נוחות לא הייתה שיקול בעדיפות ראשונה בפיתוח תמסורות (gearheads) בעבר, אך ה-Koaxdrive של maxon motor רושם עתה פרק חדש ו”שקט עד כדי לחישה”. לראשונה זמינה עתה תמסורת ממוזערת ביותר, מאוד עוצמתית אך גם שקטה ביותרבעבר, התעשייה התייחסה לדרישות השוק במונחים מסורתיים למדי, עם פתרונות המבוססים כללית על תמסורות פלנטריות סטנדרטיות שעברו שינויים. לדוגמה, מהירות הכניסה לגיר מצד המנוע נבנה תוך שימוש בגלגלים פלנטריים פלסטיים, ומהירות כניסה נמוכה, אשר פגעו קשות בביצועים. במקרים אחדים נעשה שימוש בתמסורת חלזונית (worm) או היברידית.
תמסורת היברידית – השילוב של תמסורת חלזונית בצד המנוע כשבהמשכה תמסורת spur או פלנטרית – שיקפו את החיסרון של נצילות נמוכה בהילוך החילזון והיו אחראים ברוב המקרים על הנצילות הנמוכה של המערכת כולה.
אולם, ביישומים רבים, כגון אפליקציות רפואיות בהם משתמשים באופן ישיר על החולה או בסביבתו הקרובה, דורשים את שני הדברים – כלומר ביצועים גבוהים ופעולה שקטה.
maxon motor זיהתה דרישה זו של השוק ונקטה בגישה שונה לחלוטין. התוצאה של היוזמה הפיתוחית שלה הייתה מערכת תמסורת עצמאית – ה-Koaxdrive.
Koaxdrive פירושו “הילוכים קואקסיאליים” אשר כמו בהילוכים פלנטריים יש סידור פנימי של ציר כניסה ויציאה משותף.
מהיבט התכנון, ה-Koaxdrive הוא שילוב של הילוכי חילזון ופלנטריים.
maxon motor הצליחה לשלב את היתרונות והמאפיינים המיוחדים של שני המרכיבים. אין את השפעת השילוב של ההילוכים החלזוניים (האופייניים לשיני הילוכים ישרים), שהיא אחת הסיבות העיקריות שתמסורת חלזונית היא תמסורת רועשת. החומרים שנבחרו עבור החילזון וגלגל החילזון פועלים יפה יחדיו במובן זה. המאפיינים של סוג ההילוכים הפלנטריים יוצרים תכונות גיאומטריות מצוינות, כלומר תכנון מאוד קומפקטי וחלוקת כוח אופטימלית בתוך התמסורת.
ה-Koaxdrive מתוכנן בעיקרון כתמסורת פלנטרית עם גלגל שמש וכמה פלנטות מסביב בתוך הטבעת של הגיר.
במקום השמש שמים חילזון שמפעיל את הפלנטות, בתוך הטבעת של הגיר.
אחד האתגרים שנצבו בפני מקסון היה כיצד לפתור את בעיית cogging התמסורת החלזונית והטבעת של הגיר הנמצאים ב-90 מעלות ביניהם. הפיתרון שלנו היה להציב את הגלגלים הפלנטריים בסידור מתוחכם, לתת להם זווית הטיה ולהעמיד אותם בזווית כלפי כיוון התנועה. דבר זה יצר את זווית 90 מעלות הנדרשת לציר, כאשר הוא שולב עם זווית ההטיה של החילזון. לחילזון מיסבים משלו הבלתי-תלויים במנוע, והם בנויים למהירויות גבוהת. מומנט המנוע מועבר לתמסורת דרך מצמד שפותח לאחרונה ושתוכנן עבור קשיחות פיתולית גבוהה, חיי שרות ארוכים והעברה במהירויות גבוהות למרות הממדים הקטנים. לתכנון שלנו גם יתרונות נוספים:
1.ממשק פשוט; כל המנועים ניתנים להרכבה על התמסורת בצורה זהה.
2.רעידות נמוכות; כל התנודות בוטלו.
3.ביטול הצימוד התרמי; חלקי המנוע וההילוכים מופרדים פיזית, ובכך מקטינים את ההעברה התרמית מהמנוע לראש ההילוכים.
המסבים הנפרדים של החילזון מאפשרים מהירויות גבוהות (בנוסף לספיגת כוחות ציריים חזקים). התוצאה היא שה-Koaxdrive של maxon motor רץ כמעט ללא רעש בכלל אפילו במהירויות מבוא של עד 8000 סל”ד.
התכנון של השלב הקואקסיאלי כמודול סגור פירושו שניתן לשלב או לכלול את ה-Koaxdrive עם שלבים פלנטריים נוספים. לכן גרסאות שונות ומבחר רב של יחסי העברה מכסים תחום יישומים נרחב.
ראה גם איור 4
מאפיינים/נתוני מפתח/ערכים ספציפיים
פליטת רעש
סוגיה מרכזית ומקור קבוע לדאגות במהלך כל תהליך הפיתוח היה כיצד להקטין את רעש הפעולה, מאחר שהמטרה הייתה שהמפעילים המצוידים ב-Koaxdrive ינועו בשקט, בדיסקרטיות ומבלי לגרום להפרעות מיותרות. התוצאות היו מאוד מרשימות מהבחינה הזו, מאחר שהפעולה השקטה ורמות צפיפות הרעש הן מצוינות, גם עומס מקסימלי ובמהירויות כניסה גבוהות. במחקרים השוואתיים של כמעט כל התמסורות הקיימות שמתוארים כ”שקטים” ו-”נמוכי-רעש”, ה-Koaxdrive KD 32 של maxon motor קיבל את הציונים הטובים ביותר.
ראה גם איור 3
חיי שירות
אף תחת עומסים כבדים, ל-Koaxdrive אורך חיים טיפוסי של מעל 1,000 שעות (מבוסס על: מהירות מרבית מותרת בצד ההנעה, מומנט פיתול פוטנציאלי מרבי במוצא, עומס עבודה קבוע בכיוון הסיבוב).
נצילות
רמת הנצילות של הילוכי החילזון מוערכת גבוהה מאוד. היא תלויה במספר השלבים של החילזון ומתבטאת כדלהלן:
הילוך שלישי (i=11): 85%
הילוך שני (i=17): 75%
הילוך ראשון (i=33): 75%
יש לנצילות הכוללת של ההילוכים קשר ישיר לשלבים הפלנטריים בהמשך, והיא נמצאת בין כ-80% (i=11) ו-55% (i=1091). רמת הנצילות הגבוהה פירושה שהתמסורות יכולות לפעול גם במהלך אחורי, כלומר לא דרך נעילה עצמית.
קשיחות
תכנון ה-Koaxdrive ניתן לתיאור כגמיש וחסין להשפעות חיצוניות. הוא משיג את אותן התוצאות כמו ההילוכים הרגילים הפלנטרים ממשפחת ה-GP32.
*הכתבה נמסרה באדיבות חברת אלקטרונדארט.
