reduksiyon2Son yüzyılda gelişen yüksek teknoloji ve uygulamalarının en yoğun görüldüğü alanlar, robotik ve uzay teknolojileri olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu iki alanda son yıllarda yapılan çalışmalar hız kazanırken, yeni teknoloji arayışları da devam etmektedir. Her yeni teknolojik gelişme, yeni ihtiyaçları doğururken uluslararası arenada sürekli gelişen ve birikerek büyüyen bir bilgi havuzu oluşmaktadır.

Her yeni çalışma ve geliştirilen her teknoloji endüstrinin her alanında yeni kapılar açmakta ve bu bilgi ağı kümülatif bir şekilde her geçen gün katlanarak artmaktadır. Yapılan bir araştırma, sadece geçen yüzyılda bilimin ortaya koyduğu bilgi birikiminin, insanlık tarihinin başından bu yana oluşan bilgi birikimine eş değer olduğunu göstermekte, bunun daha da ilginç olan tarafı ise bu gelişme yükselen bir ivmeyle devam etmektedir. Avusturalyalı akademisyen Dr. Michele Bruniges’in yaptığı araştırmaya göre, insanlık tarihinden bugüne kadar oluşturulmuş bu bilgi birikimi, günümüzde her 18 ayda bir katlanarak artıyor. Bu bize gösteriyor ki önümüzdeki yüzyılda bu ivme daha da artış göstererek çok daha kısa zamanlarda katlanarak artacak ve bu bilgi birikimi, endüstrinin her alanında inanılmaz gelişmelere yol açacak.
Sürekli artan bu bilgi ve gelişen teknolojiler yüzyıllardır kullanılan redüksiyon sistemlerinde de gelişmeler olmasını kaçınılmaz kılmıştır. Konvansiyonel redüksiyon sistemleriyle çözüme ulaşmayan problemler bu alanda da yeni teknolojiler gelişmesi ihtiyacını doğurmuştur. Bu gelişmelere göz atmadan önce isterseniz redüksiyon kavramını biraz açalım.

Dilimize redüksiyon ismiyle yerleşmiş bu kavram İngilizce ‘reduce’ yani azaltmak(düşürmek) fiilinden gelmektedir. Bu sistemlerde temel amaç da zaten motordan veya eyleyiciden sağlanan hızı düşürmektir. Aynı zamanda hızın düştüğü oranda torku (gücü) artırmaktır. En basit ifadeyle 1000 devir/dakika hız ile dönen bir motorun ucuna 10 dişe sahip bir dişli bağlanarak, bu dişliyle birlikte çalışacak düzende 100 dişe sahip bir dişli bağlanır ve bu dişliden çıkış alınırsa; bu dişlinin hızı 10 kat azalarak 100 devir/dakika hızla döner ve motorun gücü 10 kat artmış olur. Redüksiyon sistemleri bu
sonuca göre, ihtiyaç duyulan prosese göre hız düşürmek için kullanılabileceği gibi genel olarak gücü artırmak için kullanılır. Konvansiyonel redüksiyon sistemleriyle diğer bir deyişle redüktörlerle günlük hayatta en çok karşılaştığımız alan herhalde otomobillerdeki vites kutularıdır. Sanayi tabiriyle şanzıman olarak da karşımıza çıkan bu sistem bildiğiniz üzere motordan tekerlere güç aktarılırken kademeli olarak hız ve gücü dengeleyen bir sistemdir. Krank milinden alınan hareketi farklı çevrim oranları ile tekerlere aktararak aracın ihtiyacına göre farklı güç/hız oranları üretmektedir.

Ancak konvansiyonel redüksiyon sistemleri, gelişen teknolojilerle karşılaşılan problemlere cevap veremez hale gelmiştir. Özellikle uzay teknolojileri ve robotik alanda ihtiyaç duyulan çevrim
oranlarını konvansiyonel redüksiyon sistemleri ile karşılamak için hem çok büyük hacimler hem de çok ağır sistemler gerekmektedir. Bunun yanında konvansiyonel dişli sistemleri yapısı itibariyle dişli boşluğuna sahiptirler. Bu boşluk hassas sistemlerde ve tekrarlanabilirliğin çok önemli olduğu yerlerde hiç de istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle, daha küçük hacimlerde ve çok daha hafif sistemlerle yüksek güç, yüksek çözünürlük ve boşluksuz bir yapı ihtiyacı, araştırmacılar ve bilim adamlarını yeni nesil redüksiyon sistemleri geliştirme üzerine yoğunlaştırmıştır.

reduksiyon3Bu çalışmalar neticesinde geliştirilen Strain Wave Drive ve Cycloidal Drive teknolojisi dikkat çekmektedir.

Strain Wave Drive (Harmonic Drive)
NASA’nın aya gitme projesi için araştırmalar yaptığı yıllarda, uzayda çalışması gereken birredüktör arayışı esnasında 1957 yılında Clarence Walton Musser tarafından icat edilmiştir. Temel üç ana parçadan oluşan bu sistem çok küçük hacimlerde sağladığı yüksek çevrim oranı ve hafifliğiyle ön plana çıkarken aynı zamanda neredeyse sıfır boşluklu (zero backlash) yapısıyla tamda istenen özellikleri karşılayan bir alternatif olarak kullanılmaya başlanmıştır. 2000’li yılların başından itibaren ihtiyaç duyulan alanların artması, bu teknolojiyi yeniden gündeme getirmiş ve Almanya merkezli bir firma üretimi ile yaygınlaşarak bu firmanın ismiyle özdeşleşmiş ve literatüre bu isimle geçmiştir:
Harmonic Drive.

Bugün endüstrinin birçok alanında yaygın olarak kullanılan bu teknoloji özellikle robotik teknolojilerin neredeyse olmazsa olmazı konumundadır.
Konvansiyonel dişli sistemlerinden çok farklı bir çalışma prensibi olan bu teknoloji, en içte dalga jeneratörü olarak adlandırılan elips yapıdaki formu ve dışındaki yine elips formu kazanmış özel rulmanı sayesinde bardak biçimindeki dış yüzeyine diş açılmış, esnek dişli olarak adlandırılan diğer parçanın içine yerleştirilerek bu malzemenin esneklik özelliğinden faydalanılarak elips bir form kazandırılır. En dışta rijit dişli adıyla adlandırılan iç yüzeyine diş açılmış parçanın içine geçirilerek tamamlanan sistemde, elips yapı itibariyle esnek dişlinin sahip olduğu sadece birkaç dişli rijit dişlinin dişlerine temas ederek harmonik bir hareketle çok yüksek çevrim oranları elde edilebilir.

Teknik bir dille bu farkı karşılaştıracak olursak;
Konvansiyonel dişli sistemlerde çevrim oranı Z2/Z1 formülüyle yani iki dişlinin diş sayılarının birbirine oranı ile bulunurken, Harmonic Drive çevrim oranı (Rijit Dişli Diş Sayısı – Esnek Dişli Diş Sayısı)/Esnek Dişli Sayısı olarak hesaplanır ki bu da esnek dişlinin diş sayısının yarısı demektir. Bu demek oluyor ki konvansiyonel sistemlerde 100 dişliye sahip bir dişli ile en fazla 10 çevrim oranı elde edilebilirken, bu teknolojiyle 100 dişliye sahip bir esnek dişliyle 50 çevrim oranı elde edilebilmektedir. Üstelik çok küçük bir hacim ve çok hafif bir sistemle, bunun yanında getirdiği boşluksuz bir yapı avantajı da cabası.

Cycloidal Drive
(Sikloid Dişli Redüktör)
Harmonic Drive teknolojisinin getirdiği devrim niteliğindeki gelişme redüksiyon sistemler üzerinde araştırmacıların ufkunu genişleterek bunun daha da geliştirilebileceği inancını kazandırmıştır. Bu
inançla devam eden çalışmalar alışılmışın dışına çıkılarak farklı yöntemlerle redüksiyonlar sağlanabileceğini göstermiştir. Sikloid Dişli Redüktörler de bunun sonucunda icat edilmiş yeni nesil
redüksiyon sistemleridir.

Harmonic Drive’a benzer mantıkta yine harmonik hareketi doğrusal dönme hareketine çevirerek redüksiyon sağlanan bu sistemin yapısı Harmonic Drive ’dan çok farklıdır.

4 temel parçadan oluşan bu sistemde de giriş mili krank miline benzer şekilde merkez kaçıklığına sahip bir mil ile tahrik verilen sistemde papatyaya benzer sikloid dişli harmonik bir harekete sahiptir ve miller etrafında adeta kayarak dönmektedir. Bu sayede giriş mili, sikloid dişlinin diş sayısı kadar turunu tamamladığı durumda, sikloid dişli 1 tur dönmektedir. Böylece sikloid dişlinin diş sayısı kadar çevrim oranı sağlanmaktadır. Bu sayede çok küçük hacimlerde çok yüksek çevrim oranları sağlanabilmektedir. Örnek verecek olursak; 9cm çapında ve 3 cm genişliğinde bir hacimde 1090 kata kadar çevrim oranı sağlanmaktadır.

Her geçen gün artan bilgi birikimi ve gelişen teknolojilerle gelecekte bizi nasıl sistemlerin beklediğini tahmin etmek gerçekten çok güç. Önemli olan bu bilgi birikiminin insanlığın faydasına
kullanılacak yüksek teknoloji geliştirmede kullanılması ve daha da önemlisi bizlerin bu teknolojileri milli gelişimimize katkı sağlayacak şekilde kendi teknolojilerimizde kullanarak yüksek teknolojiyi
ülkemizde yaygınlaştırmaktır.