Harmonijski prijenosnik

Harmonijski prijenosnik se sastoji od eliptičnog valnog generatora s kuglicama na obodu, fleksibilnog vodila koje na obodu ima utisnute zupce i cilindričnog šupljeg kućišta s unutarnjim ozubljenjem.

Presjek kroz harmonijski prijenosnik: 1. ulazno vratilo, 2. eliptični valni generator s kuglicama na obodu, 3. fleksibilno vodilo koje na obodu ima utisnute zupce, 4. cilindrično šuplje kućište s unutarnjim ozubljenjem, 5. izlazno vratilo, 6. kućište.

Plavo (vanjski krug): cilindrično šuplje kućište s unutarnjim ozubljenjem (nepomično),
Crveno (srednji fleksibilni krug): fleksibilno vodilo koje na obodu ima utisnute zupce (spojeno s izlaznim vratilom, što nije prikazano)
Zeleno (unutarnji ovalni dio): eliptični valni generator s kuglicama na obodu (spojen s ulaznim vratilom; unutarnji kuglični ležaj i vratilo nisu prikazani).

Harmonijski prijenosnik je posebna izvedba zupčastog prijenosnika koji se sve više upotrebljava u industrijskim robotima. Taj se mehanički prijenosnik neposredno veže za elektromotor koji ima veliku brzinu vrtnje (preko 1 000 okr/min). Harmonijski prijenosnik omogućuje smanjenje brzine vrtnje do 100 puta i pogodan je za ostvarivanje polaganog zakretanja izvršnoga dijela uz povećanje zakretnog momenta u zglobu.

Harmonijski prijenosnik se sastoji od:

• eliptičnog valnog generatora s kuglicama na obodu,
• fleksibilnog vodila koje na obodu ima utisnute zupce i
• cilindričnog šupljeg kućišta s unutarnjim ozubljenjem.

Šuplje je kučište, dakle, nepomični zupčanik unutarnjeg ozubljenja. Vratilo pogonskog motora priključuje se na eliptični valni generator, gonjeno se vratilo spaja s fleksibilnim vodilom, a cilindrično šuplje kučište je pričvršćeno za tijelo robota. Fleksibilno zupčasto vodilo izrađeno je od tankog elastičnog lima. Broj zubaca na vodilu z_f je manji od broja zubaca u kućištu z_k, jer je opseg eliptičnoga valnog generatora manji od opsega diobene kružnice nepomičnoga zupčanika unutatnjeg ozubljenja, pa je:

[math]\displaystyle{ z_f = z_k - 2 }[/math]

Pokretanjem motora započinje vrtnja eliptičnoga valnoga generatora koji, s pomoću kuglica, elastično deformira fleksibilno vodilo smješteno u šupljem kućištu s unutarnjim ozubljenjem. Na taj se način postiže da se određen broj zubaca fleksibilnoga vodila uzubljuje u međuzublja cilindričnog kućišta. Pri vrtnji je u zahvatu oko 20% zubaca fleksibilnoga vodila i cilindričnoga šupljega kućišta. Kada se eliptični valni generator okrene za jedan puni okret, flesibilno se vodilo zakrene za 2 zupca u suprotnome smjeru (vodilo s gonjenim vratilom vrti se u suprotnome smjeru od smjera vrtnje vratila elektromotora.

Prijenosni omjer je harmonijskoga prijenosnika:

[math]\displaystyle{ i = - \frac{n_u}{n_f} = - \frac{z_f}{z_k - z_f} }[/math]

Ako se uzme da je z_k = 202 i z_f = 200, dobiva se:

[math]\displaystyle{ i = - \frac{200}{202 - 200} = - 100 }[/math]

Harmonijski prijenosnik omogućuje velike prijenosne omjere, ima malu masu i zauzima malo mjesta.