Le réducteur à entraînement harmonique est un réducteur haute performance caractérisé par une structure compacte, un grand rapport de transmission, un poids léger, un jeu minimal et une grande précision de transmission. Il est largement utilisé dans des domaines de haute précision tels que la robotique industrielle, les équipements médicaux, l'aérospatiale et la fabrication intelligente. En tant que composant clé des robots industriels, ses performances influent directement sur la précision du contrôle des mouvements, la stabilité opérationnelle et l'efficacité énergétique. Le réducteur à entraînement harmonique de type haut-de-forme est développé à partir du réducteur harmonique conventionnel, avec une rigidité améliorée et une durée de vie prolongée.

1. Principaux avantages des réducteurs harmoniques

Les réducteurs harmoniques de haute qualité permettent une transmission de mouvement de haute précision, permettant aux robots de contrôler avec précision la position, la vitesse et la force lors d'opérations complexes, améliorant ainsi considérablement l'efficacité et la qualité des produits. Ses avantages incluent :

• Positionnement de haute précision : un jeu quasi nul garantit un contrôle précis

• Stabilité de mouvement supérieure : structure compacte avec une transmission fluide réduisant les vibrations et le bruit

• Efficacité énergétique et respect de l'environnement : conception optimisée réduisant la consommation d'énergie et améliorant l'efficacité

• Durée de vie prolongée : matériaux haute résistance et conception structurelle améliorant la durabilité et la fiabilité

2. Inconvénients des méthodes de fixation traditionnelles

Les réducteurs harmoniques traditionnels sont généralement fixés à l'aide de boulons sur la roue rigide. Cependant, lors d'une utilisation prolongée, les connexions boulonnées ont tendance à se desserrer, ce qui peut compromettre les performances du réducteur. Cela peut entraîner une défaillance de la connexion entre la roue rigide et le roulement à rouleaux croisés, réduisant ainsi la précision et la stabilité globales de la transmission.

3. Innovations structurelles du réducteur harmonique de type haut-de-forme

Pour pallier les limites des conceptions traditionnelles, le réducteur harmonique de type haut-de-forme a été développé. Ressemblant à un "haut-de-forme" en apparence, il intègre des innovations structurelles et matérielles complètes, offrant des améliorations significatives en termes de précision, capacité de charge et durée de vie.

A. Conception optimisée de la roue flexible

La roue flexible (flexspline) est un composant central d'un réducteur harmonique. Par rapport à la structure cylindrique à paroi mince traditionnelle, le type haut-de-forme a été optimisé comme suit :

• Conception de l'anneau flexible : le générateur d'ondes transmet la déformation via un anneau flexible plutôt que d'agir directement sur le corps de la coupe, réduisant ainsi les dommages par fatigue.

• Durée de vie prolongée : l'anneau flexible amortit les charges d'impact, améliorant la longévité dans des conditions de travail complexes

• Risque de dommage réduit : une distribution de contraintes plus uniforme sur la couronne dentée extérieure réduit l'usure des engrenages et la formation de fissures

B. Structure de fixation par anneau de support

Le type haut-de-forme adopte un anneau de support au lieu de la connexion traditionnelle par boulons sur la roue rigide, permettant une transmission plus précise et plus stable en augmentant la surface de contact avec le roulement à rouleaux croisés :

• Connexion plus serrée et stabilité améliorée

• Surface de contact plus grande améliorant la résistance aux chocs

• Assemblage simplifié et erreur d'installation réduite

C. Conception de roulement flexible à quatre points de contact

L'utilisation de roulements à quatre points de contact avec la roue flexible agrandit la zone de force et augmente la capacité de charge, permettant au réducteur de supporter des charges plus élevées dans un volume réduit. Cela répond aux exigences doubles de compacité et de rigidité dans la robotique de haute précision.

D. Structure de cavité élastomère

Une cavité remplie d'élastomère est intégrée dans la roue flexible :

• Fournit un amortissement et une réduction des vibrations, améliorant la résistance globale

• L'élastomère est injecté via une conception à trou traversant pour assurer une liaison étroite

• Permet un moulage synchrone de plusieurs pièces pour améliorer l'efficacité et la cohérence de fabrication

4. Structure simplifiée pour l'analyse des contraintes

Comme la bride inférieure de la roue flexible haut-de-forme est connectée à l'extrémité de sortie, elle est nettement plus épaisse que la section cylindrique, rendant la géométrie globale complexe. Pour faciliter l'analyse des contraintes (comme la méthode des éléments finis, FEM), la structure de la roue flexible est souvent simplifiée pour mieux identifier les concentrations de contraintes, les points de fatigue et les zones de contraintes critiques.

5. Applications et tendances de développement des entraînements harmoniques

Les réducteurs harmoniques de type haut-de-forme offrent des performances exceptionnelles dans les applications robotiques de haute précision, notamment dans :

• Robots collaboratifs (Cobots)

• Robots médicaux (chirurgie/rééducation)

• Équipements de fabrication de semi-conducteurs

• Systèmes d'inspection visuelle et d'assemblage automatisé

• Équipements aérospatiaux et de défense

Alors que l'industrie robotique évolue vers des systèmes de mouvement plus compacts, intelligents et précis, les réducteurs harmoniques de type haut-de-forme sont appelés à devenir une technologie de transmission clé pour l'avenir.