産業用ロボットは、現代の産業時代における輝く真珠であり、現代の企業生産の効率的な道筋を照らし、工業生産プロセスのコスト削減と効率向上を継続的に推進します。産業用ロボットに超人的な能力を与え、その効率的な動作を支えているものは何でしょうか？これは、何層もの復号化を必要とする複雑なシステムです。
今日は、産業用ロボットの中核コンポーネントの 1 つである高調波減速機について見てみましょう。ハーモニック減速機は人間の関節系と同様の役割を果たし、産業用ロボットの効果的な動作と精密な制御を実現するための中核部品です。ハーモニック減速機は、ハーモニックギヤドライブの通称です。ハーモニックギア伝動装置は、実際には減速と加速の両方に使用できますが、その伝達比が大きい (通常 50 ～ 160) ため、産業用ロボット、CNC 工作機械、その他の電気機械製品の減速によく使用され、一般にハーモニック減速機と呼ばれます。
人体の構造において、関節系は骨と骨をつなぐ部分であり、人間がさまざまな柔軟な動きや動作を可能にしています。関節システムは、筋肉の作用を受けて骨を回転させたり動かしたりすることで、人体が歩く、走る、重量挙げなどの複雑な動作を実行できるようにします。関節システムは、人間の動作中の伝達と減速の役割を果たし、人体がさまざまなタスクを効率的に完了できるようにします。
同様に、高調波減速機は産業用ロボットでも同様の役割を果たします。ロボットの「関節システム」に相当し、ロボットのさまざまなコンポーネントを接続し、ロボットが高精度かつ効率的に動作や動作を完了できるようにします。人間の関節システムが骨の回転と動きを実現するのと同じように、ハーモニック減速機は正確な減速伝達を提供し、産業用ロボットが正確に位置決め、組み立て、効率的に移動できるようにします。ハーモニック減速機のコンパクトな構造と高いトルク伝達能力は、人間の関節システムの柔軟性と強度と同様に、ロボットがさまざまな作業環境に適応し、さまざまなタスクを処理できるようにします。
ハーモニック リデューサーは主に、リジッド ホイール、フレキシブル ホイール、ハーモニック ジェネレーターという 3 つの基本コンポーネントで構成されています。リジッドホイール、フレキシブルホイール、ハーモニックジェネレーターのいずれか 1 つを任意に固定し、他の 2 つのコンポーネントを入力 (アクティブ) に接続し、もう 1 つを出力 (パッシブ) として使用して減速または加速を実現できます。
1. 円形スプライン: 一定の歯数を持つ滑らかな金属ディスク。リジッドホイールは通常、フレキシブルギヤの外歯と噛み合い、トルクを伝達し、減速機の出力剛性を高める役割を果たします。
2. フレックススプライン: フレキシブルギアは、ハーモニック減速機の中心コンポーネントの 1 つで、軟質金属または弾性材料で作られています。通常、歯数が固定されていない波形歯車です。フレキシブルギアは、力の作用下で弾性変形することができ、トルクを伝達し、減速を達成するために使用されます。
3. ウェーブ ジェネレーター: ハーモニック リデューサーの変形を生成する重要なコンポーネント。 1 つまたは複数の偏心シャフト、カム、ローラーで構成されます。入力軸が回転すると、ハーモニックジェネレーターのカムやローラーが周期的に変形し、フレキシブルギヤの波紋がねじれて変形します。
これら 3 つの基本コンポーネントを組み合わせると、どのようにして可変速度が生成されるのでしょうか?ハーモニックリデューサーの構造と動作原理については、シーソー遊具を例にして説明します。
公園でシーソーで遊んでいると想像してみてください。シーソーは 2 枚のボードで構成されており、1 つのボードには自分が座る席があり、もう 1 つのボードには友達が座る席があります。あなたの目標は、シーソーを通じて相互に力を伝達し、お互いが上昇または下降できるようにすることです。
1. フレキシブルギアはシーソーのようなものです。ハーモニック減速機では、フレキシブルギアはシーソーのように機能します。シーソーの板のように柔らかい素材でできています。入力軸と出力軸にはフレキシブルギヤが接続されており、入力軸の動力を出力軸に伝達します。
2. 剛性ホイールは友人のようなものです。ハーモニック リデューサーでは、剛性ホイールは別のボードに座っている友人のようなものです。剛性ホイールは、固定数の歯を備えたディスク-状の金属コンポーネントです。あなたと友達がシーソーの両端に座っているのと同じように、フレキシブルギアの外側の歯と噛み合います。
3. ハーモニックジェネレーターはアクションのようなものです。ハーモニックジェネレーターはシーソーのアクションのようなものです。あなたと友達がシーソーの動きを交互に上下させると、高調波発生器のカムとローラーによって引き起こされる変形と同様に、シーソーは周期的に変形します。
高調波発生器を使用してフレキシブル ギアの周期的な変形を誘発することにより、フレキシブル ギアの形状が周期的に変化し、剛性ホイールの内歯と噛み合います。これにより、ハーモニック減速機が入力軸から出力軸への減速とトルク伝達を行うのと同じように、シーソーに対する自分の動作（ハーモニックジェネレーターの変形）が相手（フレキシブルギヤ）に伝わり、シーソーのバランスと動力伝達が実現します。
ハーモニック減速機では、ハーモニックジェネレーターによって生成される変形により、フレキシブルギアの形状が周期的に変化し、剛性ホイールの内歯と噛み合います。これにより、入力軸の回転運動（モーターの速度など）がフレキシブルギヤに伝達され、フレキシブルギヤとリジッドホイールの噛み合いにより出力軸の減速とトルク伝達が行われます。あなたや友達のシーソー上の動作が力の伝達と伝達を実現するのと同じように、この変形と噛み合いのプロセスによって力の伝達と伝達が実現されます。
ハーモニック減速機の可変速原理は、ハーモニックジェネレータが発生する周期的な変形によりフレキシブルギアの形状を変化させ、入力軸から出力軸へのトルク伝達と変速効果を実現します。
産業用ロボットにおける高調波減速機の役割は、産業用ロボットにおいて重要な役割を果たしているため、過小評価することはできません。
1. 正確な減速伝達
産業用ロボットは、正確な作業タスクを達成するために、高精度の動作と位置の制御を必要とします。{0}ハーモニック減速機は高精度の伝達特性を備えており、正確な減速比を提供できるため、ロボットの動作がよりスムーズかつ正確になります。-
2. 高いトルク伝達能力
産業用ロボットは通常、大きな負荷とトルクを処理する必要があります。ハーモニック減速機は、比較的小さな体積と重量で高いトルク伝達能力を達成でき、ロボットにさまざまなタスクを完了するのに十分なパワーを与えます。
3. コンパクトな構造
通常、産業用ロボットのスペースは限られており、コンパクトな伝達装置が必要です。高調波減速機はコンパクトな構造で占有スペースが少なく、産業用ロボットの設計にさらなる柔軟性と自由度をもたらします。