Der Konstrukteur 5/2022

ANTRIEBSTECHNIK 01 02 01

ANTRIEBSTECHNIK 01 02 01 Eine anspruchsvolle Verzahnungs- und Werkzeugauslegung macht es möglich, in einer Getriebestufe eine Untersetzung von i = 400 zu realisieren 02 Bei intelligenter Integration von Leichtbaugetrieben (rechts) in das Gesamtsystem können große Gewichtsvorteile zugunsten der Dynamik erreicht werden PRODUKTE UND ANWENDUNGEN ren Partnern hat sich die Harmonic Drive SE das Ziel gestellt, die weltweit leichtesten Präzisionsgetriebe der Baureihe CPL für Raumfahrtanwendungen durch den Einsatz ohne Schmiermittel (Trockenschmierung) und Downsizing noch wesentlich leichter und kleiner zu gestalten als bisher. Die benötigte Drehmomentkapazität muss dabei erhalten bleiben. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes ist es tatsächlich gelungen nachzuweisen, dass die Getriebeanforderungen mit einem zwei Baugrößen kleineren CPL-Getriebe der Baugröße 14 erfüllt werden können. Bisher wird die Baugröße CPL-20 mit einem Außendurchmesser von 70 mm typischerweise eingesetzt. Das CPL-14 hat hingegen einen Außendurchmesser von nur noch 50 mm. Das Standardgetriebegewicht wurde damit um nochmals 50 % reduziert. Des Weiteren ist es in solchen Anwendungen von Vorteil, sehr hohe Untersetzungen in einer Stufe zu realisieren, da hierdurch die Möglichkeit besteht, den Antriebsmotor mit höheren Drehzahlen auszulegen, was wiederum der Leistungsdichte des elektrischen Antriebes zugutekommt. Somit war es ein weiteres Qualifikationsziel, für das Leichtbaugetriebe CPL-14 eine bisher in dieser Baugröße nicht realisierte Untersetzung von i = 160 umzusetzen. Die bisher höchste einstufige Untersetzung in dieser Baugröße war i = 100. Die Zahnhöhe beträgt bei diesem Getriebe nur noch ca. 0,2 mm. ENTWICKLUNG EINES NEUEN FERTIGUNGSPROZESSES Eine der Hauptideen in diesem Forschungsprojekt war die Qualifikation eines neuen Fertigungsprozesses, bei dem sowohl die Verzahnung des Flexsplines als auch des Circular Splines einem Nitrierprozess unterzogen werden sollte. Dieser spezielle Prozess muss gewährleisten, dass eine gleichmäßige, harte Nitrierschicht um die filigrane Verzahnung gelegt werden kann. Weiterhin ist es nötig, die Flexspline-Geometrie und die Verzahnungsgeometrie anforderungsgerecht zu modifizieren, was letztendlich in einem bereits erteilten Patent gemündet ist. Nach einer Vielzahl von Technologieversuchen ist es gelungen, eine gleichmäßige, äquidistante Nitrierschicht auf den Zahnrädern abzuscheiden. Referenzversuche im Vakuum haben nachgewiesen, dass bei dem nun wesentlich kleineren CPL-Getriebe bei gleichen Lasten höhere Lebensdauern erreicht werden können. Dieser Erfolg soll im Rahmen weiterer Forschungsarbeiten bis hin zur finalen Qualifikation für Endanwender führen. Bilder: Aufmacher dimazel – stock.adobe.com, sonstige Harmonic Drive SE www.harmonicdrive.de 24 DER KONSTRUKTEUR 2022/05 www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBSTECHNIK HOHE GESCHWINDIGKEIT UND DYNAMIK Der mehrpolige Zweiphasen-Schrittmotor AM3248 von Faulhaber stößt im Hinblick auf Geschwindigkeit und Drehmoment in neue Leistungsdimensionen vor. Mit maximal 10.000 rpm kann er die fünffache Drehzahl vergleichbarer Schrittmotoren erreichen. In Kombination mit einer Getriebeuntersetzung von 100:1 liefert er ein Drehmoment von 5 Nm. Diese Werte schafft der Motor mit einem Durchmesser von nur 32 mm. Damit ist er für zahlreiche Anwendungen in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Laborautomation, große optische Systeme, Halbleiterindustrie, Robotik und 3D-Druck geeignet. Der Schrittmotor macht 48 Schritte pro Umdrehung und bietet mit 85 mNm ein großes Haltemoment. Er startet vom ersten Schritt an mit einer hohen Geschwindigkeit; sein niedriges Trägheitsmoment erlaubt den Einsatz in Anwendungen, die schnelle Beschleunigung sowie Richtungswechsel voraussetzen. Neu entwickelte große Kugellager dehnen die lange Lebensdauer dieses Motortyps noch weiter aus. Die Leistungswerte, die er in Kombination mit einem Getriebe des Typs 32 GPT erreicht, sind in seiner Größenklasse laut Hersteller einzigartig auf dem Markt. Der Motor kann außerdem mit einem magnetischen Encoder der Reihe IE3 kombiniert werden. www.faulhaber.com KOMPAKTER UMRICHTER FÜR BIS ZU ACHT ACHSEN Ein Mehrachsumrichter, mit dem man gleichzeitig Permanentmagnetmotoren und Induktionsmotoren betreiben kann, ist der MD800 von Inovance Technology. Er bedient die Nachfrage europäischer OEMs nach kompakteren Schaltschränken und geringeren Installationskosten. Der modulare Aufbau des Umrichters ermöglicht es, bis zu acht Achsen in einem Aufbau abzubilden. Dabei stellt die Einspeiseeinheit die Leistung über den gemeinsamen Zwischenkreis zur Verfügung. Zu seinen Funktionalitäten gehört auch Safe- Torque-off (STO) individuell für jede Achse. Dazu kommen eine +24-VDC-Steuerspannung und eine große Auswahl an Feldbus- und E/A-Erweiterungskarten. Der Umrichter kann entweder in Heavy-Duty-Anwendungen (150 % Überlast), bei drehmomentintensiven Applikationen oder auch im Normal- Duty-Modus (110% Überlast) betrieben werden, z. B. bei Gebläsen und Pumpen. Er ist außerdem für raue Industrieumgebungen und einen Temperaturbereich von – 20 bis + 60 °C konzipiert. www.inovance.eu DREHZAHLFREUDIG UND FLEXIBEL NUTZ- UND ANPASSBAR Mit BL 89 SI AC kündigt Ametek Advanced Motion Solutions einen Motor des verbundenen Herstellers MEA an. Er ist auf einen Drehzahlbereich von 3.000–20.000 U/min ausgelegt und vereinfacht die Steuerung von Einschaltstrom, Dauerstrom und Drehzahl. Angesteuert wird der Motor über einen analogen Eingang. Der Betrieb an 110-V-/230-V-Netzspannung ermöglicht einen schnellen Einsatz. Die Motoren benötigen keine externen Komponenten im Schaltschrank und kommen auch ohne Frequenzumrichter aus. BL 89 SI AC ist in zwei Baugrößen mit einer Leistung bis 230 W und 65 Ncm erhältlich. Ergänzende kundenseitige Anpassungen für den Anbau sollen problemlos realisierbar sein. Die Einsatzgebiete reichen vom Lüfterradantrieb über Pumpen- und Gebläse-Anwendungen bis zur Komponentenkühlung oder Brennraumbelüftung. www.ametekmae.com www.gsc-schwoerer.de KRAFTPAKET FÜR HOCHDYNAMISCHE ANWENDUNGEN Die Servomotoren DSD2 wurden für hochdynamische Anwendungen entwickelt. Nun stellt Baumüller eine weitere Option für die Baugröße 100 vor. Diese ist nun auch in der Baulänge XO erhältlich. Servomotoren der DSD2-Serie bedienen spezielle Anforderungen an das Beschleunigungsvermögen sowie für schnell wechselnde Start-Stopp-Zyklen. Verfügbar in den Baugrößen 28 bis 132 sind diese Motoren unter anderem in Verpackungsmaschinen, Textilmaschinen und Kunststoffmaschinen, als Handlings-Einheiten oder in der Robotik einsetzbar. Im Vergleich zu den bisherigen DSD2-Baulängen bietet die XO-Variante eine erhöhte Dynamik mit bis zu 6.000 Umdrehungen pro Minute. www.baumueller.com VISI N ERFÜLLT Getriebeteile auf höchstem technischen Niveau für effiziente und innovative Lösungen von Morgen. GSC Schwörer GmbH D-79871 Eisenbach www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2022/05 25 GSC-20-0073_Anzeigen_Zukunftsmission_43x130mm_RZ.indd 05.10.21 17:111