Wie HONPINE Dual Circular Spline Harmonic Drive Marktanteile in der industriellen Automatisierung gewinnt?

Was ist ein Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline?

Gängige Harmonic Drives verfügen über zwei Arten von Flexsplines: den Topftyp und den Huttyp. Zusätzlich zum geraden Zahnradabschnitt werden sowohl der innere Flansch des Topftyps als auch der äußere Flansch des Huttyps verwendet, um die Ausgangsdrehung anzutreiben. Der Begriff "doppelter Kreisspline" bezieht sich auf das Vorhandensein von zwei Kreissplines. Der erste Kreisspline, der Flexspline und der Wellengenerator arbeiten ähnlich wie bei einem Standard-Harmonic-Drive: Der Kreisspline hat zwei Zähne mehr als der Flexspline, wodurch sich der Flexspline pro Umdrehung des Wellengenerators um zwei Zähne rückwärts dreht. Der wesentliche Unterschied liegt im Flexspline des Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline, der eine gerade zylindrische Struktur ohne Flansch zum Antreiben des Ausgangs ist. Daher wird ein zweiter Kreisspline eingeführt. Dieser zweite Kreisspline hat die gleiche Anzahl an Zähnen wie der Flexspline, was bedeutet, dass er sich exakt um den gleichen Winkel wie der Flexspline dreht.

Entwicklungshintergrund des Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline

Um die Begrenzungen des Übersetzungsverhältnisses und die hohen Kosten herkömmlicher Harmonic-Getriebe zu überwinden und den technischen Anforderungen von Robotergelenken an "Miniaturisierung, Leichtbau, schnelle Reaktion und hohe Präzision" gerecht zu werden, waren technologische Durchbrüche durch eine Neugestaltung des Übertragungskonzepts und Leistungsverbesserungen der Schlüsselkomponenten erforderlich. Beim Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline bietet der ringförmige Flexspline eine hervorragende Tragfähigkeit und eine einfache Struktur. Unter der Wirkung des Wellengenerators erfährt er keine axiale Verformung, und bei der Zahnprofilkonstruktion müssen keine durch axiale Verwindung verursachten Interferenzprobleme berücksichtigt werden.

Merkmale des Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline

Leichtgewicht, kompakte Größe, hohes Drehmoment, verbessertes Gewichts-Drehmoment-Verhältnis

Das Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline hat eine kompaktere Struktur, wodurch im Vergleich zu herkömmlichen Harmonic Drives eine kleinere Baugröße möglich ist. Der maximale Außendurchmesser kann um 17% reduziert werden, das Gewicht um bis zu 24% und die Trägheit des Getriebes um bis zu 42%. Dadurch wird das für Beschleunigung und Verzögerung erforderliche Drehmoment reduziert, was den Gesamtstromverbrauch des Roboters um bis zu 29% senkt. Das Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline ist besser geeignet als Ausführungen mit einfachem Kreisspline für Anwendungen mit hoher Drehmomentbelastung wie industrielle Automatisierungsanlagen.

Schnellere Drehmomentreaktion als bei herkömmlichen Harmonic Drives

Bei anderen Harmonic Drives wird das Drehmoment über die Zähne des Flexsplines auf den Verbindungsflansch (Topf- oder Huttyp) übertragen, wobei sich zwischen den Zahnrädern und dem Flansch ein zylindrischer Abschnitt befindet. Dies führt zu einer leichten Torsion im Flexspline. Das gerade zylindrische Design verbessert dies deutlich, beseitigt die flexible Zwischenübertragung und sorgt für eine schnellere Reaktion und höhere Steifigkeit.

Höhere Steifigkeit und längere Lebensdauer als andere Harmonic Drives

Das Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline bietet eine bessere Steifigkeit als herkömmliche Harmonic Drives, hauptsächlich aufgrund des Ersatzes von Kugeln im Wellengenerator durch Rollen und der längeren Kontaktlinie, die durch den gerade zylindrischen Flexspline ermöglicht wird. Bei Harmonic Drives mit einfachem Kreisspline hat der Flexspline vom Topf- oder Huttyp eine 90°-Biegung zwischen der Oberfläche des Zahnkranzes und dem Flansch, was der schwächste Punkt ist. Dieser Bereich weist eine geringe Stoßfestigkeit auf und neigt bei plötzlich hohem Drehmoment zu Torsionsverformungen. Das Design mit doppeltem Kreisspline ersetzt den Flexspline-Flansch durch einen dynamischen Kreisspline und entwickelt den Flexspline zu einer geraden zylindrischen Struktur weiter. Dadurch wird die 90°-Biegung eliminiert, die Stoßfestigkeit erheblich verbessert und die Lebensdauer verlängert.

Einfachere Installation

Der Flexspline des Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline verfügt über ein einstellbares Spiel zu beiden Kreissplines, was die Montage erleichtert.

Wie HONPINE die Produktionsherausforderungen von Harmonic Drives mit doppeltem Kreisspline bewältigt

Das Harmonic Drive mit doppeltem Kreissplinehat zwei Kreissplines und zwei Sätze ineinandergreifender Zähne, die jeweils Präzisions- und Effizienzaspekte erfordern, was die Bearbeitung anspruchsvoller macht. Aufgrund des gerade zylindrischen Flexsplines muss den Maßtoleranzen der Ellipse besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. HONPINE verwendet ein integriertes Design aus Lagerinnenring und Kreisspline, wodurch die Anzahl der Teile reduziert, Größe und Trägheit minimiert, die Montagezeit verkürzt und die Koaxialität verbessert werden. Auch das gut etablierte Lieferkettensystem von HONPINE spielt in diesem Prozess eine entscheidende Rolle.

Bearbeitungsfehler und Montageabweichungen in den Komponenten des Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline sind die Hauptfaktoren, die periodische Steifigkeitsschwankungen verursachen. Wenn der Flexspline oder der Kreisspline während der Bearbeitung eine Einbauexzentrizität aufweist, zeigen die Zahnräder einen kumulativen Teilungsfehler. Wenn solche Zahnräder innenverzahnt ineinandergreifen, schwankt die Torsionssteifigkeit des Harmonic Drive mit doppeltem Kreisspline periodisch, wenn auch mit relativ niedriger Frequenz. Auf Grundlage der Zahnprofilkonstruktionstheorie hat HONPINE auf innovative Weise das Zahnprofil "P" entwickelt. Der Zahn vom Typ P hat eine geringe Zahnhöhe, eine große Zahnbreite und eine große Fußkrümmung bei minimaler radialer Verformung. Dies reduziert die Wechselspannung während der Verformung des Flexsplines, verringert das Risiko eines Fußbruchs und erhöht dadurch die Ermüdungslebensdauer des Flexsplines. Allerdings hat der Zahn vom Typ P eine geringere Eingriffstiefe, was im Vergleich zu Zähnen vom Typ S zu weniger eingreifenden Zähnen während der Kraftübertragung führt und die Steifigkeit und Tragfähigkeit leicht verringert.

Warum HONPINE Harmonic Drives mit doppeltem Kreisspline wählen?

HONPINE ist ein Unternehmen, das auf Wachstum, Kundenfeedback und F&E-Investitionen ausgerichtet ist. Seit 2018 investiert HONPINE in die Entwicklung von Harmonic Drives mit doppeltem Kreisspline, durchbricht das Monopol von Japans Harmonic Drive Systems in diesem Bereich und ist eines der ersten Unternehmen in China, das sich dieser Technologie widmet.

Während wir F&E betonen, legen wir gleichermaßen Wert auf die Qualitätssicherung der Produkte. Jedes Harmonic Drive wird vor Verlassen des Werks strengen Tests unterzogen, einschließlich Torsionsschwingungstests und Torsionsbeultests. Durch mehrdimensionale Funktionstests stellen wir die Produktqualität sicher und gewinnen gleichzeitig tiefere Einblicke in die Stärken und Schwächen unserer Harmonic Drives mit doppeltem Kreisspline, wodurch wir unsere F&E-Ausrichtung kontinuierlich verfeinern.

Derzeit haben sich die HONPINE Harmonic Drives mit doppeltem Kreisspline am Markt bewährt, vor allem für industrielle Automatisierungsanlagen. Sie wurden von mehreren Kunden getestet und eingesetzt und haben sehr positives Feedback erhalten.