स्ट्रेन वेव गियरिंग

[[File:HarmonicDriveAni.gif|thumb|• Outer circle: circular spline (fixed)

• Middle circle: flex spline (attached to output shaft, not shown)

• Inner oval: wave generator (attached to input shaft; inner ball bearing and shaft, not shown)]] स्ट्रेन वेव गियरिंग (हार्मोनिक गियरिंग के रूप में भी जाना जाता है) एक प्रकार का यांत्रिक गियर सिस्टम है जो बाहरी दांतों के साथ एक लचीली पट्टी का उपयोग करता है, जो एक बाहरी पट्टी के गियर # बाहरी बनाम आंतरिक गियर दांतों के साथ संलग्न करने के लिए घूर्णन एलीपसे प्लग द्वारा विकृत होता है।

जर्मन कंपनी हार्मोनिक ड्राइव एसई ने उत्पाद नाम या पंजीकृत ट्रेडमार्क हार्मोनिक ड्राइव के तहत पहली श्रृंखला-निर्मित गियर का निर्माण किया।

स्ट्रेन वेव गियरिंग के पारंपरिक गियरिंग सिस्टम जैसे पेचदार गियर या ग्रहीय गियर पर कुछ फायदे हैं, जिनमें शामिल हैं:

एक छोटी मात्रा में उच्च गियर कटौती अनुपात संभव है (30: 1 से 320: 1 का अनुपात उसी स्थान पर संभव है जिसमें एपिकाइक्लिक गियरिंग आमतौर पर केवल 10: 1 अनुपात का उत्पादन करती है)।
 * नो बैकलैश (इंजीनियरिंग),
 * कॉम्पैक्टनेस और हल्के वजन,
 * उच्च गियर अनुपात,
 * एक मानक आवास के भीतर पुन: संयोजन योग्य अनुपात,
 * अच्छा संकल्प और उत्कृष्ट दोहराव (रैखिक प्रतिनिधित्व) जब जड़त्वीय भार को पुनर्स्थापित करते हैं,
 * उच्च टोक़ क्षमता,
 * समाक्षीय इनपुट और आउटपुट शाफ्ट।

नुकसान में कम टॉर्क वाले क्षेत्र में 'विंड-अप' (एक मरोड़ वाली स्प्रिंग रेट) की प्रवृत्ति शामिल है।

रोबोटिक्स में आमतौर पर स्ट्रेन वेव गियरिंग का उपयोग किया जाता है और एयरोस्पेस। यह गियर में कमी प्रदान कर सकता है लेकिन इसका उपयोग घूर्णी गति को बढ़ाने के लिए भी किया जा सकता है, या अंतर (यांत्रिक उपकरण) के लिए।

इतिहास
स्ट्रेन वेव गियरिंग (एसडब्ल्यूजी) की मूल अवधारणा वाल्टन मूसर | सी.डब्ल्यू द्वारा पेश की गई थी। 1957 के पेटेंट में मूसर जबकि वह यूनाइटेड शू मशीनरी कॉर्पोरेशन (USM) में सलाहकार थे। इसे पहली बार 1960 में USM Co. द्वारा और बाद में USM के लाइसेंस के तहत हसेगावा गियर वर्क्स द्वारा सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था। बाद में, हसेगावा गियर वर्क जापान में स्थित हार्मोनिक ड्राइव सिस्टम बन गया और यूएसएम कंपनी हार्मोनिक ड्राइव डिवीजन हार्मोनिक ड्राइव टेक्नोलॉजीज बन गया।

यांत्रिकी
स्ट्रेन वेव गियरिंग धातु की लोच का उपयोग करता है। तंत्र में तीन मूल घटक होते हैं: एक तरंग जनरेटर (2 / हरा), एक फ्लेक्स स्पलाइन (3 / लाल), और एक गोलाकार स्पलाइन (4 / नीला)। अधिक जटिल संस्करणों में एक चौथा घटक होता है जो आमतौर पर समग्र लंबाई को छोटा करने या छोटे व्यास के भीतर गियर की कमी को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन फिर भी समान मूल सिद्धांतों का पालन करता है।

तरंग जनरेटर दो अलग-अलग हिस्सों से बना होता है: एक अण्डाकार डिस्क जिसे तरंग जनरेटर प्लग कहा जाता है और एक बाहरी बॉल बेयरिंग। अण्डाकार प्लग को असर में डाला जाता है, असर को अण्डाकार आकार के अनुरूप बनाने के लिए मजबूर किया जाता है लेकिन फिर भी बाहरी असर के भीतर प्लग को घुमाने की अनुमति देता है।

फ्लेक्स स्पलाइन उथले कप के आकार की होती है। तख़्ता के किनारे बहुत पतले होते हैं, लेकिन नीचे अपेक्षाकृत कठोर होता है। इसका परिणाम पतली दीवार के कारण खुले सिरे पर दीवारों के महत्वपूर्ण लचीलेपन में होता है, और बंद पक्ष में कठोर रूप से सुरक्षित होने के लिए पर्याप्त कठोर होता है (उदाहरण के लिए शाफ्ट के लिए)। दांत रेडियल रूप से फ्लेक्स स्पलाइन के बाहर स्थित होते हैं। फ्लेक्स स्प्लाइन वेव जेनरेटर पर कसकर फिट बैठता है, ताकि जब वेव जेनरेटर प्लग को घुमाया जाए, तो फ्लेक्स स्प्लाइन एक घूमने वाले दीर्घवृत्त के आकार में विकृत हो जाए और बॉल बेयरिंग के बाहरी अण्डाकार रिंग पर न फिसले। बॉल बेयरिंग फ्लेक्स स्पलाइन को स्वतंत्र रूप से वेव जनरेटर के शाफ्ट में घूमने देता है।

वृत्ताकार तख़्ता एक कठोर वृत्ताकार वलय है जिसके अंदर दाँत होते हैं। फ्लेक्स स्पलाइन और वेव जेनरेटर को सर्कुलर स्पलाइन के अंदर रखा जाता है, फ्लेक्स स्पलाइन और सर्कुलर स्पलाइन के दांतों को मेश करता है। क्योंकि फ्लेक्स स्पलाइन एक अण्डाकार आकार में विकृत होती है, इसके दांत वास्तव में फ्लेक्स स्पलाइन के विपरीत दिशा में दो क्षेत्रों में सर्कुलर स्पलाइन के दांतों के साथ जुड़ते हैं (दीर्घवृत्त के प्रमुख अक्ष पर स्थित)।

मान लें कि तरंग जनरेटर इनपुट रोटेशन है। जैसे ही वेव जेनरेटर प्लग घूमता है, फ्लेक्स स्पलाइन दांत जो सर्कुलर स्पलाइन के साथ मेश होते हैं, धीरे-धीरे स्थिति बदलते हैं। फ्लेक्स स्पलाइन के दीर्घवृत्त का प्रमुख अक्ष तरंग जनरेटर के साथ घूमता है, इसलिए वे बिंदु जहां दांत जाल केंद्र बिंदु के चारों ओर घूमते हैं, तरंग जनरेटर के शाफ्ट के समान दर पर। स्ट्रेन वेव गियर के डिजाइन की कुंजी यह है कि सर्कुलर स्पलाइन की तुलना में फ्लेक्स स्पलाइन पर कम दांत होते हैं (अक्सर उदाहरण के लिए दो कम)। इसका मतलब यह है कि तरंग जनरेटर के प्रत्येक पूर्ण घुमाव के लिए, लचीली पट्टी को वृत्ताकार पट्टी के सापेक्ष थोड़ी सी मात्रा (इस उदाहरण में दो दांत) को घुमाने की आवश्यकता होगी। इस प्रकार तरंग जनरेटर की रोटेशन क्रिया के परिणामस्वरूप विपरीत दिशा में फ्लेक्स स्पलाइन का बहुत धीमा घुमाव होता है।

स्ट्रेन वेव गियरिंग मैकेनिज्म के लिए, गियरिंग रिडक्शन रेशियो की गणना प्रत्येक गियर पर दांतों की संख्या से की जा सकती है, इसी तरह एक साइक्लोइडल ड्राइव के लिए:


 * $$R = \frac {\text{flex spline teeth} - \text{circular spline teeth}} {\text{flex spline teeth}}, \quad -1 < R < 0$$

ध्यान दें कि कटौती अनुपात के व्युत्क्रम को कभी-कभी उसी वाक्यांश और प्रतीक के साथ भी संदर्भित किया जाता है।

उदाहरण के लिए, अगर सर्कुलर स्पलाइन पर 202 दांत हैं और फ्लेक्स स्प्लाइन पर 200 दांत हैं, तो रिडक्शन अनुपात है (200 − 202)/200 = −0.01

इस प्रकार फ्लेक्स स्पलाइन 1/100 तरंग जनरेटर प्लग की गति और विपरीत दिशा में घूमती है। दांतों की संख्या को बदलकर अलग-अलग कमी अनुपात निर्धारित किए जाते हैं। यह या तो तंत्र के व्यास को बदलकर या अलग-अलग दांतों के आकार को बदलकर और इसके आकार और वजन को संरक्षित करके प्राप्त किया जा सकता है। किसी दिए गए कॉन्फ़िगरेशन के लिए संभावित गियर अनुपात की सीमा दांत के आकार की सीमा तक सीमित है।

यह कटौती अनुपात उस कॉन्फ़िगरेशन पर लागू होता है जहां सर्कुलर स्पलाइन तय होती है, वेव जनरेटर इनपुट और फ्लेक्सिबल स्पलाइन आउटपुट। यदि वृत्ताकार तख़्ता भी घूमता है, तो निम्नलिखित संबंध तीन भागों के घूर्णी वेगों के बीच होता है:
 * $$\omega_{FS} = R \omega_{WG} + (1 - R) \omega_{CS}$$

इस पर ध्यान दें $$R$$ नकारात्मक और छोटा है।

उपयोग के उदाहरण
लूनर रोविंग व्हीकल के विद्युत चालित पहियों में स्ट्रेन वेव गियर्स शामिल थे। इसके अलावा, स्काईलैब पर सौर पैनलों को तैनात करने के लिए उपयोग किए जाने वाले विंच को स्ट्रेन वेव गियर्स का उपयोग करके संचालित किया गया था।

यह भी देखें

 * निडेक-शिंपो अमेरिका कॉर्पोरेशन
 * साइक्लोइडल ड्राइव
 * पेरिस्टाल्टिक पम्प

बाहरी संबंध

 * Explanation of the principles behind strain wave gearing (Youtube)
 * Harmonic drive function demonstration (Youtube)