Die Torsionssteifigkeit – auch Verdrehsteifigkeit genannt – gibt an, wie widerstandsfähig das Getriebe gegen eine Verdrehung um die Längsachse ist. Ist eine hohe Torsionssteifigkeit gegeben, sind die bei Torsionsbeanspruchung auftretenden elastischen Verformungen äußerst gering. Das Ergebnis ist eine sehr hohe Präzision.
Ermittlung der Torsionssteifigkeit
Ermittelt wird die Torsionssteifigkeit, wie das Verdrehspiel, durch Abfahren der Hysterese. Die Abtriebswelle wird bei fixierter Antriebswelle mit einem Drehmoment belastet – erst steigend, dann fallend, dann wieder steigend. Anschließend wird im Bereich von 50-100 % des Nenndrehmoments die Steigung der Geraden am Ende der Hysteresekurve ermittelt. Diese Steigung entspricht der Verdrehsteifigkeit. Die Torsionssteifigkeit wird in Nm/arc.min angegeben. Je höher der Wert ist, desto präziser ist das Getriebe. Verdrehsteife Getriebe positionieren nicht nur extrem genau, sie ermöglichen auch höhere Beschleunigungsmomente, da dank der hohen Steifigkeit selbst bei hoher Dynamik kein Nachschwingen auftritt.
Die Torsionssteifigkeit bei kleinen Drehmomenten heißt Lost Motion. Es wird zunächst die komplette Hysteresekurve bis ±Nenndrehmoment erzeugt und dann der Wert für Lost Motion bei ±3 % auf der Mittellinie der Hysteresekurve abgelesen. Bei den Zykloidgetrieben von Nabtesco liegt der Lost-Motion-Wert durchschnittlich in einem sehr niedrigen Bereich von 0,3 bis 0,6 arc.min.
Zykloidgetriebe sind besonders torsionssteif
Die Torsionssteifigkeit hängt eng mit dem Getriebeprinzip zusammen. Die Zykloidgetriebetechnologie bietet hier entscheidende Vorteile. Ausschlaggebend sind vor allem die versetzt zueinander angeordneten Kurvenscheiben, die über die Rollen komplett im Eingriff sind. So wird die Kraft im Inneren gleichmäßig verteilt und gleichzeitig der Kraftfluss nach außen ins Gehäusematerial geleitet. Dadurch sind die Getriebe sehr steif.
Es gibt eine weitere Besonderheit bei Zykloidgetrieben: Steigt das Drehmoment, steigt auch die Steifigkeit. Die Steifigkeit reduziert die Elastizität im Getriebe, was zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades führt. Bei Zykloidgetrieben wird der Wirkungsgrad also bei zunehmender Belastung besser. Dies ist auch im Hystereseverlauf erkennbar: Die Steigung, die den Grad der Torsionssteifigkeit angibt, ist im oberen Drehmoment flacher und somit steifer und weniger elastisch.
Schnelles und präzises Positionieren ohne Nachschwingen
Die Kombination aus hoher Torsionssteifigkeit und geringem Hystereseverlust macht Zykloidgetriebe zur Idealbesetzung für hochdynamische Anwendungen, beispielsweise Servoapplikationen. Auch bei großen Geschwindigkeiten und hohen Traglasten garantieren die verdrehsteifen Getriebe ein schnelles und präzises Positionieren ganz ohne Nachschwingen.
Vorteile einer hohen Torsionssteifigkeit:
- Höchste Präzision
- Hohe Beschleunigungsmomente
- Große Traglasten
- Kein Nachschwingen
