Волновые редукторы, выпускаемые компанией Harmonic Drive (Германия), занимают заслуженное место на рынке высокопроизводительных решений для систем электропривода с высокими требованиями к параметрам. Отсутствие люфта, высокая точность передачи движения, компактность, наличие полого вала и высокая надежность позволяют применять волновые редукторы Harmonic Drive в самых разных областях техники. Среди типичных областей применения можно назвать привода высокоточных станков и обрабатывающих центров, промышленные и андроидные роботы, технологическое оборудование для различных отраслей промышленности, телекоммуникационное и оптическое оборудование, авиационную и космическую промышленность. Столь широкий спектр применений порождает большое разнообразие требований к предлагаемым решениям, как со стороны параметров на валу подключаемой нагрузки, так и в смысле внешних воздействий на привод. Для того чтобы успешно находить решения для широкого спектра задач, компания Harmonic Drive имеет в своем активе обширный каталог стандартных изделий и широкие возможности по их модификации.
Стандартные волновые редукторы Harmonic Drive представлены двумя большими группами, различающимися по конструкции. Установочные комплекты (Component Sets) отличаются тем, что поставляются не в виде готового, полностью собранного изделия, а в виде комплекта деталей волновой передачи, сборка которых в единое целое производится непосредственно в изделии заказчика. Такое решение позволяет оптимальным образом вписать волновой редуктор в изделие, обеспечивая минимальные габариты конструкции. В отличие от них волновые редукторы в исполнении «Модуль» (Unit) поставляются в полностью собранном виде и оснащены подшипниками на выходе и муфтой на входе. Применение этого исполнения позволяет во многих случаях ускорить разработку и упростить конструкцию конечного изделия за счет отсутствия необходимости установки дополнительных компонентов. Также имеется ряд моделей, выпускаемых в полностью закрытых корпусах, позволяющих надежно защитить редуктор при использовании его в составе механизмов.
Установочные комплекты выпускаются в нескольких сериях, которые несколько отличаются по конструкции и по ряду параметров. Основной, базовой серией является установочный комплект HFUC. Он выпускается в широком диапазоне габаритов: начиная с габарита 8 (диаметр ок. 30 мм) до габарита 100 (диаметр ок. 330 мм) с передаточными отношениями от 30 до 160. Доступный в этой серии диапазон габаритов, равно как и диапазон передаточных чисел, является самым широким среди установочных комплектов
Harmonic Drive. Допустимые выходные моменты, развиваемые редукторами HFUC в продолжительном режиме работы, составляют от 1,4 Нм (для габарита 8) до 5720 Нм (для габарита 10 0). В повторнократковременном режиме момент на выходе редукторов может достигать 9180 Нм (для габарита 100).
Постоянно ведущиеся работы по совершенствованию продукции и расширению модельного ряда позволили создать на основе установочного комплекта Harmonic Drive несколько серий редукторов, например CPL и CSG.
При создании серии установочных комплектов CPL во главу угла ставилась минимизация массы изделия при сохранении производительности. В результате массу удалось снизить на 50%, а момент инерции на 40% по сравнению с исходной серией HFUC. Полученная в результате серия облегченных редукторов находит широкое применение в приводах, используемых в авиации. Серия редукторов CSG создавалась, напротив, с намерением увеличить производительность редукторов при сохранении имеющихся габаритов. В результате длительные и кратковременные допустимые моменты для редукторов CSG были увеличены примерно на 30%.
Еще одна серия установочных комплектов – CSD имеет осевую длину, уменьшенную примерно на 50% по сравнению с базовой серией HFUC. При этом были принесены в жертву допустимые моменты (ниже на 40%) и жесткость по крутящему моменту (ниже на 1020%). Также необходимо отметить возможность установки полого вала больших диаметров (несколько меньше, чем в серии CPL). Серия редукторов HFUS имеет те же параметры производительности, что и серия HFUC, но отличается конструкцией гибкого кольца, позволяющей лучше передавать крутящий момент.
Волновые редукторы в модульном исполнении поставляются в сборе с выходным подшипником. Мощный подшипник с предварительным поджатием выдерживает большие изгибающие моменты и обеспечивает высокую жесткость на изгиб. Во многих случаях это делает ненужным установку дополнительного подшипника вне редуктора, что позволяет сэкономить средства и сделать конструкцию компактнее. Стандартно модульные волновые редукторы поставляются со смазкой на весь срок службы и таким образом не нуждаются в регулярной замене смазки.
Серия редукторов CPU производится в трех вариантах, которые отличаются способом исполнения входного вала. Показатели производительности остаются неизменными для всех исполнений. Исполнение CPUM предназначено для непосредственной установки на серводвигатели и позволяет получить максимально компактное решение для сборки двигателя с волновым редуктором. Вариант CPUH оснащен полым валом большого диаметра, позволяющим пропускать внутри кабели и провода для подключения устройств, расположенных на подвижной части системы, либо валы для приведения в движения следующих степеней подвижности сложных механизмов. В исполнении CPUS на входе редуктора установлен традиционный сплошной вал, позволяющий гибко использовать возможности волновых редукторов CPU в самых различных приводных системах. Редукторы CPU всех исполнений выпускаются в габаритах от 14 (диаметр 78 мм) до 58 (диаметр 255 мм) с передаточными числами от 30 до 160. Производительность редукторов CPU (длительные и кратковременные моменты) такие же, как у установочного комплекта HFUC, за исключением некоторых ограничений для исполнения CPUH, связанных с наличием дополнительных уплотнителей на полом валу.
Серии редукторов CSG и SHG выполнены на основе установочного комплекта повышенной производительности, благодаря чему их производительность выше на 30% по сравнению с серией CPU, а кроме того, они имеют увеличенный срок службы (на 40%). Серия SHG выпускается в одном габарите (65, диаметр 284 мм) и имеет полый вал большого диаметра. Серия CSG, напротив, выпускается в широком ряде габаритов: от 14 до 65 и не имеет полого вала.
Серия редукторов в модульном исполнении HFUC имеет в основе одноименный редукторный комплект. По сравнению с редукторами серии CPU имеет те же производительность и срок службы, однако выпускается в более широком диапазоне габаритов: от 14 до 100. Также необходимо отметить, что по причине использования другой конструкции подшипникового узла на выходе редуктора редукторы HFUC имеют меньшую жесткость на изгиб и допустимые значения осевых и радиальных нагрузок.
В рамках серии редукторов HFUS есть две модификации с упрощенной конструкцией, имеющих в своем составе только установочный комплект волнового редуктора и перекрестнороликовый выходной подшипник. Исполнение HFUS2SO имеет входной вал с муфтой. Исполнение HFUS2SH имеет полый вал большого диаметра. Производительность редукторов этой серии соответствует серии CPU.
Особняком от установочных комплектов и редукторов в модульном исполнении стоят корпусные редукторы. Основное отличие их конструкции – прочный металлический корпус. В производственной программе Harmonic Drive они представлены двумя сериями малогабаритных редукторов.
Серия PMG выпускается в четырех габаритах от 5 (диаметр 20 мм) до 14 (диаметр 50 мм) с редукциями от 50 до 110. Длительно допустимые моменты для этой серии редукторов составляют до 11 Нм. Выпускаются две модификации – с обычным валом на входе и для непосредственной установки на двигатель.
Серия редукторов CSF имеет более компактные корпуса и несколько более высокую производительность. В серию CSF входят модели шести габаритов от 3 до 14 с передаточными числами от 30 до 100. Конструкция моделей этой серии более разнообразна и включает в себя шесть исполнений, отличающихся конструкцией входного вала, выходного вала и присоединительного фланца. Именно корпусные редукторы используются совместно с малогабаритными двигателями постоянного и переменного тока для создания компактных и высокоточных сервоприводов.
Большое разнообразие применений волновых редукторов предполагает и существенное различие условий их эксплуатации, в том числе и рабочих диапазонов температур. Для работы при температурах, выходящих за рамки стандартных промышленных условий, требуется производить доработки конструкции, одной из которых является применение специальных сортов смазок. Для своих проектов в зависимости от условий работы и параметров механизма, компания Harmonic Drive использует как смазки, разработанные компаниямипартнерами (Kluber, Bechem), так и собственные разработки (SK1A, 4BNo2). Одним из недавно разработанных сортов смазок является FlexolubA1, рассчитанный на расширенный диапазон температур. Это консистентная смазка на основе полиолефина с добавлением литиевого мыла и специально разработанного комплекса присадок. Благодаря своему составу FlexolubA1 может успешно применяться при температурах от 40 до +120°С, что соответствует рабочему диапазону изделий для автомобильной промышленности. По сравнению с ранее использовавшимися смазками, FlexolubA1 обеспечивает повышение эффективности работы редуктора. Так, например, КПД редуктора CPU (20 габарит, редукция 100:1) увеличился на 6% при 20°С и на 15% при 40°С. Также, благодаря использованию новой смазки снижается пусковой момент редуктора и максимально допустимая скорость работы для исполнения редуктора с полым валом.
Широкий ассортимент волновых редукторов Harmonic Drive позволяет предложить решение для самых различных задач, требующих точных компактных и высокопроизводительных решений. Благодаря большому опыту работы компания Harmonic Drive обладает широкими возможностями гибкой адаптации приводов в самых сложных условиях, что является залогом надежной работы выбранного решения.
Олег Сергеев
Руководитель технического отдела
ЗАО «АВИТОН»
sergeev_o@aviton.spb.ru
http://www.aviton.spb.ru
(812) 7021001
<"