Zykloidgetriebe versus Stirnradgetriebe
Stirnradgetriebe stellen in den meisten Fällen keine Konkurrenz zu Zykloidgetrieben dar – zu unterschiedlich sind die technischen Leistungsdaten, spezifischen Vorteile und typischen Einsatzgebiete. Dennoch gibt es einige Anwendungsfelder, in denen ein Umstieg von Stirnradgetrieben auf Zykloidgetriebe durchaus lohnend sein könnte. Dazu gehören zum Beispiel Schweißpositionierer, die Druckindustrie sowie Förderanlagen in der Verpackungstechnik und Lebensmittelindustrie, bei denen Stationen genau angefahren müssen oder ein intervallartiger Transport stattfindet.
Minimales Spiel über die gesamte Lebensdauer
Hohe Untersetzungen in kompakter Bauweise
Dynamisch dank geringer Massenträgheit
Zykloidgetriebe: Höchste Präzision bei allen Untersetzungsverhältnissen
Für Präzisionsanwendungen kommen Stirnradgetriebe aufgrund ihres höheren Getriebespiels nicht infrage. Hier sind Zykloidgetriebe klar im Vorteil. Mit einem Hystereseverlust von lediglich 0,5 bis max. 1 arcmin über die gesamte Lebensdauer stellen sie exakt ausgeführte Bewegungen sicher und positionieren hochpräzise. Das zweistufige Untersetzungsprinzip (Stirnradstufe und Exzenterstufe) ermöglicht höchste Präzision bis in die größten Untersetzungsverhältnisse.
Weiteres Plus: Zykloidgetriebe verfügen über einen großen Stufensprung von 1:40 oder noch höher. Selbst hohe Untersetzungen kommen mit nur zwei oder drei Getriebestufen aus. Bei Stirnrädern hingegen ist das übertragbare Moment durch den Zahneingriff begrenzt: In einer Stufe lassen sich nur sehr kleine Untersetzungen realisieren. Bei höheren Untersetzungen werden daher mehrere Getriebestufen benötigt. Das führt zu einer größeren Anzahl an Komponenten im Getriebe sowie zu einem erhöhten Platzbedarf. Der große Stufensprung der Zykloidgetriebe hat also gleich zwei Vorteile: eine kompaktere Bauweise und eine höhere Sicherheit. Die geringere Anzahl an Getriebestufen reduziert die Komplexität im Gesamtsystem und senkt die Fehleranfälligkeit auf ein Minimum.
Die sehr kompakte Bauweise ermöglicht es Anwendern, ihre Maschinen kleiner und leichter zu bauen. Das spart Bauraum und Ressourcen. Aufgrund ihres niedrigeren Massenträgheitsmoments lassen sich Zykloidgetriebe zudem schneller beschleunigen. Stirnradgetriebe sind zwar kostengünstiger, aber vor allem bei großen Drehmomenten und hohen Untersetzungen kann sich dieser Preisvorteil aufgrund der geringeren Leistungsdichte relativieren.
Übrigens: Auch Zykloidgetriebe haben eine Stirnradstufe. Diese befindet sich vor der Exzenterstufe und überträgt die Drehbewegung des Antriebs- bzw. Servomotors auf die Exzenterwellen. Das Spiel der Stirnräder fällt an dieser Stelle jedoch nicht ins Gewicht, da dieses durch die Zykloidstufe untersetzt wird.
Die Vorteile von Zykloidgetrieben gegenüber Stirnradgetrieben:
- Geringeres Spiel
- Höchste Präzision bei allen Untersetzungsverhältnissen
- Bessere Dynamik
- Geringere Massenträgheit
- Höhere Leistungsdichte (Drehmoment-Gewichtsverhältnis)
- Hohe Untersetzungen von 30:1 bis über 300:1 mit nur zwei oder drei Getriebestufen
- Kompaktere Bauweise
- Höhere Steifigkeit
- Geringeres Gewicht
Stirnradgetriebe
Stirnradgetriebe sind sehr einfach aufgebaut. Die Kraftübertragung erfolgt über gerad- oder schrägverzahnte Stirnräder auf parallelen Achsen, wobei auch mehrere Abtriebswellen möglich sind. Für höhere Untersetzungen werden mehrere Zahnräder und Wellen hintereinandergeschaltet. Das Spiel der einzelnen Stufen im Stirnradgetriebe summiert sich dabei auf, sodass Gesamtspiel der Getriebe immer weiter zunimmt. Zusätzlich verringert sich mit jeder weiteren Stufe der Wirkungsgrad der Stirnradgetriebe. Höhere Untersetzungen erfordern den Einsatz größerer Zahnräder. Das Modul (Größe eines Zahnrads) steigt und damit auch Größe und Gewicht des Getriebes. Mit jeder Stufe wechselt die Drehrichtung der Abtriebswelle.
Stirnradgetriebe zeichnen sich durch eine robuste Bauweise, einen hohen Wirkungsgrad und hohe Drehzahlen aus. Sie sind äußerst vielseitig einsetzbar und gehören zu den am weitesten verbreiteten Getriebeformen. Vor allem Applikationen mit hohen Anforderungen an die Belastbarkeit und Robustheit profitieren von den besonderen Eigenschaften der Stirnradgetriebe, beispielsweise Kräne, Baumaschinen oder Förderanlagen. In Turbinen und Propellern werden sie ebenfalls genutzt. Hier kommen die hohen Drehzahlen zum Tragen. Auch das Schaltgetriebe im Auto ist ein Stirnradgetriebe.
