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

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Harmonic-Drive-Getriebe / Spannungswellengenerator-Getriebe

Der fachliche Begriff für Harmonic Drive ist Spannungswellenverzahnung; basierend auf seinen physikalischen Eigenschaften kann es auch als Harmonic-Getriebe oder Harmonic-Gear bezeichnet werden. Das Harmonic-Drive-Prinzip wurde vom herausragenden amerikanischen Erfinder C.W. Musser erfunden und 1964 in Japan praktisch angewendet. Das Unternehmen HONPINE begann 2018 mit der Produktion von Harmonic-Getrieben und hat das Zahnprofil kontinuierlich optimiert. Ende des 20. Jahrhunderts begann China mit der Erforschung der entsprechenden Theorien und mit der industriellen Produktion. Das wichtigste Merkmal des Harmonic-Getriebes ist, dass es nur aus drei Grundkomponenten besteht: einem starren Zahnrad, einem flexiblen Zahnrad und einem Wellengenerator. Dadurch lassen sich Miniaturisierung und Leichtbau leicht erreichen. Aufgrund der großen Anzahl von Zähnen, die am Eingriff beteiligt sind, können eine erhebliche Drehmomentübertragung und eine präzise Steuerung erzielt werden. Derzeit gibt es mehr als 20 Arten von Harmonic-Getrieben mit einem Drehmomentbereich von 1 Nm bis 2000 Nm.

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HONPINE Produkte > Harmonischer Antriebsreduzierer

Standard-Harmonic-Drive-Getriebe

Standard-Harmonic-Getriebe sind die am häufigsten verwendete und am weitesten verbreitete Kategorie unter allen Arten von Harmonic-Getrieben. Standardprodukte werden in Serie gefertigt und verkauft, wodurch die Gesamtkosten kontrollierbar und die Präzision stabil bleiben. Diese Hauptkategorie umfasst die Serien FSG, FHG, FHD, FSD und FDS.

Flansch-Spannungswellen-Harmonic-Drive

Großes Harmonic-Drive-Getriebe

Extra-große Harmonic Drives werden für Kunden mit speziellen Anforderungen an Drehmoment und Größe innerhalb der Harmonic-Getriebe-Serie entwickelt und gefertigt. Diese Harmonic-Getriebe bieten höheres Drehmoment, höhere Steifigkeit und stärkere Tragfähigkeit. Diese Serie umfasst:

Hochdrehmoment-Cup-Style-Flexspline-Modelle: FCG-45-AJ, FCG-50-AJ, FCG-58-AJ, FCG-65-AJ;

Hochdrehmoment-Top-Hat-Flexspline-Modelle: FHG-45-SJ, FHG-50-SJ, FHG-58-SJ, FHG-65-SJ;

Hochdrehmoment-Top-Hat-Flexspline-Modelle mit großen hohlen abgedichteten Strukturen: FHG-45-AH, FHG-50-AH, FHG-58-AH, FHG-65-AH.

Mini-Harmonic-Drive-Getriebe

Die Mikro-Harmonic-Drive-Serie wird für Kunden mit besonderen Anforderungen an kompakte Größe und geringes Gewicht innerhalb der Harmonic-Drive-Getriebefamilie entwickelt und gefertigt. Diese Getriebe zeichnen sich durch kleinere Abmessungen, geringeres Gewicht und hohe Präzision aus. Diese Serie umfasst die CSF-mini-Serie mit Cup-Style-Flexspline-Strukturen und die SHD-mini-Serie mit Top-Hat-Flexspline-Strukturen. Die CSF-mini-Serie bietet mehrere Ein-/Ausgangskonfigurationen, wie Welleneingang, Bohrungseingang, Wellenausgang und Flanschausgang. Derzeit werden diese Produkte in Serie gefertigt und verkauft und bieten eine stabile und zuverlässige Präzision.

Was ist ein Harmonic-Drive-Getriebe?

Aufbau eines Harmonic-Drive-Getriebes

Ein Harmonic-Drive-Getriebe besteht aus drei Kernkomponenten:

Hohlrad:
Ein starres Innenzahnrad mit zwei Zähnen mehr als die Flexspline (z. B. 102 Zähne gegenüber 100 Zähnen). Das Zahnprofil ist typischerweise evolventenförmig oder als doppelter Kreisbogen ausgeführt.
Flexspline:
Ein dünnwandiges, topfförmiges Metallbauteil mit Außenzähnen. Es ist elastisch verformbar und kann wiederholten zyklischen Verformungen standhalten.
Wellengenerator:
Eine elliptische oder polygonale Nocke in Kombination mit einem flexiblen Lager, die die Flexspline periodisch verformt.

Funktionsprinzip

Wenn sich der Wellengenerator dreht, zwingt er die Flexspline dazu, sich von einer Kreisform in eine elliptische Form zu verformen. An den Enden der Hauptachse greifen die Zähne der Flexspline vollständig in die des Hohlrads ein, während sich die Zähne an den Enden der Nebenachse außer Eingriff befinden.

Während sich der Wellengenerator weiter dreht, verschieben sich die Eingriffszonen zwischen Flexspline und Hohlrad kontinuierlich, wodurch ein „Zahndifferenzübertragungs“-Effekt entsteht. Dies führt zu einer Verringerung der Ausgangsdrehzahl.

Dank dieses einzigartigen Mechanismus kann ein Harmonic-Drive-Getriebe ein hohes einstufiges Untersetzungsverhältnis von 1/30 bis 1/320 erreichen und dabei eine extrem hohe Übertragungsgenauigkeit beibehalten (typischerweise weniger als 1 Winkelminute Fehler).

Funktionsprinzip des Harmonic-Drive-Reduzierers

Einführung in den HONPINE Harmonic Drive Reducer

Dieses Video bietet einen kurzen Überblick über die Produktkategorien der HONPINE Harmonic Drive Reducer. Für weitere Auswahlhinweise kontaktieren Sie uns bitte, um den umfassendsten Produktkatalog zu erhalten.

Vorteile des Harmonic-Drive-Getriebes

Harmonic Drive Reducer werden aufgrund ihrer Vorteile wie hohe Präzision, geringes Umkehrspiel und kompaktes Design in Branchen wie Robotik, CNC-Ausrüstung, Medizintechnik, Industrieautomatisierung und Halbleiterausrüstung weit verbreitet eingesetzt. Dieser Abschnitt erläutert die Vorteile von Harmonic Drive Reducern.

Hohe Präzision & Kein Umkehrspiel

Harmonic-Drive-Getriebe bieten dank ihres nahezu spielfreien Designs eine außergewöhnliche Positioniergenauigkeit. Der einzigartige elastische Eingriff zwischen Flexspline und Hohlrad eliminiert mechanisches Spiel und gewährleistet eine präzise Bewegungssteuerung sowie eine hervorragende Wiederholgenauigkeit. Dadurch sind sie ideal für hochpräzise Anwendungen wie Robotik, CNC-Rundtische und Halbleiterausrüstung.

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Hohe Drehmomentdichte

Harmonic-Drive-Getriebe liefern im Verhältnis zu ihrer Größe eine hervorragende Drehmomentabgabe. Der Mehrzahn-Eingriffsmechanismus verteilt die Last gleichzeitig auf mehrere Zähne und ermöglicht so eine hohe Drehmomentübertragung in kompakter Bauform. Dies führt zu einer verbesserten Effizienz und macht sie besonders geeignet für Anwendungen, die ein hohes Drehmoment bei begrenztem Einbauraum erfordern.

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Kompaktes & leichtes Design

Mit einem hohen Untersetzungsverhältnis, das in einer einzigen Stufe erreicht wird, bieten Harmonic-Drive-Getriebe im Vergleich zu herkömmlichen Getriebesystemen eine deutlich kompaktere und leichtere Lösung. Ihr platzsparendes Design ermöglicht eine einfachere Integration in kompakte Maschinen und Robotergelenke, wodurch die Gesamtgröße des Systems reduziert wird, während gleichzeitig eine hohe Leistung erhalten bleibt.

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Lange Lebensdauer

Harmonic-Drive-Getriebe sind auf Langlebigkeit und Zuverlässigkeit ausgelegt und verfügen über eine optimierte Zahngeometrie und hochwertige Materialien, die eine lange Betriebsdauer gewährleisten. Die gleichmäßige Kraftübertragung und die verschleißarmen Eigenschaften minimieren den Wartungsaufwand und ermöglichen eine konstante Leistung über lange Zeiträume, selbst unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen.

FAQ zu Harmonic-Getrieben

Q： Wie lautet ein anderer Name für Harmonic Drive?

A：

Harmonic Drive ist auch als Harmonic-Getriebe, Harmonic-Reduzierer oder Dehnwellengetriebe bekannt. Diese unterschiedlichen Bezeichnungen stammen von seinem einzigartigen Funktionsprinzip und seiner ursprünglichen Benennung, als die Technologie erstmals erfunden wurde.
Einfach ausgedrückt beschreibt „strain wave“ das physikalische Prinzip, während „harmonic drive“ die weithin bekanntere kommerzielle Bezeichnung ist.
Ursprung des Begriffs „Strain Wave“
Der Kern eines Harmonic Drive ist eine dünnwandige elastische Komponente, die als Flexspline bezeichnet wird. Während des Betriebs wird sie durch eine elliptische Komponente verformt, die als Wellengenerator bezeichnet wird.
Diese Verformung erzeugt eine periodische „strain“, die sich auf die elastische Verformung des Materials unter Belastung bezieht. Diese Verformung ist der grundlegende Mechanismus, durch den Leistung übertragen wird.
Wenn sich der Wellengenerator dreht, breitet sich der Verformungsbereich kontinuierlich entlang der Flexspline in einer gleichmäßigen, wellenartigen Bewegung aus—ähnlich wie sich Wellen auf dem Wasser bewegen—und treibt dadurch den Zahneingriff an und erzeugt Bewegung.
Ursprung des Begriffs

Q： Was ist das Funktionsprinzip eines Harmonic-Getriebes?

A：

Ein Harmonic-Getriebe besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Flexspline, Circular Spline, und dem Wave Generator.
Das Funktionsprinzip basiert auf der elastischen Verformung des Flexspline und der versetzten Eingriffsbewegung der Zahnräder. Der Wave Generator zwingt den Flexspline, sich elliptisch zu verformen, wodurch die Außenzähne des Flexspline nacheinander mit den Innenzähnen der Circular Spline in Eingriff kommen. Dieser kontinuierliche differenzielle Eingriff erzeugt ein hohes Untersetzungsverhältnis.

Q： Wie wird das Untersetzungsverhältnis eines Harmonic-Getriebereduzierers berechnet?

A：

Das Übersetzungsverhältnis eines Harmonic-Drive-Getriebes wird durch die Zahndifferenz (ΔZ) zwischen dem Flexspline (Zf) und dem Circular Spline (Zg), den Übertragungsmodus (Doppelwelle oder Mehrwelle), Zahnabstimmungsregeln und konstruktive Auslegungsbeschränkungen bestimmt. Diese Verhältnisse sind nicht zufällig, sondern basieren auf ausgereiften technischen Standards, die in der Branche weit verbreitet sind.
Doppelwellenübertragung (ΔZ = 2)
Dies ist die am häufigsten verwendete Konfiguration aufgrund hoher Eingriffseffizienz, gleichmäßigen Verschleißes und langer Lebensdauer des Flexspline.
Kernformeln:
Flexspline-Ausgang (Circular Spline feststehend):
i = Zf / (Zg − Zf) ≈ Zf / ΔZ
(Wenn ΔZ = 2, i ≈ Zf / 2)
Circular-Spline-Ausgang (Flexspline feststehend):
i = Zg / (Zg − Zf) ≈ Zg / ΔZ
(Wenn ΔZ = 2, i ≈ Zg / 2)

Häufige Beispiele für Zahnzahlen und Übersetzungsverhältnisse
Verhältnis Ausgangsmodus Zahnzahl (Zg / Zf) Berechnung
30 Flexspline-Ausgang 62 / 60 60 ÷ (62 − 60) = 30
50 Flexspline-Ausgang 102 / 100 100 ÷ (102 − 100) = 50
100 Flexspline-Ausgang 202 / 200 200 ÷ (202 − 200) = 100
101 Circular Spline aus

Q： Wie wählt man ein Harmonic-Drive-Getriebe aus?

A：

Bei der Auswahl eines Harmonic-Drive-Getriebes sollten Sie zunächst die spezifische Anwendungsbranche und die Einbauposition bestimmen und dann die folgenden Parameter festlegen:
Erforderliches Untersetzungsverhältnis
Eingangs- und Ausgangsdrehzahl
Nenndrehmoment und Spitzendrehmoment
Genauigkeitsanforderungen
Montageart
Platzbeschränkungen
Die Bereitstellung dieser Angaben trägt dazu bei, eine genaue und zuverlässige Auswahl sicherzustellen.

Was sind die Anwendungen von Harmonic-Drive-Getrieben?

Harmonic-Drive-Getriebe für die Industrierobotik werden häufig in hochpräzisen Bewegungssteuerungssystemen eingesetzt, in denen Genauigkeit oberste Priorität hat, gefolgt von Lebensdauer, Übersetzungsverhältnis und Effizienz. Sie werden üblicherweise in Robotergelenke wie Schultern, Ellbogen und Handgelenke integriert und ermöglichen eine hohe Wiederholgenauigkeit der Positionierung, eine gleichmäßige Bahnsteuerung und einen zuverlässigen Langzeitbetrieb in anspruchsvollen industriellen Umgebungen.

Harmonic-Drive-Getriebe für Halbleiterausrüstungen spielen eine entscheidende Rolle in ultrapräzisen Systemen, in denen thermische Stabilität von entscheidender Bedeutung ist. In diesen Anwendungen ist die Kontrolle des Temperaturanstiegs das Hauptanliegen, gefolgt von Präzision und Langlebigkeit. Sie werden häufig in Systemen zur Wafer-Handhabung, Ausrichtung und Inspektion eingesetzt, um eine stabile Leistung sicherzustellen und thermische Drift zu minimieren, die die Positioniergenauigkeit im Nanometerbereich beeinträchtigen könnte.

Harmonic-Drive-Getriebe für CNC-Maschinen werden zunehmend in Rundtischen, Teilköpfen und Mehrachsen-Bearbeitungssystemen eingesetzt, in denen hohe Präzision und Nullspiel erforderlich sind. Ihre Fähigkeit, gleichmäßige Bewegungen, hohe Positioniergenauigkeit und eine kompakte Struktur zu liefern, macht sie ideal zur Verbesserung der Oberflächenqualität und Bearbeitungskonsistenz in fortschrittlichen CNC-Anwendungen.

Harmonic-Drive-Getriebe für kollaborative Roboter sind mit Fokus auf Leichtbau ausgelegt, gefolgt von Übersetzungsverhältnis und Kosteneffizienz. Diese Merkmale ermöglichen es ihnen, die Anforderungen von Mensch-Roboter-Interaktionssystemen zu erfüllen und dabei kompakte Integration, sicheren Betrieb und gleichmäßige Bewegungssteuerung zu bieten, während Erschwinglichkeit und Flexibilität für verschiedene industrielle Aufgaben erhalten bleiben.

Harmonic-Drive-Getriebe für humanoide Roboter gewinnen zunehmend an Bedeutung, da Robotersysteme in komplexen Mehrgelenkstrukturen natürlichere, menschenähnliche Bewegungen erfordern. Ihre kompakte Größe, hohe Drehmomentdichte und Nullspiel-Eigenschaften machen sie ideal für Gelenke wie Schultern, Ellbogen, Handgelenke und Knöchel und ermöglichen eine gleichmäßige Bewegungskoordination, hohe Reaktionsfähigkeit und stabile dynamische Leistung in humanoiden Konstruktionen.

Harmonic-Drive-Getriebe für medizinische Geräte werden häufig in OP-Robotern, Bildgebungssystemen und präzisen Medizinprodukten eingesetzt, bei denen Genauigkeit, gleichmäßige Bewegung und niedrige Geräuschentwicklung wesentlich sind. Ihre Fähigkeit, hohe Positioniergenauigkeit und stabilen Betrieb zu gewährleisten, sichert eine sichere und zuverlässige Leistung in sensiblen medizinischen Umgebungen, insbesondere bei minimalinvasiven chirurgischen Anwendungen.

Harmonic-Drive-Getriebe für die Luft- und Raumfahrt priorisieren vor allem Zuverlässigkeit, gefolgt von Tragfähigkeit und Präzision. Sie werden in anspruchsvollen Systemen wie Satellitenantennen-Mechanismen, Weltraum-Roboterarmen und Flugsteuerungsaktuatoren eingesetzt, bei denen unter extremen Bedingungen und über lange Betriebslebenszyklen hinweg eine stabile Leistung aufrechterhalten werden muss.

In all diesen Anwendungen bietenHarmonic-Drive-Getriebe eine einzigartige Kombination aus hoher Präzision, Nullspiel, kompaktem Design und hoher Drehmomentdichte, wodurch sie zu einer Kernlösung in modernen fortschrittlichen Bewegungssteuerungssystemen werden.

Wie hat die Harmonic-Reducer-Technologie von HONPINE die Grundlage für die Entwicklung von Harmonic-Drive-Aktuatoren geschaffen?

Im Bereich der Harmonic-Reducer-Technologie hat HONPINE die Produktleistung seit der erfolgreichen Entwicklung seines ersten Präzisionsgetriebes mit 3D-konjugiertem Doppelbogen-Zahnprofil im Jahr 2017 kontinuierlich optimiert.

Dieses firmeneigene Zahnprofildesign trägt dazu bei, die Übertragungsgenauigkeit zu verbessern, die Lebensdauer zu verlängern sowie Geräusche und Vibrationen zu reduzieren, und bietet gleichzeitig eine starke technische Grundlage für die zukünftige Integration von Drehmomentsensoren.

Derzeit können HONPINE-Harmonic-Reducer Folgendes erreichen:

eine Übertragungsgenauigkeit von unter 40 Bogensekunden,

ein Spiel von weniger als 10 Bogensekunden,

und eine Präzisionserhaltung von über 10,000 Stunden.

Alle kritischen Komponenten durchlaufen Wärmebehandlungs- und Hartfeinbearbeitungsprozesse, um Produktkonsistenz und langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen.

Darüber hinaus hat HONPINE in das Sechsachsen-Kraftsensorunternehmen Haibosen Technology investiert und damit seine unabhängigen F&E-Fähigkeiten sowie seine Vorteile in der Lieferkette im Bereich der „in Getriebe integrierten Drehmomentsensoren“ weiter gestärkt.

Fortschrittliche Fertigungs- und Qualitätskontrollkapazitätenfür Harmonic-Drive-Getriebe

In der Fertigung hat HONPINE mehrere international fortschrittliche Bearbeitungs- und Prüfsysteme eingeführt.

Für die Zahnradfertigung wird ein Gear-Skiving-Verfahren eingesetzt, das eine Komponentenpräzision über den Standards der Klasse 5 ermöglicht. In Kombination mit einem Qualitätskontrollsystem für den gesamten Prozess — einschließlich Koordinatenmessgeräten (CMM), Zahnradmesszentren und Rundheitsmessgeräten — gewährleistet HONPINE sowohl ultrahohe Präzision als auch eine stabile Großserienproduktionsfähigkeit.

Gleichzeitig hat HONPINE, gestützt auf sein unabhängig kontrolliertes F&E-System und seine Fähigkeiten zur Lieferkettenintegration, die Inhouse-Entwicklung und -Produktion von nahezu allen Kernkomponenten erreicht, mit Ausnahme grundlegender Rohstoffe wie Chips, Kupfer und Stahl.

Für verschiedene Anwendungsszenarien, einschließlich Industrieautomation und Servicerobotern, kann HONPINE maßgeschneiderte Lösungen bereitstellen, die sich entweder auf Folgendes konzentrieren:

hohe Tragfähigkeit,

oder Leichtbaudesign,

und damit die Anforderungen der Robotik- und der intelligenten Ausrüstungsindustrie an sichere, zuverlässige und modulare Präzisionsübertragungskomponenten erfüllen.

Mit koordinierten Fertigungsabläufen an den Produktionsstandorten in Suzhou und Shanghai haben HONPINE-Harmonic-Reducer branchenführende Produktspezifikationen und Fertigungsstandards erreicht.

+8618994329920

sales@honpine.com