Getriebe mit selbstregulierendem Verzahnungssystem, schräg verzahnter Eingangsstufe und verändertem Aufbau
Planetengetriebe neu gedacht
Konstrukteure von Robotik- und Automationslösungen stehen vor der Wahl: Zykloid- oder Planetengetriebe? In den letzten Jahrzehnten lautete die Antwort häufig Zykloidgetriebe. Doch die Planetengetriebe haben aufgeholt und zeigen sich mittlerweile in vielerlei Hinsicht vorteilhaft. Das Hamelner Unternehmen Melior Motion produziert mit seiner PSC-Reihe sehr präzise, leise sowie langlebige Antriebseinheiten.
Bild: Melior Motion GmbHDass Antriebslösungen mit Planetenrädern wenig präzise sind, ist ein altes Vorurteil. Mit der Entwicklung der PSC-Reihe will Melior Motion zeigen, dass das nicht mehr zutrifft.
Bild: Melior Motion GmbH
Verglichen mit Zykloidgetrieben sind die Getriebe des Unternehmens präziser. Konkret bedeutet das: Sie haben ein Verdrehspiel von 0,1 Winkelminute und ein Lost Motion von 0,6 Winkelminute. Die meisten Zykloidgetriebe können mit einem Verdrehspiel von 1 Winkelminute aufwarten, die PSC-Getriebe sind also bis zu zehn Mal präziser. Ihren Ursprung hat diese hohe Genauigkeit in der konischen Verzahnung der zweiten Stufe. Diese drückt die Zähne der Planetenräder ineinander und sorgt für die Spielfreiheit des Getriebes.
Selbstregulierendes Verzahnungssystem
Die hohe Präzision hat vor allem einen Ursprung: das selbstregulierende Verzahnungssystem. Dieser Federmechanismus sorgt für die lebenslange Spielfreiheit. Er kompensiert die Abnutzung der Zahnflanken und vermeidet aufwendiges Nachjustieren samt damit verbundenem Stillstand der Maschinen. Auch nach längerer Nutzungsdauer bleibt das Getriebe präzise wie zu Beginn.
Und auch wenn die hohe Genauigkeit gar nicht für jede Anwendung zwingend notwendig ist, ist doch die Präzision das Aushängeschild eines jeden Roboters. Zumal, wenn der Roboter auch nach mehreren tausend Stunden Betriebsdauer noch ebenso genau arbeitet wie zu Beginn. Mit den PSC-Getrieben sind 20.000 oder je nach Einsatzfall auch mehr Betriebsstunden ohne Präzisionsverlust möglich. Ein Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent und ein niedriges Losbrechmoment sorgen für große Energieeffizienz. Die Getriebetemperatur bleibt auf durchgängig niedrigem Niveau - in der Folge haben Verschleißteile und Schmierstoffe eine längere Lebensdauer.
Bild: Melior Motion GmbHSchräg verzahnte Eingangsstufe
In einigen Branchen wie der Medizintechnik kommt es nicht allein auf die Präzision, sondern auch auf eine geringe Lautstärke an. Im Behandlungsraum oder OP-Saal werden Geräusche ganz anders wahrgenommen als in einer riesigen Produktionshalle. Für das Wohlbefinden der Patientinnen und Patienten ist eine ruhige Umgebung wichtig. Und auch in puncto Arbeitssicherheit sind leise Getriebe im Vorteil. Die PSC-Getriebe macht die schräg verzahnte Eingangsstufe besonders geräuscharm im Betrieb. Mit einem Laufgeräusch von weniger als 65dB(A) macht das insbesondere bei Anwendungen mit mehreren Getrieben einen Unterschied.
Hand in Hand mit der geringen Lautstärke geht die Vibrationsarmut. Diese ist zum einen in der sehr präzise laufenden Evolventenverzahnung, die alle Planetengetriebe gemein haben, begründet. Sie ermöglicht eine effiziente Rollbewegung. Zykloidsysteme, die auf einer Gleitbewegung mit versetzten rotierenden Nocken beruhen, verursachen mehr Vibrationen und Verschleiß. Zum anderen geht die Vibrationsarmut ebenfalls auf die schräg verzahnte Eingangsstufe, die Besonderheit der PSC-Getriebe, zurück: Bei hohen Drehzahlen ist ein ruhiger und gleichmäßiger Lauf gegeben. Relevant ist das wiederum nicht nur im medizinischen Bereich, sondern z.B. auch bei Drehtischen von Werkzeugmaschinen.
Veränderter Aufbau
Ein geringes Losbrechmoment bedeutet eine gute Kontrollierbarkeit für den Anwender. Und zwar besonders während der Anlaufphase und bei niedrigen Drehzahlen. Die PSC-Systeme haben ein zusätzliches Element, das das Losbrechmoment weiter verringert. Vor dem Planetengetriebe befindet sich eine Stirnradstufe, bestehend aus nur einem einzelnen Ritzel und einem Zahnrad. Beide sind schräg verzahnt. Da im ersten Schritt nur wenige Komponenten bewegt werden, entsteht eine große Übersetzung von bis zu 16:1 in der ersten Stufe. Bei Getrieben mit geringem Losbrechmoment kann der Antriebsmotor kleiner ausgelegt werden.
Der Motor der Antriebe ist aus der Mitte gerückt. Was bei Hohlwellengetrieben ohnehin notwendig ist, nutzt Melior Motion auch für seine Vollwellengetriebe. Der veränderte Aufbau lässt eine weitaus flexiblere Planung zu. Konstrukteure können - wenn gewünscht - die Anlage oder den Roboter um das Getriebe herum bauen. Die erweiterten Möglichkeiten kommen also besonders zum Tragen, wenn Ingenieure die Getriebe möglichst früh in ihre Planungen einbeziehen.
Konstrukteure von Robotik- und Automationslösungen stehen vor der Wahl: Zykloid- oder Planetengetriebe? In den letzten Jahrzehnten lautete die Antwort häufig Zykloidgetriebe. Doch die Planetengetriebe haben aufgeholt und zeigen sich mittlerweile in vielerlei Hinsicht vorteilhaft. Das Hamelner Unternehmen Melior Motion produziert mit seiner PSC-Reihe sehr präzise, leise sowie langlebige Antriebseinheiten.
Bild: Melior Motion GmbHDass Antriebslösungen mit Planetenrädern wenig präzise sind, ist ein altes Vorurteil. Mit der Entwicklung der PSC-Reihe will Melior Motion zeigen, dass das nicht mehr zutrifft.Bild: Melior Motion GmbH
Verglichen mit Zykloidgetrieben sind die Getriebe des Unternehmens präziser. Konkret bedeutet das: Sie haben ein Verdrehspiel von 0,1 Winkelminute und ein Lost Motion von 0,6 Winkelminute. Die meisten Zykloidgetriebe können mit einem Verdrehspiel von 1 Winkelminute aufwarten, die PSC-Getriebe sind also bis zu zehn Mal präziser. Ihren Ursprung hat diese hohe Genauigkeit in der konischen Verzahnung der zweiten Stufe. Diese drückt die Zähne der Planetenräder ineinander und sorgt für die Spielfreiheit des Getriebes.
Melior Motion GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 (November) 2021 - 29.10.21.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
