Automatisierung

Planetengetriebe neu gedacht

Warum Planetengetriebe Zykloidgetrieben heute (teilweise) überlegen sind

25.11.2021 - Konstrukteure von Robotik- und Automationslösungen stehen vor der Wahl: Zykloid- oder
Planetengetriebe? In den vergangenen Jahrzehnten lautete die Antwort häufig Zykloidgetriebe. Doch Planetengetriebe haben aufgeholt und zeigen sich inzwischen in vielerlei Hinsicht überlegen.

Bild: Melior Motion

Die Annahme, dass Antriebslösungen mit Planetenrädern wenig präzise sind, ist veraltet. Zeigen soll dies die PSC-Reihe von Melior Motion. Präzise, leise und langlebig sind die Planetengetriebe des Unternehmens aus Hameln. Damit heben sie sich zum einen von gewöhnlichen Planetengetrieben als auch von Zykloidgetrieben ab. Eine schräg verzahnte Vorstufe, eine konisch verzahnte zweite Stufe sowie ein patentierter Nachstellmechanismus bilden die Alleinstellungsmerkmale der PSC-Reihe.
Verglichen mit Zykloidgetrieben sollen die Getriebe des Unternehmens um einiges präziser sein. Sie haben ein Verdrehspiel von ≤ 0,1 Winkelminute und ein Lost Motion von ≤ 0,6 Winkelminute. Die meisten Zykloidgetriebe können lediglich mit einem Verdrehspiel von ≤ 1 Winkelminute aufwarten – die PSC-Getriebe sind daher 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.

Konstant geringes Spiel

Ein selbstregulierendes Verzahnungssystem sorgt dafür, dass die PSC-Reihe über die gesamte Lebensdauer präziser arbeiten als gewöhnliche Planetengetriebe und auch als Zykloidgetriebe. Der Federmechanismus ist patentiert und sorgt für die lebenslange Spielfreiheit. Er kompensiert die Abnutzung der Zahnflanken und vermeidet aufwändiges Nachjustieren samt damit verbundenem Stillstand der Maschinen. Auch nach längerer Nutzungsdauer bleibt das Getriebe präzise wie zu Beginn und hebt sich damit von anderen (Zykloid-)Getrieben ab.
Auch wenn diese Genauigkeit 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. Im Gegensatz zu anderen Antriebseinheiten sind mit den PSC-Getrieben 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 eine sehr gute Energieeffizienz. Die Getriebetemperatur bleibt auf durchgängig niedrigem Niveau – folglich haben Verschleißteile und Schmierstoffe eine längere Lebensdauer.

Leise und vibrationsarm durch schräg verzahnte Eingangsstufe

In einigen Branchen wie der Medizintechnik kommt es sowohl auf Präzision als 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 hinsichtlich Arbeitssicherheit sind leise Getriebe – in allen Branchen – im Vorteil. Die schräg verzahnte Eingangsstufe macht die PSC-Getriebe im Betrieb besonders geräuscharm. Mit einem Laufgeräusch von weniger als 65 dB(A) macht das bei Anwendungen mit mehreren Getrieben einen deutlichen Unterschied.
Hand in Hand mit einer geringen Lautstärke geht die Vibrationsarmut. Diese ist zum einen in der sehr präzise laufenden Evolventenverzahnung, die alle Planetengetriebe gemein haben, begründet. Sie ermöglicht eine hocheffiziente 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 zurück: Bei hohen Drehzahlen ist ein ruhiger und gleichmäßiger Lauf gegeben. Relevant ist das wiederum nicht nur im medizinischen Bereich, sondern auch bei Drehtischen von Werkzeugmaschinen.

Die PSC-Reihe von Melior Motion hat  ein Verdrehspiel von ≤ 0,1 Winkelminute und ein Lost Motion von ≤ 0,6 Winkelminute.
Die PSC-Reihe von Melior Motion hat ein Verdrehspiel von ≤ 0,1 Winkelminute und ein Lost Motion von ≤ 0,6 Winkelminute.

 

Flexibel in der Anwendung

Ein geringes Losbrechmoment bedeutet eine gute Kontrollierbarkeit für den Anwender. Und zwar besonders während der Anlaufphase und bei niedrigen Drehzahlen. Durch ihren Aufbau sind Planetengetriebe in dieser Hinsicht generell im Vorteil gegenüber Zykloidgetrieben. Die PSC-Systeme haben sogar ein zusätzliches Element, welches 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 Übersetzung von bis zu 16:1 in der ersten Stufe. Bei Getrieben mit geringem Losbrechmoment kann der Antriebsmotor kleiner ausgelegt werden.
Gegenüber anderen Antriebseinheiten haben die PSC-Antriebe eine weitere Besonderheit, die für die Nutzer einen großen Vorteil bedeuten kann: Der Motor 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 PSC-Getriebe möglichst früh in ihre Planungen einbeziehen.


Autor
Chris Morrell, Geschäftsführer Melior Motion

Bilder © Melior Motion

Kontakt

Melior Motion GmbH

Ohsener Str. 79 – 83
31789 Hameln
Deutschland

+49 5151 911 300 0

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