Dr. Gorazd Hlebanja, univ. dipl. inž., University of Novo Mesto, FME, Slovenia and Podkrižnik, d. o. o., Nazarje, Slovenia;
Miha Erjavec, univ. dipl. inž., Luka Knez, univ. dipl. inž., Simon Kulovec, univ. dipl. inž., vsi Podkrižnik, d. o. o., Nazarje, Slovenia;
Prof. em. dr. Jože Hlebanja, univ. dipl. inž., University of Ljubljana, FME, Slovenia

Povzetek:
Za planocentrične zobniške prenosnike sta značilna visoka redukcija vhodne rotacijske hitrosti in veliko povečanje izhodnega navora v najmanjšem mogočem volumnu, zato so zanimivi za visokotehnološko industrijo. Predstavljena rešitev je zasnovana na S-obliki bokov zob in posebej fokusirana na robotsko industrijo. Zahtevane mehanske karakteristike prenosnika pomenijo striktne omejitve za sestavljeni proizvod, npr. največjo zračnost pod 1 kotno minuto oz. blizu nične zračnosti. Dodatna kvaliteta predstavljenega prenosnika pa je senzorika, ki je vgrajena opcijsko, na modularen način, zgolj z dodatnimi elementi. Tako je lahko prenosnik zgolj mehanski, lahko pa vsebuje absolutni rotacijski enkoder AksIM 2 firme RLS, ki posreduje točno izhodno pozicijo. Dodatno pa se lahko prigradi senzor izhodnega navora, ki je zasnovan kot posebna prirobnica z dovolj veliko torzijsko deformacijo, ki omogoča korekten signal. V ta namen je uporabljen ustrezen sistem merilnih lističev. Poznavanje lege in navora pa je podlaga za uporabo prenosnikov v sklepih rok v t. i. sodelujočih robotih ali pri adaptivnem krmiljenju.

Prenosnik iz tega članka je bil v osnovi zasnovan pred skoraj 30 leti z drugačnim ozobjem, t. i. paličnim ozobjem s cilindričnimi vdolbinami in ustreznimi izdolbinami. V tem prispevku je predstavljeno kinematsko delovanje bistveno izboljšanega prenosnika z drugačnim S-ozobjem in strukturo. Za namene testiranja zračnosti, histereze, kinematske napake, vibracij in obremenitvenih testov različnih prenosnikov – od tistih v razvoju do raznih na tržišču, npr. Spinea, Harmonic drive itd. – je bilo zgrajeno sofisticirano preizkuševališče. Rezultati testiranj so pripomogli k hitri konvergenci v razvoju. Vse bistvene komponente prototipov so bile izmerjene na CMM pred uporabo in po končanih trajnostnih preizkusih. Komponente so bile pregledane tudi na mikroskopu, kjer so se ugotavljale morebitne poškodbe.

Nujna pa je simulacija obnašanja prenosnika na osnovi toleranc. Sistem KissSoft je bil uporabljen za analizo vplivov toleranc, za kontaktno analizo in za vpliv toleranc ležajev in nosilcev. Ta analiza je pokazala na potrebo po parjenju zobnikov, tj. venca in planetnikov iz diametralnih tolerančnih mej – zgornja/spodnja ali spodnja/zgornja, po debelejših zobeh in povečani medosni razdalji. Kontaktna analiza razkriva potrebo po toplotno obdelanih legiranih jeklih. Vpliv kontaktnega tlaka na možno interferenco pa je zanemarljiv. Vpliv toleranc ležajev in ležišč ekscentra na skrajne lege planetnikov ob predvideni nominalni obremenitvi prenosnika pokaže na možne interference, kar vodi do konstrukcije zob z ustreznimi zaokrožitvami.

V tem primeru se je za KissSoftovo analizo uporabljala modificirana geometrija bokov zob, ki je omogočala računske postopke na osnovi korekcije evolventnih bokov v S-geometrijo. Zaradi omejene višine vrhov in vznožij je bila ta analiza dovolj natančna.

Ključne besede:
planocentrični prenosnik, zračnost, analiza toleranc, S-ozobje, senzor navora, senzor zaznavanja lege, preizkuševališče