یکی از انواع گیربکس صنعتی، گیربکس هارمونیک درایو است که در سال 1955، برای اولین بار توسط والتر موتر ساخته شد. این تجهیزات با نام گیربکس موج کرنش و یا موج فشاری نیز شناخته میشوند که به دلیل برخورداری از طراحی خاص خود، در صنایع رباتیک، خطوط تولید ماشینآلات و مونتاژ، سروو موتورها، هوا فضا، دستگاههای CNC و غیره مورد استفاده واقع میشوند. هارمونیک درایو با مکانیزمی فشرده و کمحجم، فراهمکننده دقت بالا و نسبت کاهش قابل توجهی است. در ادامه به تعریف دقیق این تجهیزات میپردازیم، همچنین مروری بر مزایا و موارد مصرف آنها خواهیم داشت.
گیربکس هارمونیک درایو چیست؟
همانطور که اشاره کردیم، گیربکس هارمونیک درایو که با نام موج کرنش نیز شناخته میشود، از مکانیزمی بهره میبرد که بر اساس اصول چرخ دنده موج کرنش طراحی شده است. ساختار چرخ دنده این سیستم، با استفاده از اجزای انعطافپذیر، امکان انتقال گشتاور را با حداقل عکسالعمل فراهم میکند. این ویژگی، گیربکس هارمونیک درایو را از دیگر سیستمهای دندهای سنتی متمایز میسازد. در شرایطی که فضا و وزن اهمیت زیادی دارند، هارمونیک درایو گزینهای بسیار ایدهآل محسوب میشود. این گیربکس با کاهش دنده بالا در یک فضای فشرده، امکان عملکرد بهینه را فراهم مینماید.
اجزای اصلی هارمونیک درایو
به طور کلی، هارمونیک درایو از سه جزء اصلی تشکیل میشود که به عبارت زیر میباشند.
- مولد موج (Wave Generator)
- حلقه انعطافپذیر (Flexible Spline)
- حلقه دایرهای یا رینگ بیرونی (Circular Spline)
این اجزا به صورت یکپارچه عمل میکنند تا با کاهش دنده بالا، به روشی فشرده و مناسب برسند و در نتیجه، زمینهساز انتقال گشتاور با دقت بالا و واکنش کم میشوند.
مکانیزم گیربکس هارمونیک درایو چگونه است؟
موج مولد گیربکس هارمونیک درایو از دو بخش اصلی تشکیل میشود: بخش داخلی مولد که شامل یک بلبرینگ بیضیشکل است و بخش بیرونی که درون آن یک بلبرینگ انعطافپذیر قرار دارد. هنگام چرخش بلبرینگ بیضیشکل، دو طرف آن بهعنوان غلتک عمل کرده و باعث میشود که بلبرینگ بیرونی مولد موج به شکل بیضی درآید. این تغییر شکل به حلقه انعطافپذیر فشار وارد میکند. حلقه انعطافپذیر در لبه بیرونی و حلقه دایرهای در بخش درونی دارای دندانههایی هستند که با یکدیگر مشبک میشوند. درگیری دندانههای این دو حلقه در اثر چرخش بلبرینگ بیضیشکل اتفاق میافتد.
نکته قابل توجه این است که تعداد دندانههای حلقه انعطافپذیر کمتر از حلقه دایرهای بیرونی است و قطر کمتری دارد. به همین دلیل، برای جبران این کمبود، حلقه انعطافپذیر باید بهطور اندکی در خلاف جهت چرخش مولد موج حرکت کند. به عبارت دیگر، در صورتی که مولد موج در جهت عقربههای ساعت بچرخد و حلقه بیرونی ثابت باشد، حلقه انعطافپذیر در خلاف جهت عقربههای ساعت و با سرعتی کمتر حرکت خواهد کرد.
مزایا گیربکس بدون لقی هارمونیک
گیربکسهای هارمونیک درایو، به دلیل برخورداری از مزایایی که در ادامه به آن میپردازیم، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند.
بیشتر بخوانید: بررسی 4 دلیل اصلی لقی در گیربکس
- دقت بالا در کنترل موقعیت و حرکت .
- امکان دستیابی به نسبتهای کاهش بزرگ در طراحیهای فشرده.
- وزن سبک نسبت به سایر گیربکس ها
- عملکرد نرم و بدون لقی در انتقال گشتاور
- کاهش سر و صدا به دلیل طراحی بهینه.
- به دلیل برخورداری از ابعاد کوچک مناسب برای فضاهای محدود
- تحمل بارهای زیاد در شرایط مختلف کاری
نسبت تبدیل در سیستم هارمونیک درایو
تفاوت تعداد دندانههای حلقه منعطف و حلقه دایرهای ارتباط مستقیمی با نسبت تبدیل گیربکس هارمونیک درایو دارد. گیربکسهای موج فشاری تکمرحلهای، که به آنها تک استیج نیز گفته میشود، میتوانند نسبت تبدیل حداکثر 1:320 را ارائه دهند و به همین دلیل از اندازه کوچکتر، وزن کمتر و بازدهی بالاتری برخوردارند. در عوض، گیربکسهای هارمونیک چندمرحلهای یا مرکب قادرند نسبت تبدیلهای بسیار بالایی، تا 1:1,000,000، تولید کنند.
موارد کاربرد گیربکس هارمونیک
به طور کلی، از هارمونیک درایو در صنایعی که به دقت و کنترل بیشتری نیاز دارند، استفاده میشود که عبارتند از:
- صنایع هوافضایی
- ماشین چاپ
- تجهیزات پزشکی
- دستگاههای ناوبری
- رباتهای صنعتی
مواردی که به آنها پرداختیم، جزو مطالبی است که هر متخصصی در این زمینه باید با آن آشنایی کافی داشته باشد. در راستای بررسی مکانیزم گیربکس هارمونیک درایو، به مزایا و کاربردهای آن پرداختهایم. امیدواریم که با مطالعه این نوشته، اطلاعات کافی کسب کرده باشید.