima za posledico visoko-nosilnost in visoko natančnost prenosa; gladko gibanje z nizko stopnjo hrupa; in zmožnost doseganja ničelnega-povratnega učinka. Poleg tega ima kompaktno strukturo; za enakovreden izhodni navor se lahko njegova prostornina zmanjša za dve-tretjini in njegova teža za polovico.

Načrtovanje in izdelava reduktorjev harmoničnega pogona predstavljata več izzivov, vključno s strogimi zahtevami glede natančnosti obdelave, zagotavljanjem življenjske dobe flexspline zaradi utrujenosti ter nadzorom napak pri prenosu in zračnosti. Tehnološke inovacije na tem področju se vrtijo predvsem okoli profilov zob zobnikov, materialov in strukturnih zasnov. Japonsko podjetje Harmonic Drive Systems (Harmonic Drive) je na primer razvilo profile zob z dvojnim-krožnim-lokom (kot je profil "IH") in zobe "tipa P-" za izboljšanje kakovosti vpenjanja ter izboljšanje-nosilnosti-obremenitve in torzijske togosti. Podobno je podjetje Suzhou Leader Harmonic Drive neodvisno razvilo povsem novo strukturo "zoba tipa P-" in na podlagi raziskav o dejanski dinamiki vpetja flexspline vzpostavilo novo teorijo zaskočevanja zobnikov. Pri zasnovi flexspline je uporabljeno specializirano jeklo z visoko odpornostjo proti utrujenosti, zmogljivost pa je dodatno izboljšana z optimizacijo debeline stene in procesov oblikovanja. Osrednja komponenta valovnega generatorja je upogljivi ležaj, katerega zmogljivost ob utrujanju je optimizirana s skrbno izbiro materiala, strukturnimi izboljšavami in površinsko obdelavo.

Da bi izpolnili različne zahteve uporabe, so se harmonični reduktorji razvili v različne strukturne konfiguracije. Običajni integrirani modeli (kot je serija LCS-I) imajo standardno cilindrično strukturo z upogibnim vretenom v obliki skodelice-; te enote vključujejo vgrajen-križni valjčni ležaj in jih zaznamuje stacionarni togi spline in rotacijski flexspline izhod. Za prilagoditev različnim prostorskim omejitvam in zahtevam glede obremenitve so na voljo druge različice, vključno z ultra-tankimi modeli (npr. serija SHD, ki ima približno 50-odstotno zmanjšanje osne dolžine), modeli z votlo-gredjo (npr. serija CPL) in različicami z visoko-obremenitvijo, opremljenimi z zunanjimi ležaji (npr. serija CSG-2UH). Portfelj izdelkov obsega širok razpon velikosti-od miniaturnih do velikih-enot – in ponuja obsežen spekter redukcijskih razmerij.