Diseño de producto de reductores de armónicos.

Un reductor de accionamiento armónico consta principalmente de tres componentes principales: un generador de ondas, un flexspline y un spline circular. El generador de olas suele estar montado en el eje de entrada; Es un componente elíptico que presenta un rodamiento de bolas de sección delgada-incrustado en su anillo exterior. El flexspline está montado en el eje de salida; Es un componente metálico flexible con una estructura de pared delgada-en forma de copa-, con dientes de engranaje externos cortados en el borde exterior de su extremo abierto. La ranura circular normalmente se fija en su lugar; Es un componente anular rígido con dientes de engranaje internos cortados en su circunferencia interna-dientes que son del mismo tamaño que los de la línea flexible, pero dos más.

El principio de funcionamiento es el siguiente: la rotación del generador de ondas induce una deformación elástica periódica y controlable en la línea flexible, lo que hace que adopte una forma elíptica. El eje mayor de esta elipse engrana con los dientes de la ranura circular, mientras que el eje menor permanece completamente desencajado. Cuando la tira circular se mantiene estacionaria y el generador de ondas se gira en una dirección específica, la deformación elástica de la tira flexible hace que los puntos de acoplamiento con los dientes de la tira circular se desplacen secuencialmente. Debido a que el flexspline posee menos dientes que el spline circular (normalmente dos menos), por cada rotación completa del generador de olas, el flexspline avanza una distancia equivalente a dos dientes en la dirección opuesta a la rotación del generador de olas, logrando así una alta relación de reducción.

Sus características de transmisión incluyen: una amplia gama de relaciones de reducción (50 a 300 en una sola etapa, y potencialmente alcanzando 30 000 a 60 000); una gran cantidad de dientes acoplados simultáneamente (aproximadamente 30 %), lo que da como resultado una alta capacidad de carga-y una alta precisión de transmisión; movimiento suave con bajos niveles de ruido; y la capacidad de lograr un compromiso cero-contragolpe. Además, presenta una estructura compacta; para un par de salida equivalente, su volumen se puede reducir en dos-tercios y su peso a la mitad.

El diseño y la fabricación de reductores de accionamiento armónico presentan varios desafíos, incluidos requisitos estrictos para la precisión del mecanizado, garantizar la vida útil de la línea flexible y controlar los errores de transmisión y el juego. Las innovaciones tecnológicas en este campo giran principalmente en torno a perfiles, materiales y diseños estructurales de los dientes de los engranajes. Por ejemplo, la empresa japonesa Harmonic Drive Systems (Harmonic Drive) desarrolló perfiles de dientes de doble-circular-arco (como el perfil "IH") y dientes "tipo P-para mejorar la calidad del enganche y mejorar la capacidad de carga-y la rigidez torsional. De manera similar, Harmonic Drive, líder de Suzhou, desarrolló de forma independiente una estructura de "diente tipo P- completamente nueva y, basándose en la investigación sobre la dinámica de compromiso real de la línea flexible, estableció una nueva teoría del engrane de engranajes. En el diseño del flexspline, se emplea un acero especializado con alta resistencia a la fatiga y el rendimiento se mejora aún más mediante la optimización del espesor de la pared y los procesos de conformado. El componente central del generador de olas es el cojinete flexible, cuyo rendimiento ante la fatiga se optimiza mediante una cuidadosa selección de materiales, refinamientos estructurales y tratamientos de superficie.

Para cumplir con diversos requisitos de aplicaciones, los reductores armónicos han evolucionado hacia una variedad de configuraciones estructurales. Los modelos integrados comunes (como la serie LCS-I) cuentan con una estructura cilíndrica estándar con una línea flexible en forma de copa-; Estas unidades incorporan un rodamiento de rodillos cruzados- incorporado y se caracterizan por una ranura rígida estacionaria y una salida de ranura flexible giratoria. Para adaptarse a las diferentes restricciones espaciales y requisitos de carga, hay otras variantes disponibles, incluidos modelos ultra-delgados (por ejemplo, la serie SHD, que presenta una reducción de la longitud axial de aproximadamente el 50%), modelos de eje- hueco (por ejemplo, la serie CPL) y versiones de carga alta-equipadas con rodamientos externos (por ejemplo, la serie CSG-2UH). La cartera de productos abarca una amplia gama de tamaños-desde unidades en miniatura hasta unidades de gran-escala, y ofrece un amplio espectro de índices de reducción.