Harmoniset asemat

Pyörimisliike tulee tuloakselista, joka voi olla esimerkiksi servomoottorin akseli. Tämä on yhdistetty elementtiin, jota kutsutaan "aallonmuodostukseksi", joka on muodoltaan elliptinen ja jota ympäröi elliptinen kuulalaakeri. Kun akseli pyörii, reunat muuttavat paikkaa, joten näyttää siltä, ​​​​että se synnyttää liikeaaltoa. Tämä osa asetetaan taipuisan rihlan sisään, joka on valmistettu vääntöjäykästä mutta joustavasta materiaalista.

Materiaali ottaa tämän aaltoilevan liikkeen taipumalla sisäänmenoakselin pyörimisen mukaan ja muodostaa myös elliptisen muodon. Tämän joustavan uran ulkoreunassa on hammaspyörän hampaat, jotka sopivat suurten kuormien siirtämiseen ilman ongelmia. Näiden kuormien siirtämiseksi taipuisa kiila asennetaan pyöreän urian sisään, joka on pyöreä hammaspyörä, jossa on sisäiset hampaat.

Tämä ulkorengas on jäykkä ja sen sisähalkaisija on hieman suurempi kuin taipuisan rihlan muodostaman ellipsin pääakseli. Tämä tarkoittaa, että pyöreä kiila ei ota elliptistä muotoa kahdesta muusta osasta, vaan sen sijaan se yksinkertaisesti liittää sisähampaisiinsa ulomman taipuisan rihan puolen hampaansa, mikä johtaa taipuisan kiilan pyörimiseen.

Pyörimisnopeus riippuu tuloakselin pyörimisnopeudesta ja taipuisan ja ympyräkiilan välisestä hampaiden lukumäärästä. Joustavassa rimassa on vähemmän hampaita kuin pyöreässä rimassa, joten se voi pyöriä huomattavasti pienemmällä suhteella ja vastakkaiseen suuntaan kuin tuloakseli. Vähennyssuhde saadaan seuraavasti: (joustokiilahampaiden määrä – pyöreäkiilahampaiden määrä) / taipuvien rihmien hampaiden määrä.

Jos esimerkiksi taipuvalla splinellä on 100 hammasta ja pyöreällä splinellä 105, vähennyssuhde on (100 - 105) / 100=-0.05, mikä tarkoittaa, että taipuisspliinin suhde on -5/100 (miinus osoittaa spinin vastakkaisen suunnan). Hampaiden lukumäärän eroa voidaan muuttaa sopimaan erilaisiin vähennyssuhteisiin ja siten erilaisiin erikoistarpeisiin ja -vaatimuksiin.

Harmonisessa peruskäytössä on kolme elementtiä: pyöreä spline, flexspline ja aaltogeneraattori. Pyöreässä rimassa on sisäiset hampaat, jotka osuvat flexsplinen ulkoisiin hampaisiin. Flexsplinessa on vähemmän hampaita ja sen seurauksena pienempi tehollinen halkaisija kuin pyöreällä kiilalla.

Aaltogeneraattori on muodoltaan elliptinen ja toimii linkkinä kahden rullan kanssa, jotka pyörivät taipuisan linjan sisällä, jolloin se osuu asteittain ympyränmuotoiseen rihmaan diametraalisesti vastakkaisissa pisteissä. Jos aaltogeneraattori (tulo) pyörii myötäpäivään, kun pyöreä spline on kiinteä, flexspline (lähtö) pyörii tai rullaa ympyränmuotoisen splinin sisällä paljon hitaammin vastapäivään.

Tulonopeuden suhde lähtönopeuteen riippuu pyöreän splinen ja flexsplinen hampaiden lukumäärän erosta. Nopeussuhteet jopa 320:1 voidaan tuottaa single-reduction Harmonic Drives -asemilla, jotka ovat kevyempiä, pienempiä ja tehokkaampia kuin perinteiset suuren-suhteen asemat. Yhdistelmäkäytöt voivat tuottaa jopa 1 000 000:1 suhteita. Joko pyöreä spline, flexspline tai aaltogeneraattori voidaan kiinnittää, kun taas kaksi muuta elementtiä toimivat tulona ja lähtönä.

Harmonisen aseman ainutlaatuinen ja hyödyllinen ominaisuus on sen kyky välittää liikettä suljettujen seinien läpi. Flexspline-hampaat voidaan sijoittaa pitkän, hermeettisesti suljetun taipuisan lieriömäisen putken keskelle. Aaltogeneraattori voi olla putken sisällä, ja se voi pyörimisellään taivuttaa joustoviivaa ja saada aikaan ympäröivän ympyräkiilan hitaan pyörimisen.

Harmonisen aseman pyörivä---lineaarinen versio käyttää ruuvia ja siirtää säätösauvaa ydinreaktorin kannessa ilman mekaanista kosketusta suljetun putken läpi. Harmonic Drive -järjestelmät ovat hyödyllisiä lisättäessä vääntömomenttia jyrsinnässä, valmistuksessa ja robottikäsivarsia käyttävissä koneissa. Niitä on käytetty monissa sovelluksissa halvoista-kulutustuotteista, kuten myyntiautomaateista, kehittyneisiin sotilas- ja ilmailukäyttöön tarkoitettuihin järjestelmiin.

Harmonisia käyttövaihteita käytetään laajalti avaruussovelluksissa, robotiikassa ja tarkkuuspaikannusjärjestelmissä niiden houkuttelevien ominaisuuksien, kuten lähes{0}}nollan välyksen, suuren nopeuden vähennyssuhteen, kompaktin koon ja pienen painon, vuoksi. Niissä on luontainen jaksollinen paikannusvirhe, joka tunnetaan kinemaattisena virheenä ja joka on vastuussa lähetyksen suorituskyvyn heikkenemisestä.

Sinulla on selkeä käsitys liikevirheiden mekanismeista ja niiden luonnehdinnasta. Raportoimme liikevirheiden analyyttisiä ja kokeellisia tuloksia käyttämällä erityistä harmonisten ajojen testauslaitteiden tutkimusta. Ensin osoitetaan, että kinemaattiseksi virheeksi kutsuttu virhe koostuu itse asiassa perustavanlaatuisesta komponentista, joka edustaa "puhdasta" kinemaattista virhettä, jota värittää toinen komponentti, joka johtuu harmonisten käyttövaihteiden luontaisesta vääntöjoustavuudesta.

Jälkimmäinen komponentti selittää julkaistujen kinemaattisten virheprofiilien vaihtelun lähteen. Kinemaattisen virheen hajoaminen peruskomponentiksi ja joustavuuteen liittyväksi komponentiksi osoitetaan sekä kokeellisesti että analyyttisesti sovittamalla matemaattinen malli kokeelliseen dataan. Karakterisoidaan myös kinemaattisen virheen riippuvuus inertiakuormasta, hammaspyörän kokoonpanosta ja pyörimisnopeudesta.