Reductor de accionamiento armónico / Caja de engranajes del generador de onda de deformación 

El término académico para harmonic drive es engranaje de onda de deformación; según sus características físicas, también puede llamarse reductor armónico o engranaje armónico. El principio del accionamiento armónico fue inventado por el destacado inventor estadounidense C.W. Musser y se puso en aplicación práctica en Japón en 1964. La empresa HONPINE comenzó a producir reductores armónicos en 2018 y ha optimizado continuamente el perfil del diente. A finales del siglo XX, China comenzó a investigar las teorías relacionadas y a participar en la producción industrial. La característica más significativa del reductor armónico es que consta de solo tres componentes básicos: un engranaje rígido, un engranaje flexible y un generador de onda. Esto facilita la miniaturización y el diseño ligero. Debido al gran número de dientes implicados en el proceso de engrane, puede lograr una transmisión de par significativa y un control preciso. Actualmente, hay más de 20 tipos de reductores armónicos, con un rango de par de 1 Nm a 2000 Nm.

Caja de engranajes de accionamiento armónico estándar

Los reductores armónicos estándar son la categoría más utilizada y de aplicación más amplia entre todos los tipos de reductores armónicos. Los productos estándar se producen y venden en masa, lo que da como resultado costos generales controlables y una precisión estable. Esta categoría principal incluye las series FSG, FHG, FHD, FSD y FDS.

Accionamiento armónico de onda de deformación con brida

Los reductores armónicos estándar son la categoría más utilizada y de aplicación más amplia entre todos los tipos de reductores armónicos. Los productos estándar se producen y venden en masa, lo que da como resultado costos generales controlables y una precisión estable. Esta categoría principal incluye las series FSG, FHG, FHD, FSD y FDS.

Caja de engranajes de accionamiento armónico grande

Los accionamientos armónicos extragrandes están diseñados y fabricados para clientes con requisitos especiales de par y tamaño dentro de la serie de reductores armónicos. Estos reductores armónicos ofrecen mayor par, mayor rigidez y una capacidad de carga más alta. Esta serie incluye:

Modelos de flexspline tipo copa de alto par: FCG-45-AJ, FCG-50-AJ, FCG-58-AJ, FCG-65-AJ;

Modelos de flexspline tipo sombrero de alto par: FHG-45-SJ, FHG-50-SJ, FHG-58-SJ, FHG-65-SJ;

Modelos de flexspline tipo sombrero de alto par con estructuras selladas de gran eje hueco: FHG-45-AH, FHG-50-AH, FHG-58-AH, FHG-65-AH.

 

Engranaje de accionamiento armónico mini

La serie de accionamientos armónicos micro está diseñada y fabricada para clientes con requisitos especiales de tamaño compacto y peso ligero dentro de la familia de reductores de accionamiento armónico. Estos reductores presentan dimensiones más pequeñas, menor peso y alta precisión. Esta serie incluye la serie CSF-mini con estructuras flexspline tipo copa y la serie SHD-mini con estructuras flexspline tipo sombrero. La serie CSF-mini ofrece múltiples configuraciones de entrada/salida, como entrada por eje, entrada por orificio, salida por eje y salida por brida. Actualmente, estos productos se producen y venden en masa con una precisión estable y fiable.

¿Qué es un reductor de accionamiento armónico?

Estructura de un reductor de accionamiento armónico

Un reductor de accionamiento armónico consta de tres componentes principales:

Corona circular:
Un engranaje interno rígido con dos dientes más que el flexspline (por ejemplo, 102 dientes frente a 100 dientes). El perfil del diente suele ser involuta o de doble arco circular.
Flexspline:
Un componente metálico de pared delgada con forma de copa y dientes externos. Es elásticamente deformable y capaz de soportar deformaciones cíclicas repetidas.
Generador de onda:
Una leva elíptica o poligonal combinada con un rodamiento flexible, que impulsa al flexspline a deformarse periódicamente.

 

Principio de funcionamiento

Cuando el generador de onda gira, obliga al flexspline a deformarse de una forma circular a una forma elíptica. En los extremos del eje mayor, los dientes del flexspline engranan completamente con los de la corona circular, mientras que en los extremos del eje menor, los dientes se desengranan.

A medida que el generador de onda continúa girando, las zonas de engrane entre el flexspline y la corona circular se desplazan continuamente, creando un efecto de “transmisión por diferencia de dientes”. Esto da como resultado una reducción de la velocidad de salida.

Gracias a este mecanismo único, un reductor de accionamiento armónico puede lograr una alta relación de reducción de una sola etapa de 1/30 a 1/320, manteniendo al mismo tiempo una precisión de transmisión extremadamente alta (normalmente inferior a 1 minuto de arco de error).

 

principio del reductor de accionamiento armónico

Introducción al reductor de accionamiento armónico HONPINE 

Este video ofrece una breve visión general de las categorías de productos de reductores de accionamiento armónico HONPINE. Para obtener más orientación sobre la selección, póngase en contacto con nosotros para obtener el catálogo de productos más completo.

Ventajas del reductor de accionamiento armónico

Los reductores armónicos se utilizan ampliamente en industrias como la robótica, los equipos CNC, los equipos médicos, la automatización industrial y los equipos de semiconductores debido a sus ventajas, como alta precisión, baja holgura y diseño compacto. Esta sección explica en detalle las ventajas de los reductores armónicos.

Alta precisión & holgura cero

Los reductores de accionamiento armónico ofrecen una precisión de posicionamiento excepcional gracias a su diseño de holgura casi nula. El exclusivo engrane elástico entre el flexspline y la corona circular elimina el juego mecánico, garantizando un control preciso del movimiento y una excelente repetibilidad. Esto los hace ideales para aplicaciones de alta precisión como robótica, mesas rotativas CNC y equipos de semiconductores.
 

Alta densidad de par

Los reductores de accionamiento armónico proporcionan una salida de par sobresaliente en relación con su tamaño. El mecanismo de engrane de múltiples dientes distribuye la carga entre varios dientes simultáneamente, lo que permite una alta transmisión de par en un formato compacto. Esto se traduce en una mayor eficiencia y los hace adecuados para aplicaciones que requieren alto par en un espacio de instalación limitado.

 ventajas del reductor de accionamiento armónico

Diseño compacto & ligero

Con una alta relación de reducción lograda en una sola etapa, los reductores de accionamiento armónico ofrecen una solución significativamente más compacta y ligera en comparación con los sistemas de engranajes convencionales. Su diseño que ahorra espacio permite una integración más sencilla en maquinaria compacta y articulaciones robóticas, reduciendo el tamaño total del sistema y manteniendo un alto rendimiento.

Larga vida útil
 

Diseñados para ofrecer durabilidad y fiabilidad, los reductores de accionamiento armónico cuentan con una geometría de dientes optimizada y materiales de alta calidad que garantizan una larga vida operativa. Las características de transmisión suave y desgaste reducido minimizan los requisitos de mantenimiento, permitiendo un rendimiento constante durante largos periodos, incluso en condiciones de funcionamiento exigentes.

Preguntas frecuentes sobre reductores de engranajes armónicos

¿Cuáles son las aplicaciones del reductor de accionamiento armónico?

Los reductores de accionamiento armónico para robótica industrial se utilizan ampliamente en sistemas de control de movimiento de alta precisión donde la exactitud es la máxima prioridad, seguida de la vida útil, la relación de transmisión y la eficiencia. Se integran comúnmente en articulaciones de robots como hombros, codos y muñecas, permitiendo una alta precisión de posicionamiento repetitivo, un control suave de la trayectoria y una operación fiable a largo plazo en entornos industriales exigentes.

 

Los reductores de accionamiento armónico para equipos de semiconductores desempeñan un papel fundamental en sistemas de ultraalta precisión donde la estabilidad térmica es esencial. En estas aplicaciones, el control del aumento de temperatura es la principal preocupación, seguido de la precisión y la durabilidad. Se utilizan ampliamente en sistemas de manipulación, alineación e inspección de obleas para garantizar un rendimiento estable y minimizar la deriva térmica que podría afectar la precisión de posicionamiento a nivel nanométrico.

 

Los reductores de accionamiento armónico para máquinas CNC se utilizan cada vez más en mesas rotativas, cabezales divisores y sistemas de mecanizado multieje donde se requieren alta precisión y juego cero. Su capacidad para proporcionar un movimiento suave, alta precisión de posicionamiento y una estructura compacta los hace ideales para mejorar la calidad de la superficie y la consistencia del mecanizado en aplicaciones avanzadas de CNC.

 

Los reductores de accionamiento armónico para robots colaborativos están diseñados con un enfoque en la construcción ligera, seguida de la relación de transmisión y la eficiencia de costos. Estas características les permiten cumplir con los requisitos de los sistemas de interacción humano-robot, proporcionando una integración compacta, una operación segura y un control de movimiento suave, al tiempo que mantienen la asequibilidad y la flexibilidad para diversas tareas industriales.

 

Los reductores de accionamiento armónico para robots humanoides están adquiriendo cada vez más importancia a medida que los sistemas robóticos requieren un movimiento más natural y similar al humano en estructuras complejas de múltiples articulaciones. Su tamaño compacto, alta densidad de par y características de juego cero los hacen ideales para articulaciones como hombros, codos, muñecas y tobillos, permitiendo una coordinación suave del movimiento, alta capacidad de respuesta y un rendimiento dinámico estable en diseños humanoides.

 

Los reductores de accionamiento armónico para equipos médicos se utilizan ampliamente en robots quirúrgicos, sistemas de imagen y dispositivos médicos de precisión donde la exactitud, el movimiento suave y el bajo nivel de ruido son esenciales. Su capacidad para proporcionar una alta precisión de posicionamiento y una operación estable garantiza un rendimiento seguro y fiable en entornos médicos sensibles, particularmente en aplicaciones quirúrgicas mínimamente invasivas.

 

Los reductores de accionamiento armónico para aplicaciones aeroespaciales priorizan la fiabilidad por encima de todo, seguida de la capacidad de carga y la precisión. Se utilizan en sistemas exigentes como mecanismos de antenas satelitales, brazos robóticos espaciales y actuadores de control de vuelo, donde debe mantenerse un rendimiento estable bajo condiciones extremas y ciclos de vida operativos prolongados.

 

En todas estas aplicaciones,los reductores de accionamiento armónico ofrecen una combinación única de alta precisión, juego cero, diseño compacto y alta densidad de par, lo que los convierte en una solución clave en los sistemas modernos avanzados de control de movimiento.

 

Reductor armónico utilizado en la automatización de semiconductores

¿Cómo ha sentado la tecnología de reductores armónicos de HONPINE las bases para el desarrollo de actuadores de accionamiento armónico?

En el campo de la tecnología de reductores armónicos, HONPINE ha optimizado continuamente el rendimiento de sus productos desde que desarrolló con éxito su primer reductor de precisión con perfil dentado conjugado 3D de doble arco en 2017.

 

Este diseño propietario de perfil dentado ayuda a mejorar la precisión de transmisión, prolongar la vida útil y reducir el ruido y la vibración, al tiempo que proporciona una sólida base técnica para la futura integración de sensores de par.

 

Actualmente, los reductores armónicos de HONPINE pueden lograr:

 

precisión de transmisión inferior a 40 segundos de arco,

juego inferior a 10 segundos de arco,

y retención de precisión superior a 10,000 horas.

 

Todos los componentes críticos se someten a procesos de tratamiento térmico y acabado duro para garantizar la consistencia del producto y la fiabilidad a largo plazo.

 

Además, HONPINE ha invertido en la empresa de sensores de fuerza de seis ejes Haibosen Technology, fortaleciendo aún más sus capacidades independientes de I&D y sus ventajas en la cadena de suministro en el campo de los “sensores de par integrados en el reductor”.

Capacidades avanzadas de fabricación y control de calidaddel reductor de accionamiento armónico

En fabricación, HONPINE ha introducido múltiples sistemas de mecanizado e inspección internacionalmente avanzados.

 

Para la fabricación de engranajes, se adopta un proceso de skiving de engranajes, que permite una precisión de los componentes superior a los estándares de Grado 5. Combinado con un sistema de control de calidad de proceso completo — incluyendo máquinas de medición por coordenadas (CMM), centros de medición de engranajes e instrumentos de medición de redondez — HONPINE garantiza tanto una precisión ultraalta como una capacidad de producción estable a gran escala.

 

Al mismo tiempo, respaldada por su sistema de I&D controlado de forma independiente y sus capacidades de integración de la cadena de suministro, HONPINE ha logrado el desarrollo y la producción internos de casi todos los componentes principales, excluyendo únicamente materias primas básicas como chips, cobre y acero.

 

Para diferentes escenarios de aplicación, incluyendo la automatización industrial y los robots de servicio, HONPINE puede proporcionar soluciones personalizadas centradas en:

 

alta capacidad de carga,

o diseño ligero,

 

satisfaciendo las demandas de las industrias de la robótica y los equipos inteligentes de componentes modulares de transmisión de precisión seguros, fiables y modulares.

 

Con operaciones de fabricación coordinadas en las bases de producción de Suzhou y Shanghái, los reductores armónicos de HONPINE han alcanzado especificaciones de producto y estándares de fabricación líderes en la industria.