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ハーモニックドライブの多くの利点のXNUMXつは、独自の設計によるバックラッシュがないことです。 ただし、それらが軽量で非常にコンパクトであるという実際の事実は重要な場合があります。
遊星歯車で実現した最大30モーメントの高減速比を同一スペースで実現。
CWマッサーは1957年以降に波動歯車装置を設計しました 1960 年には、業界の巨人が彼の特許製品を使用できるようにするために、彼はすでにライセンスを販売していました。
ハーモニックドライブの組み立てハーモニックドライブは、その仕組みから、ひずみ波歯車とも呼ばれる歯車装置の一種です。 これは、少なくとも XNUMX つの主要なコンポーネントで構成される、ある種の減速機のメカニズムです。 これらの部品は、他の方法でははるかに複雑で膨大なメカニズムを必要とする高精度の減少率を可能にする方法で相互作用します。

何かとして、ハーモニックドライブは1957年にアメリカのエンジニアクラレンスウォルトンマッサーによって発明されました、そしてそれはそれが机に持っていった無数の利点ですぐに業界を征服しました。 Musser は早い段階で自分の発明の可能性を認識し、1960 年にメーカーにライセンスを販売して、彼の特許製品を使用できるようにしました。 現在、アメリカ、ドイツ、日本では、ハーモニック ドライブを製造するライセンスを保持しているメーカーはほんの一握りであり、一流の施設でこれを行い、世界に向けて最高品質の波動歯車装置を製造しています。

ハーモニックドライブの分解図ハーモニックドライブの動作
回転運動は、例えばサーボエンジン軸であり得る入力シャフトから生じる。 これは、楕円形を含み、楕円形のボールベアリングで確実に囲まれている「波の生成」と呼ばれる要素にリンクされています。 シャフトが回転すると、エッジの位置が切り替わるため、実際に動きの波が発生しているように見えます。 このパーツは、ねじれ剛性がありながら柔軟な材料で作成されたフレックススプラインに挿入されます。 材料は、入力軸の回転に応じてたわむことによってこの波状の動きを占有し、さらに楕円形の形状を生成します。 フレックススプラインの外側の利点は、問題なく高荷重を伝達するのに適した機器の歯を特徴としています。 これらの荷重を伝達するために、内歯が特徴の丸型装置であるサーキュラ スプラインにフレックス スプラインを取り付けます。 この外側のバンドは剛性があり、それ自体の内部サイズは、フレックススプラインによって形成される楕円の主軸よりもわずかに大きくなっています。 これは、サーキュラ スプラインが他の XNUMX つのパーツの楕円形を認識せず、内側の歯を外側のフレックス スプライン パーツの歯と噛み合わせ、フレックス スプラインの回転につながることを意味します。

回転速度は、入力シャフトの回転と、フレックス スプラインとサーキュラ スプラインの歯の量の違いに依存します。 フレックススプラインは、円形スプラインよりも歯数が少ないため、インサイトシャフトよりも非常に小さい比率で逆方向に回転できます。 減少率は次の式で与えられます:(フレックススプライン歯の量–円形スプライン歯の量)/フレックススプライン歯の量。 たとえば、フレックス スプラインの歯数が 100 で、サーキュラ スプラインの歯数が 105 の場合、減速比は (100 – 105) / 100 = -0.05 です。つまり、フレックス スプライン比は -5/100 です (マイナスは反対方向を示しますスピン)。 歯の量の違いは、さまざまな減少率をサポートするために変更でき、したがって、さまざまな特殊な要件と要件をサポートできます。

Advantages
このようなコンパクトで軽い歯車配置を使用するだけで、1/100から最大1/300の減速比を実現することは、他のどの歯車タイプにも匹敵するものではありません。
ハーモニックドライブは、バックラッシュやリコイル効果を備えていない、または少なくとも実際には無視できる唯一のギア配置です。 これは主に、インサイト シャフトのアウター リムに楕円形のベアリングが取り付けられているため、フレックス スプラインを自由に回転させることができます。
極端な繰り返し回数でもハーモニックドライブの位置精度は並外れています。
ハーモニックドライブは、何も改善する必要なしに前後回転の両方に対応でき、さらに、両方のスピン方向で同じ位置精度を維持します。
生産者による実際のシャフト間研究で測定された典型的なハーモニックドライブの効率は90%に上昇します。 この運用パフォーマンス レベルを主張できる機械工学コンポーネントはほとんどありません。
ハーモニックドライブに使用
要するに、ハーモニックドライブは、「小型、軽量、ゼロバックラッシュ、非常に高い精度と高い信頼性が必要とされるギア減速プログラムで」利用できます。 たとえば、航空宇宙アプリケーション、ロボット工学、電気自動車、医療用X線および定位装置、フライス盤および旋盤装置、フレキソ印刷機、半導体製品、光学測定装置、木工機械、カメラのマインドパンおよび傾斜軸。 ハーモニックドライブアプリケーションの最もよく知られている例には、Apollo LunarRoverのホイールとSkylab宇宙ステーションのウインチが含まれます。