Präzisionsgetriebe für hochdynamische Anwendungen

Hochdynamische Anwendungen stellen hohe Anforderungen an die eingesetzten Präzisionsgetriebe. Diese müssen auch bei hohen Beschleunigungen, kurzen Taktzeiten und häufigen Lastwechseln zuverlässig arbeiten, eine hohe Wiederhol- und Übertragungsgenauigkeit aufweisen und präzise Positionierungen ermöglichen.

Welche Anforderungen stellen hochdynamische Anwendungen an Präzisionsgetriebe?

Entscheidend für eine präzise und stabile Positionierung sind insbesondere ein geringes Verdrehspiel und eine hohe Verdrehsteifigkeit. Ein geringes Massenträgheitsmoment begünstigt zudem schnelle Beschleunigungs- und Bremsvorgänge. Darüber hinaus müssen die Getriebe hohe dynamische Drehmomente übertragen und kurzzeitige Spitzenbelastungen, etwa bei abrupten Richtungswechseln oder Not-Aus-Vorgängen, sicher aufnehmen können.

Auch die Schmierung hat erheblichen Einfluss auf Leistungsfähigkeit und Lebensdauer. Der Schmierstoff muss auf die Getriebebauart, die Drehzahl, die Belastung und die Betriebstemperatur abgestimmt sein. Eine geeignete und optimal dimensionierte Schmierung reduziert Reibung und Verschleiß, begrenzt die Wärmeentwicklung und trägt dazu bei, die Präzision und Leistungsfähigkeit des Getriebes auch bei hoher dynamischer Beanspruchung zu erhalten.

Zentrale Anforderungen:

• Geringes Verdrehspiel – im besten Falle sogar spielfrei
• Hohe Verdrehsteifigkeit 
• Geringes Massenträgheitsmoment
• Hohe dynamische Drehmomente 
• Hohe Belastbarkeit bei häufigen Lastwechseln
• Hohe Überlastfähigkeit 
• Hohe Übertragungs- und Wiederholgenauigkeit
• Hoher Wirkungsgrad
• Lange Lebensdauer

Auslegung nach Bewegungs- und Lastprofil

Für die Auslegung reicht es nicht, allein das Nenndrehmoment zu betrachten. Maßgeblich ist das gesamte Bewegungs- und Lastprofil. Dazu gehören Beschleunigungs- und Bremszeiten, Drehzahlen, Spitzenmomente, Lastwechsel, Einschaltdauer und mögliche Not-Aus- bzw. Kollisionsvorgänge. Diese Faktoren bestimmen, welche Getriebebauart, Baugröße und Untersetzung geeignet sind, um die geforderte Dynamik, Präzision und Lebensdauer sicherzustellen.

Herausforderungen bei der Auslegung:

• Hohe mechanische Beanspruchung durch häufige Last- und Richtungswechsel 
• Wärmeentwicklung bei hohen Drehzahlen und kurzen Taktzeiten 
• Schwingungen und Positionsabweichungen infolge elastischer Verformungen 
• Kurzzeitige Lastspitzen bei Beschleunigungs-, Brems- und Not-Aus-Vorgängen 
• Zielkonflikte zwischen Dynamik, Präzision, Bauraum, Gewicht, Wirkungsgrad und Lebensdauer

Welche Antriebskonzepte eignen sich für hochdynamische Anwendungen?

Für hochdynamische Anwendungen kommen insbesondere Wellgetriebe, Zykloidgetriebe und Präzisionsplanetengetriebe infrage. Auch Direktantriebe können als getriebelose Alternative geeignet sein. Die Konzepte setzen unterschiedliche Schwerpunkte hinsichtlich Dynamik, Verdrehspiel, Verdrehsteifigkeit, Massenträgheitsmoment, Belastbarkeit, Untersetzungsbereich, Wirkungsgrad und Bauraum. Welche Lösung am besten geeignet ist, hängt vom konkreten Lastfall, dem verfügbaren Bauraum, dem Bewegungsprofil und den Anforderungen an Genauigkeit, Dynamik und Lebensdauer ab.

Vergleich: Antriebskonzepte für hochdynamische Anwendungen

Die Übersicht zeigt typische Merkmale der verschiedenen Antriebskonzepte. Die konkreten Eigenschaften variieren je nach Baureihe, Baugröße, Untersetzung und Einbausituation.

Welche Vorteile bieten die Präzisionsgetriebe von Nabtesco in hochdynamischen Anwendungen?

Die Präzisionsgetriebe von Nabtesco ermöglichen schnelle und präzise Bewegungen auch bei hohen Geschwindigkeiten, schnellen Beschleunigungen, hohen Lasten und häufigen Lastwechseln. Die Wellgetriebe zeichnen sich durch Spielfreiheit, ein geringes Gewicht, eine hohe Drehmomentkapazität und eine kompakte Bauweise aus. Die nahezu spielfreien Zykloidgetriebe bieten eine hohe Verdrehsteifigkeit, Robustheit und Schockbelastbarkeit, wobei die Spielzunahme auch über einen langen Zeitraum extrem gering bleibt. Beide Technologien unterstützen kurze Taktzeiten, präzise Positionieraufgaben und hohe Anforderungen an die Prozesssicherheit.

Typische Anwendungen für hochdynamische Präzisionsgetriebe:

• Industrieroboter und Cobots
• Pick-and-Place-, Handling-, Zuführ- und Montagesysteme
• Werkzeugmaschinen, insbesondere Rundtische, Schwenkachsen und Bearbeitungsköpfe
• Verpackungsmaschinen
• Positionier- und Servoachsen
• Wafer-Handling-Anlagen
• Medizinrobotik und medizintechnische Geräte
• Humanoide Robotik

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