معرفی و بررسی نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو

گیربکس هارمونیک درایو به عنوان یک نوآوری خارق‌العاده در مهندسی مکانیک به شمار می‌رود که در صنایع گوناگون استفاده می‌شود. اگرچه اندازه این گیربکس کوچک است، اما دقت بی‌نظیری ارائه می‌دهد. در واقع می‌توان از ویژگی‌های خوب گیربکس هارمونیک درایو در برنامه‌های کنترل حرکت به منظور افزایش دقت و اطمینان بهره برد. به طور کلی می‌توان گفت مزایای متعدد این گیربکس، آن را برای استفاده در کاربردهای مختلف مناسب می‌سازد. برای کسب اطلاعات کامل‌تر درباره نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو در ادامه مطلب با ما همراه باشید.

پیشنهاد خرید

گیربکس اکسترودر

خرید کنید

گیربکس هارمونیک درایو چیست؟

پیش از بررسی نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو، بهتر است اندکی بیشتر با این گیربکس آشنا شوید. والتر موسر نخستین بار در سال 1995 به تولید گیربکس هارمونیک درایو پرداخت. این گیربکس جزو گیربکس‌های بدون لقی به حساب می‌آید و آن را گیربکس موج فشاری یا موج کرنش نیز می‌نامند. این گیربکس مکانیزم ویژه‌ای دارد و به همین دلیل دقت و نسبت کاهش بالایی در یک طراحی فشرده عرضه می‌کند. در واقع هارمونیک درایو یک چرخ دنده موج فشار محسوب می‌شود که قابلیت بهبود برخی ویژگی‌های به‌خصوص را نسبت به سیستم‌های دنده سنتی دارد.

این گیربکس ساخت شرکت هارمونیک درایو بوده که تولیدکننده گیربکس‌های دقیق با مکانیزم دنده انعطاف‌پذیر است. کشورهای ژاپن و آلمان در زمینه تولید محصولات این شرکت فعالیت می‌کنند، اما کاتالوگ‌ها، پارت نامبرها و مشخصات فنی محصولات این دو کشور با یکدیگر متفاوت‌اند.

اجزای اصلی گیربکس هارمونیک

برای آگاهی از نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو، ابتدا باید اجزای اصلی آن را بشناسید. به طور کلی گیربکس هارمونیک درایو متشکل از سه جزء اصلی مولد موج، حلقه منعطف و حلقه دایره‌ای است. کارکرد این سه قطعه مهم موجب دستیابی به کاهش دنده بالا می‌شود و همچنین گشتاور با دقت بالا و واکنش کم انتقال می‌یابد. طراحی و ساختار منحصربه‌فرد این قطعات، سیستم محرک هارمونیک را برای ارائه نسبت کاهش و دقت بالا در سیستم‌های مکانیکی مناسب می‌سازد.

پیشنهاد خرید

گیربکس کرانویل IMAK

خرید کنید

قطعات مهم موتور گیربکس هارمونیک

همان‌طور که در بخش‌ قبلی نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو نیز به آن اشاره شد، این گیربکس از سه قطعه مهم تشکیل شده که در این قسمت به طور مفصل به هر یک از آن‌ها خواهیم پرداخت. این سه قطعه نقش بسیار مهمی را در نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو ایفا می‌کنند:

1. مولد موج (Wave Generator): مولد موج متشکل از دو بخش درونی بیضی شکل و یاتاقان بیرونی است. بخش درونی در داخل یاتاقان قرار گرفته و آن را به شکل یک بیضی تبدیل می‌کند. ناگفته نماند که میزان بیضی بودن این قطعه بسیار ناچیز است.
2. حلقه منعطف (Flexible Spline): حلقه منعطف به یک فنجان کم عمق شباهت دارد. کناره‌های حلقه بسیار نازک بوده اما بخش پایین آن، ضخیم است. در واقع دلیل انعطاف‌پذیری دیواره در قسمت بالایی و باز فنجان را می‌توان نازکی همین دیواره‌ها دانست. از طرف دیگر بخش پایینی و بسته به نوعی محکم و غیرقابل انعطاف محسوب می‌شود. همچنین در بخش بیرونی حلقه، دندانه‌هایی نیز وجود دارد. محل قرارگیری حلقه منعطف بر روی مولد موج است؛ بنابراین با چرخش قسمت درونی مولد موج، حلقه منعطف تغییر حالت داده و به بیضی در حال دوران تبدیل می‌شود.
3. حلقه دایره‌ای (Circular Spline): حلقه دایره‌ای یک قطعه سفت به حساب می‌آید که دارای دندانه‌‌هایی داخل خود است. مولد موج و حلقه منعطف هر دو درون حلقه دایره‌ای قرار گرفته‌اند و دندانه‌های آن‌ها با یکدیگر درگیری دارند. البته با توجه به شکل بیضی مولد موج، دندانه‌های حلقه منعطف و حلقه دایره‌ای تنها در دو بخش با هم درگیر می‌شوند.

نحوه کار گیربکس هارمونیک

نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو در گرو تعامل اجزای اصلی آن است. همان‌طور که پیش‌تر نیز ملاحظه کردید، قطعات مهم این گیربکس شامل سه قطعه مولد موج، حلقه منعطف و حلقه دایره‌ای می‌شود که هر یک از آن‌ها در نحوه کارکرد گیربکس هارمونیک درایو تأثیرگذار هستند. در واقع این گیربکس بر مبنای اصل تغییر شکل الاستیک به منظور دستیابی به کاهش دنده بالا در طراحی فشرده کار می‌کند. در بخش بعدی به طور کامل مکانیزم گیربکس هارمونیک درایو بررسی خواهد شد.

پیشنهاد خرید

گیربکس سایکلو سومیتومو SUMITOMO

5,000,000 تومان5,000,000 تومانخرید کنید

مکانیزم گیربکس هارمونیک درایو

در نهایت به بخش اصلی نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو خواهیم پرداخت. مولد موج به عنوان ورودی این گیربکس، نقش جریان اصلی مکانیزم را بر عهده دارد. چرخش قسمت درونی مولد موج به حلقه منعطف فشار وارد می‌کند و در نهایت شکل آن را تغییر می‌دهد. از طرف دیگر با چرخش بلبرینگ بیضی شکل مولد موج، دندانه‌های واقع در لبه بیرونی حلقه منعطف با دندانه‌های موجود در قسمت درونی حلقه دایره‌ای مشبک شده و در نقاط مختلف با هم درگیر می‌شوند.

ناگفته نماند که حلقه منعطف نسبت به رینگ بیرونی دندانه‌های کم‌تری دارد و در نتیجه قطر موثر آن نیز کم‌تر است؛ بنابراین با هر بار چرخش کامل مولد موج، حلقه منعطف باید اندکی چرخش خلاف جهت داشته باشد تا کمبود دندانه‌های خود را جبران کند. به طور کلی اگر چرخش مولد موج در حین ثابت ماندن رینگ بیرونی در جهت عقربه‌های ساعت باشد، چرخش حلقه منعطف در جهت خلاف عقربه‌های ساعت و با سرعت بسیار کم‌تر خواهد بود.

نسبت تبدیل گیربکس هارمونیک درایو

در این قسمت از نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو با نسبت تبدیل این گیربکس نیز آگاه خواهید شد. نسبت تبدیل گیربکس هارمونیک درایو تحت تأثیر تفاوت تعداد دندانه‌های حلقه منعطف و حلقه دایره‌ای است. گیربکس موج فشاری تک مرحله‌ای تا نسبت ۱:۳۲۰ تولید می‌شود و از اندازه کوچک‌تر، وزن کم‌تر و راندمان بسیار بالا برخوردار است‌. از طرف دیگر گیربکس‌ هارمونیک درایو چند مرحله‌ای توانایی تولید تا نسبت ۱:۱۰۰۰۰۰۰ را دارد.

پیشنهاد خرید

گیربکس خورشیدی Bonfiglioli

68,000,000 تومان68,000,000 تومانخرید کنید

ویژگی‌های استفاده از گیربکس هارمونیک درایو

تاکنون با نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو آشنا شدید، حال به بررسی ویژگی‌های استفاده از آن خواهیم پرداخت. گیربکس هارمونیک درایو ویژگی‌های متعددی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان دقت بالا، عکس‌العمل کم، اندازه کوچک و چگالی گشتاور بالا را نام برد. این گیربکس به دلیل طراحی بی‌نظیر خود، دقت بالایی را ارائه می‌دهد. گیربکس هارمونیک درایو برخلاف سیستم‌های دنده سنتی عکس‌العمل بسیار کمی دارد که موجب حرکت دقیق و قابل تکرار آن می‌شود و این ویژگی‌ برای برنامه‌های نیازمند به دقت بالا، بسیار حائز اهمیت است.

این گیربکس‌ها اندازه کوچکی دارند و معمولاً آن‌ها را به طراحی سبک و فشرده می‌شناسند. همچنین گیربکس هارمونیک درایو قابلیت دستیابی به کاهش دنده بالا در یک بسته کوچک را دارد و همین امر، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در کاربردهایی با فضای محدود تبدیل می‌کند. البته لازم به ذکر است که این گیربکس‌ها علی‌رغم اندازه کوچک، گشتاور بالایی دارند.

مزایای گیربکس هارمونیک درایو

در این بخش از نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو، برخی از مهم‌ترین مزایای آن بررسی می‌شوند. گیربکس هارمونیک درایو از مزیت‌های گوناگونی برخوردار است که آن را برای استفاده در کاربردهای مختلف مناسب می‌سازد. بعضی از مزایای کلیدی آن عبارتند از:

• راندمان بالا: گیربکس هارمونیک درایو به دلیل ساختار و طراحی منحصربه‌فرد خود بازده مکانیکی بالایی دارد و همین امر موجب از دست دادن توان کم‌تر این گیربکس نسبت به برخی از سیستم‌های مکانیکی دیگر شده است.
• حرکت صاف و پیوسته: گیربکس هارمونیک درایو می‌تواند انتقال حرکت را به صورت صاف و پیوسته انجام دهد. همچنین عدم وجود مش‌بندی‌ دندانه‌‌های چرخ دنده عملکرد نرم‌، کاهش ارتعاشات و نویز را به همراه دارد.
• سازگار با تعمیر و نگهداری: این گیربکس در مقایسه با سایر سیستم‌های دنده‌ای، طراحی‌ ساده‌ و قطعات متحرک کم‌تری دارد و در نتیجه به راحتی قابل تعمیر و نگهداری است.
• تطبیق‌پذیری و سفارشی‌سازی: گیربکس هارمونیک درایو را می‌توان برای استفاده در کاربردهای گوناگون سفارشی‌سازی کرد. در واقع طیف گسترده‌ای از تنظیمات، نسبت‌ دنده‌ها و خروجی‌‌های گشتاور را ممکن می‌سازد.
• مقاوم در برابر سایش و طول عمر بالا: این گیربکس به دلیل حداقل قطعات متحرک بسیار محکم است و در نتیجه در صورت نگهداری درست، عمر مفید طولانی‌ دارد.

پیشنهاد خرید

گیربکس شافت مستقیم چینی

9,000,000 تومان9,000,000 تومانخرید کنید

کاربرد گیربکس هارمونیک درایو

مزایای متعدد و نحوه کارکرد گیربکس هارمونیک درایو، آن را برای استفاده در صنایع و کاربردهای مختلف مناسب می‌سازد. در این قسمت از نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو به بررسی برخی از مهم‌ترین آن‌ها خواهیم پرداخت:

• رباتیک: گیربکس هارمونیک درایو کاربرد گسترده‌ای در سیستم‌های رباتیک دارد، به عنوان مثال برای مفاصل و بازوهای ربات استفاده می‌شود. دقت بالا و ساختار کوچک این گیربکس، آن را برای ایجاد حرکت صاف و دقیق در سیستم‌‌های رباتیک مناسب می‌سازد.
• تجهیزات صنعتی: این گیربکس در تجهیزات صنعتی مانند ماشین‌های برش و فرز استفاده می‌شود؛ زیرا این موارد به دقت و ارائه گشتاور بالا در یک فرم فشرده نیاز دارند.
• دستگاه‌های پزشکی: از گیربکس هارمونیک درایو می‌توان در دستگاه‌های پزشکی نظیر ربات‌های جراحی و تجهیزات تصویربرداری پزشکی استفاده کرد. این گیربکس در جراحی‌های کم تهاجمی کنترل حرکت دقیق و قابل اعتمادی برای سیستم‌های جراحی رباتیک دارند.
• سیستم‌های کنترل حرکت: نحوه کارکرد گیربکس هارمونیک درایو به دلیل دقت بالا و حداقل عکس‌العمل به‌گونه‌ای است که آن را برای استفاده در کاربردهای گوناگون کنترل حرکت مناسب می‌سازد. این گیربکس‌‌ برای پایه‌های تلسکوپ، سیستم‌های موقعیت‌یابی و تجهیزات ساخت دقیق که در آن‌ها کنترل دقیق موقعیت، سرعت و گشتاور ضرورت دارد استفاده می‌شود.
• سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر: این گیربکس به دلیل قابلیت کنترل گشتاور بالا و همچنین کنترل دقیق حرکت در فضای محدود، در ردیاب‌های خورشیدی و توربین‌های بادی کاربرد دارد.
• اتوماسیون و ماشین‌آلات: از دیگر کاربردهای گیربکس هارمونیک درایو می‌توان اتوماسیون و ماشین‌آلات را نام برد. این گیربکس در سیستم‌های نوار نقاله، ماشین‌آلات بسته‌بندی، ربات‌های انتخابی، جابجایی و سیستم‌های مونتاژ خودکار استفاده می‌شود.
• مکاترونیک و فیزیک تجربی: گیربکس هارمونیک درایو در دستگاه‌های آزمایشی، تنظیمات آزمایشی و ابزار دقیق کاربرد دارد.
• سیستم‌های هوافضا و ماهواره: این گیربکس به دلیل ساختار سبک و ارائه دقت بالا در محیط‌های محدود برای استفاده در سیستم‌های هوافضا مناسب است. گیربکس هارمونیک درایو در سیستم‌های آنتن ماهواره‌ای، مکانیسم‌های کنترلی در هواپیما و گیم‌بال‌های دوربین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جمع بندی

در مقاله نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو به طور کامل زوایای مختلف این گیربکس بررسی شد و تلاش بر این بود که اطلاعات شما در زمینه نحوه کارکرد گیربکس هارمونیک درایو افزایش یابد و در عین حال با مزایای متعدد این گیربکس آشنا شوید. در مجموع می‌توان ادعا کرد که گیربکس‌ هارمونیک درایو جزو خاص‌ترین نوع گیربکس صنعتی به حساب می‌آید؛ به طوری که نمی‌توان جایگزینی برای آن‌ یافت‌. در واقع این نوع موتور گیربکس نسبت به سایر گیربکس‌ها دقت بالا و در عین حال عکس‌العمل کمی دارد که همین ویژگی‌، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در صنایع و کاربردهای مختلف تبدیل می‌کند.

سوالات متداول

• مهم‌ترین ویژگی گیربکس هارمونیک درایو چیست؟

مهم‌ترین ویژگی در نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو را می‌توان دقت بالای آن دانست.

• نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو به چه قطعاتی وابسته است؟

گیربکس هارمونیک درایو از سه جزء اصلی مولد موج، حلقه منعطف و حلقه‌ دایره‌ای تشکیل شده است که تعامل این سه قطعه، عملکرد صحیح گیربکس را در پی دارد.

• دندانه‌های حلقه منعطف و حلقه دایره‌ای چه تفاوت‌هایی با هم دارند؟

تعداد دندانه‌ها اساسی‌ترین تفاوت میان این دو حلقه است. مطابق نحوه عملکرد گیربکس هارمونیک درایو، حلقه منعطف برای جبران این تفاوت باید اندکی خلاف جهت حرکت کند.

بیشتر بخوانید:

معرفی انواع گیربکس صنعتی

گیربکس صنعتی طرح روسی چیست + کاربرد آن

با گیربکس مکعبی  و موارد کاربرد آن در صنایع مختلف آشنا شوید

معرفی انواع گیربکس جرثقیل + کاربرد و ویژگی‌های آن

با انواع گیربکس های حلزونی و تفاوتهای آنها آشنا شوید