אורן קליין, קונלוג
אחת הבעיות העומדות בפני מהנדסי התכנון במערכות מדויקות הינה בעיית החזרתיות (REPITABILITY) כתוצאה של חופשים (BACKLASH) במערכת המכאנית. בעיות אלו משמעותיות יותר כאשר מדובר בתכנון מערכות עקיבה TILT/PAN שם כל סטייה בחלקי המעלה, מתפרשת באי דיוק משמעותי ככל שהנקודה אליה אנו מכוונים או עוקבים מתרחקת. גם במערכות RACK&PINION ישנה תמיד דילמה של היתרונות אל מול חוסר הדיוק בתנועה. ניתן היום לתכנן מנגנונים שונים של RACK&PINION המאפשרים הכנסת PRELOAD ונעילת החופשים ע”מ להקטין את החופש (BACKLASH) ולשפר את החזרתיות (REPITABILITY) אך לעולם לא נוכל להיפתר מבעיה זו לחלוטין.
חברת KAMO היפנית, מתמחה בייצור תמסורות שונות המבוססות על מערכת כדוריות או גלילים. שימוש בכדוריות ובגלילים מאפשר תנועה חלקה ובעלת חיכוך נמוך (חיכוך גלגול בלבד). בעזרת טכנולוגיה זו ניתן להגיע לערכי BACKLASH אפסיים!
חברת KAMO ממוקמת ביפן (Mitsukuri-cho, Toyota City, Aichi Prefecture) וקיימת מעל 30 שנה. במהלך השנים, רשמה חברת KAMO פטנטים שונים כגון גיר חלזוני כדורי, גיר כדורי ועוד.
TCG RING/ RUNNER
סדרה TCG הינה מערכת RACK&PINION ליניארית וRING&PINION מעגלית, בדיוק גבוהה ואפס חופש (BACKLASH NON). פס השיניים בנוי ע”ב פרופיל ציקלואידה שהיא למעשה צורה גיאומטרית המתארת את מסלולה של נקודה קבועה על גבי מעגל המתגלגל (ללא החלקה) על קו ישר. ע”י תיקון פרופיל השן והתאמה מושלמת בין הגלגל המניע לפס השיניים, וכמו כן, שימוש במסבים גלילים על הגלגל המניע, מתאפשרת תנועה רציפה, חלקה וכמובן ללא חיכוך.
מערכת TCG משלבת את יתרונות מערכת RACK&PINION כגון יכולת לנוע במהירות גבוהה ובמהלכים גדולים וכן קשיחות מכאנית עם יתרונות שניתן למצוא במערכת בורג כדורי כגון דיוק וחלקות תנועה וכל זאת, באופן שקט יותר.
ניתן להשתמש בסדרת TCG במערכות צריח מדויקות, קווי הזנה ארוכים ומערכות מדויקות אחרות.
המנגנון הנ”ל מונע צורך במנגנונים מורכבים בסגנון TWIN DRIVE ו DUALDRIVE (שניהם מנגנונים שנועדו לסגור חופשים במערכות RACK&PINION). המנגנונים הללו משתמשים בגלגלי שיניים אלכסוניים מיוחדים וכן במידה רבה של PRELOAD.
NONBACKLASH BALL REDUCER
חברת KAMO מייצרת גירים בעקרון פעולה כדורי, פרי פיתוחה, ומספר פטנטים נרשמו בנושא. בטווח המוצרים ניתן לקבל מגוון יחסים גדול מאוד בגדלים פיזיים קטנים, יחסית.ניתן למצוא גיר מסדרה BR בקוטר 50 מ”מ אורך 53 מ”מ (גוף בלבד, ללא צירים) ביחס העברה של 1:10 ולעומתו גיר מסדרה BBR בעל שתי דרגות בקוטר 160 מ”מ ואורך 140 מ”מ ביחס העברה של 1:2000. גירים כדוריים הם בעלי יתרון יחס גודל פיזי מול יחס העברה בדומה לגיר הרמוני, אך בשונה ממנו, ניתן לקבל מגוון גדול של יחסי העברה.
עקרון הפעולה של גיר כדורי שונה מהותית מעקרון הפעולה של גירים סטנדרטיים. גיר כדורי בנוי דסקות המעבירות את התנועה ביניהן בעזרת כדוריות כמו במסבים סטנדרטיים, כפי שמוסבר בהמשך.
באיור 1 ניתן לראות דסקה A שהינה דסקה סטאטית. עליה מונחת דסקה B הנעה במסלול קווי כמתנד ובתוכה מסתובב אקסצנטר (ציר שמרכז הסיבוב שלו מוסט ממרכז המעגל). התנועה בין הדסקה הסטאטית (דסקה A) לבין הדסקה בתנועה (דסקה B) ממוסבת ע”י כדוריות המתגלגלות ביניהן, בתנועה מעגלית, בתוך מסלול המוטבע בדסקות. יש קורלציה ישירה בין היסט האקסצנטר E וקוטר הקשתות.
הנעת דסקה B ע”י האקסצנטר בשילוב גלגול הכדוריות על הדסקה הסטאטית, “מצייר” על דסקה A מסלול אפיציקלואיד שהוא עקומה מישורית הנוצרת על ידי מסלול של נקודה קבועה על מעגל קטן, אשר מתגלגל (ללא החלקה) לאורכו של מעגל גדול יותר, מן הצד החיצוני שלו. על דסקה B נוצר המסלול ההופכי בצורת היפוציקלואיד שהוא עקומה מישורית הנוצרת על ידי מסלול של נקודה קבועה על מעגל קטן, אשר מתגלגל (ללא החלקה) לאורכו של מעגל גדול יותר, מן הצד הפנימי שלו. ההיפוציקלואיד שונה מעקומת הציקלואידה (הנוצרת מהתגלגלות מעגל לאורך קו ישר).
באיור 3 ניתן לראות את המסלולים המעובדים בדסקות וניתן להבחין שמספר הקשתות בדסקה A קטן ב 2 ממספר הקשתות בדסקה B. זהו יחס קבוע הנובע מהיחס המתמטי בין העקומות. היחס הזה נשמר גם כשמשנים את מספר הקשתות.
כפי שניתן לראות באיור 4, המסלולים מעובדים בדסקות לפי החוקיות שהוסברה ובין הדסקות מוכנסות כדוריות בהתאם למספר הקשתות. מספר הכדוריות יהיה תמיד אחד פחות מספר הקשתות בדסקה B (עליה יש מסלול היפוציקלואיד).
הפעלת תנועה סיבובית על ציר הכניסה מייצרת תנועת מתנד (אוסילטור) של דסקה B. תנועה זו מאלצת את הכדוריות להתגלגל ואלו מאלצות את דסקת המוצא (OUTPUT PLATE) להסתובב במהירות נמוכה מציר הכניסה.
יחס ההעברה של הגיר נקבע ע”י מספר הקשתות בדסקה המניעה (היפוציקלואיד). אם מספר הקשתות הוא N, יחס ההעברה יהיה 2/N .
גיר חלזוני כדורי
דגם נוסף של גיר כדורי הוא גיר חלזוני כדורי. ניתן להשתמש בגיר מסוג זה בשולחנות חלוקה מדויקים (INDEXER).
הגירים הללו מקנים נעילה עצמית מלאה ורמת חופש אפסית. התנועה חלקה ושקטה ובנצילות גבוהה, משמעותית, מגירים חלזוניים סטנדרטיים. עובדות אלו מאפשרות אף להשתמש במנוע קטן יותר ובמקרים בהם יש משוב בקרה מהצלחת עצמה, ניתן להשתמש במנוע עם גיר נוסף (פשוט ולא מדויק) ביניהם, ללא פגיעה בדיוק הסופי.
לסיכום,
נחשפתם פה לטכנולוגיה שונה מהטכנולוגיה המקובלת כיום, בתחום הגירים, ומאפשרת הרחבת אופקים וגמישות נוספת בתכנון מערכות מדויקות, בין אם הן ליניאריות ובין אם הן סיבוביות.
כל מוצרי חברת KAMO מיוצרים באיכות גבוהה וברמת אמינות גבוהה מאוד והושקעו בהם הרבה שנות פיתוח, הכל ברוח המוטו של החברה:
“Passionate in Dreams, Unrivaled in Skills, Generous in Heart”
