Mechanische aandrijvingen Acceptatie ... - ASSAG

Mechanische
aandrijvingen
D
at laatste is mede te danken
aan de toepassing van de technologie
in de ‘Evolvere’aandrijfsystemen
van het
Zwitserse Antriebstechnik Stefan Schoen
AG. (ASS AG). In januari 2003 heeft
ASS AG de activiteiten overgenomen van
Crown Gear dat de kroonwieltechnologie
had ontwikkeld. Hierdoor kon het leveringsprogramma
worden uitgebreid met
de Cylkro-kroonwieloverbrengingen. Het
‘Evolvere’-concept is door de Zwitsers
geïntroduceerd in 1998. De term
‘evolvere’ stamt uit het Latijn en
betekent letterlijk ‘zich ergens uit
ontwikkelen’ en ‘groeien uit iets
bestaands, een continue ontwikkeling,
waarbij alleen diegene bestaansrecht
hebben, die zich optimaal aan hun
omgeving weten aan te passen’. Voor
ASS AG betekent dit dat aandrijfsystemen
volledig volgens klantspecificaties
worden samengesteld uit zowel
bestaande componenten, als uit
speciale - zoals de kroonwieloverbrenging
- voor de klant geproduceerde
onderdelen (afbeelding 1). In Hengelo
bevindt zich een Nederlandse ASS AG
vestiging. Hier is tevens de productielocatie
van Norma BV gevestigd.
Behalve kroonwielen fabriceert Norma al
vijftig jaar precisiedelen en modules voor
de fijnmechanische industrie.
Uitvoering
Een Cylkro-overbrenging kent vele
uitvoeringsvarianten. Het meest gebruikelijk
is de haakse uitvoering met een
ashoek van 90°, waarbij zowel het
kroonwiel als het standaard evolvente
24
aüb n° 4 april 2005
marktfocus
Acceptatie
kroonwieltransmissies
groeit
Het kroonwiel mocht in het midden van de vorige eeuw geen nieuwtje meer zijn. Het duurde tot begin
jaren tachtig van dezelfde eeuw totdat een productierijpe en toepasbare technologie werd ontwikkeld.
Deze vaderlandse prestatie resulteerde in de Cylkro-overbrenging, die op dit moment wereldwijd in
uiteenlopende markten wordt toegepast. De acceptatie voor de kroonwieltransmissie groeit nog steeds.
Afbeelding 1. Het Zwitserse Antriebstechnik Stefan Schoen AG heeft na de overname
van de activiteiten van Crown Gear de kroonwieltechnologie geïntegreerd in haar
eigen levringsprogramma.
rondsel wordt uitgevoerd met een rechte
vertanding. Afhankelijk van de toepassing
of de constructie zijn alle ashoeken
van 0° tot circa 135° mogelijk (afbeelding
2). Eventueel kan worden gekozen voor
een schuine vertanding. Echter, deze
uitvoering wordt vaak gebruikt in
toepassingen met één (hoofd)draairichting.
In dat geval worden de geluidseigenschappen
voor de tandflank van de
meest gebruikte draairichting geoptimaliseerd,
wat echter van invloed is op de
eigenschappen van de minder of niet
belaste flank.
Vertanding
Bij de berekening van de overbrenging
wordt de vertandingsgeometrie in een zo
klein mogelijke behuizing ondergebracht,
zodat een zo hoog mogelijke

vermogensdichtheid ontstaat. De buitendiameter
van het kroonwiel is hier veelal
maatgevend. Door de voorgeschreven
overbrenging wordt daarna een inschatting
gemaakt van de rondselafmetingen.
Omdat de fabricagegereedschappen zijn
gebaseerd op specifieke rondselparameters
zoals moduul, tandental, profielverschuiving
en tandschuinte, wordt nu een
keuze gemaakt voor het te gebruiken
gereedschap voor de aanmaak van de
Cylkro-wielen. Hiertoe zijn inmiddels
zo’n honderdvijftig gereedschapsgeometrieën
beschikbaar. De sterkteberekening
kan nu ook worden doorgevoerd en met
de uitkomsten van deze berekeningen
wordt, mede dankzij 3D software, een
eerste voorstel gedaan aan de klant.
Om een goede vertandingskwaliteit te
realiseren, wordt gebruikgemaakt van
het afwikkelprincipe. Dit is een continu
verspaningsproces waarbij steekfouten
in de vertanding tot een minimum
worden beperkt. In bepaalde toepassingen
is het noodzakelijk om de vertanding
na het inzetharden na te bewerken
om aan voorgeschreven kwaliteitseisen
te voldoen. In dat geval is er behalve een
HSS-frees voor het voorvertanden, ook
een hardmetaalfrees nodig voor het
navertanden in gehard materiaal met
een hardheid van HRc 60. ASS levert deze
geharde wielen in een kwaliteit 6
volgens DIN. De productie en het toezicht
op de kwaliteit van de afwikkelgereedschappen
liggen volledig in handen van
Norma.
marktfocus
Omdat voor een aantal toepassingen de
geluidseisen dusdanig hoog zijn, is het
noodzakelijk om correcties aan te
brengen in de vertandingsgeometrie.
Deze correcties hebben een gunstige
uitwerking op de loopeigenschappen van
de overbrenging.
Productie
Bij de productie van de kroonwielen
speelt Norma een belangrijke rol. Norma
beschikt, naast alle gangbare bewerkingsmachines,
over Cylkro-vertandingsmachines.
Dit zijn in principe standaard
vertandingsmachines, die met speciale
software worden uitgerust. In enkele
gevallen is het ook noodzakelijk enige
aanpassingen aan de machine zelf door
te voeren, zodat de voor de vertanding
Afbeelding 3. De
productie van een
kroonwiel met een
buitendiameter
van 770 mm en
een ashoek van
62° bij Norma BV
in Hengelo.
Afbeelding 2. De Cylkro-kroonwieloverbrenging is afhankelijk van de
toepassing of van de constructie van alle ashoeken van 0° tot circa 135°.
benodigde machinebewegingen kunnen
worden uitgevoerd. Op dit moment
kunnen in Hengelo kroonwielen met een
maximale buitendiameter van 1100 mm
worden geproduceerd.
In afbeelding 3 is het productieproces te
zien van Cylkro-kroonwielen met een
buitendiameter van 770 mm en een
ashoek van 62°. De basisvorm van deze
kroonwielen is een gietstuk, dat op maat
wordt bewerkt. In verband met de
diameter van het kroonwiel wordt in dit
geval voor het vertanden gebruikgemaakt
van een losse-messen-frees. Om
een zo hoog mogelijke vertandingskwaliteit
van het te frezen werkstuk te realiseren
worden de messen zeer nauwkeurig
geproduceerd en vervolgens in
een standaard gereedschaplichaam
aüb n° 4 april 2005 25

Mechanische
aandrijvingen
gemonteerd. De kwaliteit van de
montage van de frees wordt gecontroleerd
op een 3D meetmachine.
Op dezelfde 3D meetmachine wordt ook
de vertandingskwaliteit gecontroleerd.
Hiervoor wordt een tandkuil gedefinieerd
door een raster van punten dat
wordt ingelezen in de 3D-meetbank. Van
elk punt wordt de ruimtelijke afwijking
bepaald, waarna de gemeten waarden
worden vergeleken met de theoretische
waarden. De nieuwe instellingen voor
de vertandingsmachine worden aan de
hand van de vastgestelde verschillen
door middel van een speciaal optimalisatieproces
berekend.
Voordelen
De voordelen van de Cylkro-overbrenging
zijn divers en verschillen per
toepassingsgebied. Het grootste voordeel
is het gebruik van een cilindrisch
rondsel. Deze kan in axiale richting vrij
over de vertanding bewegen. Enerzijds
26
aüb n° 4 april 2005
Afbeelding 4.
Deze niersteenverguizer
is dankzij
Cylkro-overbrengingen
met een 68° en
83° ashoek onder
elke willekeurige
hoek te verstellen.
marktfocus
vereenvoudigt en verkort dit de
montage omdat alleen het kroonwiel in
axiale richting moet worden afgesteld.
Anderzijds kan ook tijdens het gebruik
een axiale verplaatsing van het rondsel
door bijvoorbeeld warmteontwikkeling
probleemloos plaatsvinden. Een
fabrikant van liften maakt gebruik van
deze eigenschap in een systeem dat bij
uitval van de motor toelaat dat de liftdeuren
handmatig kunnen worden
geopend. Ook als de ashoek afwijkt van
90°, dan blijft deze eigenschap gehandhaafd.
Een Zwitserse producent van
medische apparatuur ontwikkelde
samen met ASS AG een constructie met
twee Cylkro-overbrengingen met een
ashoek van 68° en 83°, om een niersteenvergruizer
onder elke willekeurige hoek
te verstellen (afbeelding 4).
Een ander voordeel is de mogelijkheid om
grote overbrengingen in één trap te realiseren.
Een fabrikant van automatische
toegangsdeuren in gebouwen past een
systeem toe met een kroonwieloverbrenging
van 9.33, waarbij het rondsel met
drie tanden als een soort worm is
uitgevoerd. Deze worm is niet zelfremmend,
zodat de deuren ook bij
stroomuitval - belangrijk bij brand -
nog steeds met de hand kunnen
worden geopend.
De vereenvoudigde montage maakt
het ook mogelijk één lang rondsel
Afbeelding 5. De eenvoudige montage maakt
het bij onder andere walsaandrijvingen mogelijk
met een lang rondsel twee kroonwielen te
laten samenwerken.
met twee kroonwielen te laten samenwerken,
zoals in walsaandrijvingen
(afbeelding 5), of om meerdere rondsels
met één of twee kroonwielen tegelijk te
laten samenwerken. In het laatste geval
is er sprake van een differentieel. Een
Nederlandse producent van grondbewerkingsmachines
maakt gebruik van deze
differentieeltoepassing waarbij optimaal
wordt geprofiteerd van de tegen elkaar
wegvallende krachten.
Samenwerking
Samen met de universiteit Fribourg en
met klanten in de automobielindustrie,
worden diverse studies naar mogelijke
optimalisaties van de Cylkro-kroonwielvertanding
en de productie van kroonwielen
doorgevoerd. Hiervoor is aan de
universiteit een testopstelling ter beschikking
gesteld. Momenteel worden hier
onderzoeken gedaan naar de dynamische
eigenschappen van kroonwieloverbrengingen
die onder last functioneren.
Een andere vorm van samenwerking is
het verstrekken van licenties voor de
productie van Cylkro-kroonwielen. Het
gaat daarbij om grote series, waarvoor
het afwikkelfrezen niet de meest efficiënte
productiemethode is. Als alternatief
gaat het dan bijvoorbeeld om spuitgieten
of sinteren. Gespuitgiete
Cylkro-vertandingen komen vooral voor
in huishoudelijke apparaten, zoals elektrische
tandenborstels, keukenmachines
en dvd-spelers. Toepassingen van gesinterde
kroonwielen zijn met name te
vinden in handgereedschappen (haakse
slijper, delta-schuurmachine) en automotive-toepassingen
(schakelsysteem,
aandrijving in een verbrandingsmotor
van een scooter). ASS AG ziet de
toekomst met vertrouwen tegemoet en
stelt vast dat de Cylkro-technologie meer
en meer in de markt geïntegreerd raakt.
De grote diversiteit aan toepassingsmogelijkheden
toont aan dat de techniek
haar grenzen nog niet heeft bereikt.
v www.assag.ch
w yvonne.opdendries@assag.ch
S +31 (0)74 246 98 80