Réducteur à entraînement harmonique / boîte de vitesses à générateur d'ondes de déformation 

Le terme académique pour l'entraînement harmonique est engrenage à onde de déformation ; sur la base de ses caractéristiques physiques, il peut également être appelé réducteur harmonique ou engrenage harmonique. Le principe de l'entraînement harmonique a été inventé par l'éminent inventeur américain C.W. Musser et a été appliqué en pratique au Japon en 1964. La société HONPINE a commencé à produire des réducteurs harmoniques en 2018 et a continuellement optimisé le profil de denture. À la fin du 20th siècle, la Chine a commencé à étudier les théories concernées et à s'engager dans la production industrielle. La caractéristique la plus importante du réducteur harmonique est qu'il se compose de seulement trois composants de base : un engrenage rigide, un engrenage flexible et un générateur d'ondes. Cela facilite la miniaturisation et la conception légère. En raison du grand nombre de dents impliquées dans le processus d'engrènement, il peut assurer une transmission de couple importante et un contrôle précis. Actuellement, il existe plus de 20 types de réducteurs harmoniques, avec une plage de couple de 1 Nm à 2000 Nm.

Réducteur à engrenages harmonique standard

Les réducteurs harmoniques standard constituent la catégorie la plus couramment utilisée et la plus largement appliquée parmi tous les types de réducteurs harmoniques. Les produits standard sont fabriqués et commercialisés en série, ce qui permet de maîtriser les coûts globaux et de garantir une précision stable. Cette grande catégorie comprend les séries FSG, FHG, FHD, FSD et FDS.

Entraînement harmonique à onde de déformation à bride

Les réducteurs harmoniques standard constituent la catégorie la plus couramment utilisée et la plus largement appliquée parmi tous les types de réducteurs harmoniques. Les produits standard sont fabriqués et commercialisés en série, ce qui permet de maîtriser les coûts globaux et de garantir une précision stable. Cette grande catégorie comprend les séries FSG, FHG, FHD, FSD et FDS.

Réducteur harmonique de grande taille

Les entraînements harmoniques extra-larges sont conçus et fabriqués pour les clients ayant des exigences particulières en matière de couple et de dimensions dans la gamme des réducteurs harmoniques. Ces réducteurs harmoniques offrent un couple plus élevé, une rigidité supérieure et une capacité de charge renforcée. Cette série comprend :

Modèles flexspline haute couple de type coupe : FCG-45-AJ, FCG-50-AJ, FCG-58-AJ, FCG-65-AJ;

Modèles flexspline haute couple de type chapeau : FHG-45-SJ, FHG-50-SJ, FHG-58-SJ, FHG-65-SJ;

Modèles flexspline haute couple de type chapeau avec structures étanches à grand arbre creux : FHG-45-AH, FHG-50-AH, FHG-58-AH, FHG-65-AH.

 

Mini engrenage harmonique

La série de mini entraînements harmoniques est conçue et fabriquée pour les clients ayant des exigences particulières en matière de compacité et de légèreté dans la famille des réducteurs à entraînement harmonique. Ces réducteurs présentent des dimensions plus petites, un poids plus léger et une haute précision. Cette série comprend la série CSF-mini avec structures flexspline de type coupe et la série SHD-mini avec structures flexspline de type chapeau. La série CSF-mini offre plusieurs configurations d'entrée/sortie, telles que l'entrée par arbre, l'entrée par alésage, la sortie par arbre et la sortie par bride. Actuellement, ces produits sont fabriqués et commercialisés en série avec une précision stable et fiable.

Qu'est-ce qu'un réducteur à entraînement harmonique ?

Structure d'un réducteur à entraînement harmonique

Un réducteur à entraînement harmonique se compose de trois composants principaux :

Circular Spline :
Un engrenage interne rigide avec deux dents de plus que le flexspline (par exemple, 102 dents contre 100 dents). Le profil de denture est généralement involute ou à double arc circulaire.
Flexspline :
Un composant métallique mince en forme de coupe avec des dents externes. Il est déformable élastiquement et capable de résister à des déformations cycliques répétées.
Wave Generator :
Une came elliptique ou polygonale combinée à un roulement flexible, qui entraîne le flexspline à se déformer périodiquement.

 

Principe de fonctionnement

Lorsque le générateur d'ondes tourne, il force le flexspline à se déformer d'une forme circulaire en une forme elliptique. Aux extrémités du grand axe, les dents du flexspline s'engrènent complètement avec celles du circular spline, tandis qu'aux extrémités du petit axe, les dents se désengagent.

À mesure que le générateur d'ondes continue de tourner, les zones d'engrènement entre le flexspline et le circular spline se déplacent continuellement, créant un effet de “transmission par différence de dents”. Cela entraîne une réduction de la vitesse de sortie.

Grâce à ce mécanisme unique, un réducteur à entraînement harmonique peut atteindre un rapport de réduction élevé à un seul étage allant de 1/30 à 1/320, tout en maintenant une précision de transmission extrêmement élevée (généralement inférieure à 1 minute d'arc d'erreur).

 

principe du réducteur à entraînement harmonique

Présentation du réducteur à entraînement harmonique HONPINE 

Cette vidéo fournit un bref aperçu des catégories de produits de réducteurs à entraînement harmonique HONPINE. Pour obtenir davantage de conseils de sélection, veuillez nous contacter afin d'obtenir le catalogue produit le plus complet.

Avantages du réducteur à entraînement harmonique

Les réducteurs harmoniques sont largement utilisés dans des secteurs tels que la robotique, les équipements CNC, les équipements médicaux, l'automatisation industrielle et les équipements pour semi-conducteurs en raison de leurs avantages tels que la haute précision, le faible jeu et la conception compacte. Cette section détaille les avantages des réducteurs harmoniques.

Haute précision & jeu nul

Les réducteurs à entraînement harmonique offrent une précision de positionnement exceptionnelle grâce à leur conception à jeu quasi nul. L'engrènement élastique unique entre le flexspline et le circular spline élimine le jeu mécanique, garantissant un contrôle précis du mouvement et une excellente répétabilité. Cela les rend idéaux pour les applications de haute précision telles que la robotique, les tables rotatives CNC et les équipements pour semi-conducteurs.
 

Densité de couple élevée

Les réducteurs à entraînement harmonique fournissent un couple de sortie remarquable par rapport à leur taille. Le mécanisme d'engrènement à dents multiples répartit la charge sur plusieurs dents simultanément, permettant une transmission de couple élevée dans un format compact. Cela améliore l'efficacité et les rend bien adaptés aux applications nécessitant un couple élevé dans un espace d'installation limité.

 avantages du réducteur à entraînement harmonique

Conception compacte & légère

Avec un rapport de réduction élevé obtenu en un seul étage, les réducteurs à entraînement harmonique offrent une solution nettement plus compacte et légère que les systèmes d'engrenages conventionnels. Leur conception peu encombrante permet une intégration plus facile dans les machines compactes et les articulations robotisées, réduisant la taille globale du système tout en maintenant de hautes performances.

Longue durée de vie
 

Conçus pour la durabilité et la fiabilité, les réducteurs à entraînement harmonique présentent une géométrie de denture optimisée et des matériaux de haute qualité qui garantissent une longue durée de fonctionnement. Les caractéristiques de transmission fluide et d'usure réduite minimisent les besoins de maintenance, permettant des performances constantes sur de longues périodes, même dans des conditions de fonctionnement exigeantes.

FAQ sur les réducteurs à engrenages harmoniques

Quelles sont les applications du réducteur à entraînement harmonique ?

Réducteurs à entraînement harmonique pour la robotique industrielle sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle de mouvement de haute précision où l'exactitude est la priorité absolue, suivie par la durée de vie, le rapport de transmission et le rendement. Ils sont couramment intégrés dans les articulations des robots telles que les épaules, les coudes et les poignets, permettant une précision élevée de repositionnement répétitif, un contrôle fluide de la trajectoire et un fonctionnement fiable à long terme dans des environnements industriels exigeants.

 

Réducteurs à entraînement harmonique pour les équipements de semi-conducteurs jouent un rôle essentiel dans les systèmes d'ultra-précision où la stabilité thermique est indispensable. Dans ces applications, le contrôle de l'élévation de température est la préoccupation principale, suivi par la précision et la durabilité. Ils sont largement utilisés dans les systèmes de manipulation, d'alignement et d'inspection des wafers afin de garantir des performances stables et de minimiser la dérive thermique susceptible d'affecter la précision de positionnement au niveau nanométrique.

 

Réducteurs à entraînement harmonique pour les machines CNC sont de plus en plus utilisés dans les tables rotatives, les têtes d'indexage et les systèmes d'usinage multi-axes où une haute précision et un jeu nul sont requis. Leur capacité à offrir un mouvement fluide, une grande précision de positionnement et une structure compacte en fait une solution idéale pour améliorer la qualité de surface et la constance d'usinage dans les applications CNC avancées.

 

Réducteurs à entraînement harmonique pour les robots collaboratifs sont conçus en mettant l'accent sur une construction légère, suivie par le rapport de transmission et l'efficacité en termes de coût. Ces caractéristiques leur permettent de répondre aux exigences des systèmes d'interaction homme-robot, en offrant une intégration compacte, un fonctionnement sûr et un contrôle de mouvement fluide tout en maintenant un coût abordable et une flexibilité pour diverses tâches industrielles.

 

Réducteurs à entraînement harmonique pour les robots humanoïdes deviennent de plus en plus importants à mesure que les systèmes robotiques exigent des mouvements plus naturels, semblables à ceux de l'humain, dans des structures complexes à articulations multiples. Leur taille compacte, leur densité de couple élevée et leurs caractéristiques de jeu nul en font une solution idéale pour des articulations telles que les épaules, les coudes, les poignets et les chevilles, permettant une coordination fluide des mouvements, une grande réactivité et des performances dynamiques stables dans les conceptions humanoïdes.

 

Réducteurs à entraînement harmonique pour les équipements médicaux sont largement utilisés dans les robots chirurgicaux, les systèmes d'imagerie et les dispositifs médicaux de précision où l'exactitude, la fluidité du mouvement et le faible niveau sonore sont essentiels. Leur capacité à fournir une haute précision de positionnement et un fonctionnement stable garantit des performances sûres et fiables dans des environnements médicaux sensibles, en particulier dans les applications de chirurgie mini-invasive.

 

Réducteurs à entraînement harmonique pour l'aérospatiale privilégient avant tout la fiabilité, suivie par la capacité de charge et la précision. Ils sont utilisés dans des systèmes exigeants tels que les mécanismes d'antenne satellite, les bras robotiques spatiaux et les actionneurs de commande de vol, où des performances stables doivent être maintenues dans des conditions extrêmes et sur de longs cycles d'exploitation.

 

Dans toutes ces applications,les réducteurs à entraînement harmonique offrent une combinaison unique de haute précision, de jeu nul, de conception compacte et de densité de couple élevée, ce qui en fait une solution clé dans les systèmes modernes avancés de contrôle de mouvement.

 

Réducteur harmonique utilisé dans l'automatisation des semi-conducteurs

Comment la technologie de réducteur harmonique de HONPINE a-t-elle posé les bases du développement des actionneurs à entraînement harmonique ?

Dans le domaine de la technologie des réducteurs harmoniques, HONPINE optimise en continu les performances de ses produits depuis qu'elle a développé avec succès son premier réducteur de précision à profil dentaire à double arc conjugué 3D en 2017.

 

Cette conception propriétaire de profil dentaire contribue à améliorer la précision de transmission, à prolonger la durée de vie et à réduire le bruit et les vibrations, tout en fournissant également une base technique solide pour la future intégration de capteurs de couple.

 

Actuellement, les réducteurs harmoniques HONPINE peuvent atteindre :

 

une précision de transmission inférieure à 40 arc-seconds,

un jeu inférieur à 10 arc-seconds,

et un maintien de la précision supérieur à 10,000 heures.

 

Tous les composants critiques subissent des processus de traitement thermique et de finition dure afin de garantir la cohérence du produit et sa fiabilité à long terme.

 

En outre, HONPINE a investi dans l'entreprise de capteurs de force à six axes Haibosen Technology, renforçant davantage ses capacités indépendantes de R&D et ses avantages de chaîne d'approvisionnement dans le domaine des « capteurs de couple intégrés au réducteur ».

Capacités avancées de fabrication et de contrôle qualitédes réducteurs à entraînement harmonique

En fabrication, HONPINE a introduit de multiples systèmes d'usinage et d'inspection de niveau international avancé.

 

Pour la fabrication des engrenages, un procédé de power skiving est adopté, permettant une précision des composants supérieure aux normes de Grade 5. Combiné à un système de contrôle qualité sur l'ensemble du processus — y compris des machines de mesure tridimensionnelle (CMM), des centres de mesure d'engrenages et des instruments de mesure de circularité — HONPINE garantit à la fois une ultra-haute précision et une capacité de production de masse stable.

 

Parallèlement, grâce à son système de R&D contrôlé de manière indépendante et à ses capacités d'intégration de la chaîne d'approvisionnement, HONPINE a réalisé le développement et la production en interne de la quasi-totalité des composants de base, à l'exception des seules matières premières de base telles que les puces, le cuivre et l'acier.

 

Pour différents scénarios d'application, notamment l'automatisation industrielle et les robots de service, HONPINE peut fournir des solutions personnalisées axées soit sur :

 

une capacité de charge élevée,

ou une conception légère,

 

répondant aux exigences des industries de la robotique et des équipements intelligents en matière de composants de transmission de précision sûrs, fiables et modulaires.

 

Grâce à des opérations de fabrication coordonnées entre ses bases de production de Suzhou et de Shanghai, les réducteurs harmoniques HONPINE ont atteint des spécifications produit et des normes de fabrication de premier plan dans l'industrie.