HarmonicDrive®的创始人・C.W.Musser
HarmonicDrive®的发明者C.W.Musser

基于崭新的构思,独特原理的HarmonicDrive® 。这个机构是由美国发明家Musser产生的。
Musser是一位超越了专业的机械工程领域,在物理・化学・生物等广泛范围拥有1500多项专利的天才发明家。
迄今为止,传递动力和动作的齿轮机构,为了达到「更快、更精密」的至上目的,刚性不断提高。
与此相对他的HarmonicDrive®理论应用了金属的挠曲、弹性力学,作为推翻以往常识的动力传递方式,一跃受到了全世界的瞩目。

应用金属弹性力学的HarmonicDrive®
应用金属弹性力学的HarmonicDrive®仅由3个基本零件(波发生器/柔轮/刚轮)组成(根据形状,可能有4种基本要素,但工作原理相同)。产生这种精密运动的HarmonicDrive®独特的机制可以从齿啮合的样子看到。

波发生器
在椭圆状凸轮的外周组装了薄壁的滚珠轴承的部分。轴承的内周固定在凸轮上,外圈通过滚珠弹性变形。通常安装在输入轴上。

柔轮
薄壁杯状金属弹性体的零件。开口部外周刻有齿。柔轮的底部(杯状底部)称为膜片,通常安装在输出轴上。

刚轮
刚体环状零件。内周刻有齿,齿数比柔轮多2片。通常固定在外壳上。

工作原理
  • 柔轮被波发生器弯曲成椭圆状。因此,在长轴部分刚轮和齿轮啮合,在短轴部分则完全与齿轮呈脱离状态。
  • 波发生器旋转一周(360度)后,由于比刚轮减少2齿,因此柔轮向逆时针方向移动2齿。一般将该动作作为输出执行。
  • 波发生器向顺时针方向旋转180度后,柔轮仅向逆时针方向移动一齿。
  • 固定刚轮,使波发生器按顺时针方向旋转后,柔轮发生弹性形变,与刚轮啮合的齿轮位置顺次移动。
HarmonicDrive®的特长
  • 1、高速比

    一段同轴上有1/30~1/320的高减速比。无需复杂的机构、结构即可获得高减速装置。

  • 2、小背隙(滞后运动)

    HarmonicDrive®与一般齿轮的齿啮合不同,背隙非常小,这是控制机构领域不可缺少的特点。

  • 3、高精度

    同时啮合齿数多,而且在180°对称的2个地方啮合,所以对齿距误差和累计齿距误差的旋转精度的影响被平均化,得到了高位置精度和旋转精度。

  • 4、零件数量少,易于组装

    尽管是高减速比,但构成的基本零件只有3点。而且,因为在同一轴上,所以组件产品容易组装,可以简单地进行设计。

  • 5、小型、轻量

    与以往的齿轮装置相比,1/3以下的容量和1/2以下的重量可以得到相同的转矩容量和速比,因此可以使装置小型、轻量化。

  • 6、大转矩容量

    柔轮是由疲劳强度高的特殊钢制成的。另外,与一般的动力传递装置不同,同时啮合齿数约占总齿数的30%,而且由于面接触,所以施加在1个齿上的力变得非常小,得到了高转矩容量。

  • 7、卓越的效率

    由于齿啮合部的滑动非常少,所以摩擦引起的动力损失很少,即使是高减速比也能维持高效率,驱动电机的小型化是可能的。

  • 8、安静的运转

    由于齿啮合的圆周速度低并取得了力的平衡,所以是安静运转,而且振动也非常小。

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