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DER KONSTRUKTEUR ASB 2021

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DER KONSTRUKTEUR ASB 2021

GETRIEBE, KUPPLUNGEN,

GETRIEBE, KUPPLUNGEN, BREMSEN HIER ZÄHLT DAS TECHNISCHE DETAIL PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Das Funktionsprinzip von Planetengetrieben ist zunächst einmal recht einfach. Doch ob ein Getriebe tatsächlich tausende Betriebsstunden lang perfekt seine spezifische Antriebsaufgabe erfüllen kann, liegt an vielen technischen Details. Worauf es bei der Auswahl von Planetengetrieben ankommt und wie eine Entscheidung erleichtert wird, erfahren Sie hier. Autor: Marcel Geurts, Produktmanagement, Neugart GmbH, Kippenheim Planetengetriebe zeichnen sich gegenüber anderen Getriebeformen – wie Kegelrad- oder Zykloidgetrieben – durch ihr Funktionsprinzip aus: In einem Hohlrad umkreisen mehrere Zahnräder (Planetenräder) ein Zentralrad (Ritzel oder Sonnenrad) – wie Planeten die Sonne. Das zentrale Sonnenrad wird vom Motor angetrieben (Antriebswelle) und überträgt seine Bewegung auf die umlaufenden Planetenräder. Der Planetenradträger leitet die übersetzte Kraft der Planeten gebündelt weiter auf die Abtriebswelle. Weil dabei mehrere Zahneingriffe gleichzeitig stattfinden, bieten Planetengetriebe mit den höchsten Wirkungsgrad unter allen Getriebeformen, ein enorm hohes Drehmoment in sehr kompakter Bauform und somit eine große Leistungsdichte. Außerdem decken sie ein breites Übersetzungsspektrum zwischen 3:1 (i = 3) bis über 500:1 (i = 500) ab. Übersetzungen größer 10:1 werden dabei durch sogenannte mehrstufige Getrieben realisiert, bei denen mehrere Planetenstufen gekoppelt werden. Die Übersetzungen jeder Stufe multiplizieren sich, wodurch auch sehr hohe Übersetzungen wie z. B. i = 512 möglich sind. EXAKT AUFEINANDER ABGESTIMMTE KOMPONENTEN Doch so einfach dieses Funktionsprinzip auf den ersten Blick erscheint, so komplex stellt sich die Konstruktion von Planeten- 38 DER KONSTRUKTEUR 2021 / ASB www.derkonstrukteur.de

GETRIEBE, KUPPLUNGEN, BREMSEN da nur eine Schraube benötigt wird. Die Passfeder wirkt durch Formschluss an ihren Flanken als Mitnehmer und überträgt das Drehmoment der Welle formschlüssig, wie es für manche Applikationen erforderlich ist. Durch die nach DIN 6885-1 standardisierte Schnittstelle sind zudem unzählige passende Anbauteile erhältlich. Nicht zuletzt ist die Passfeder-Konstruktion vergleichsweise kostengünstig in der Herstellung. Bei Wechsellasten bzw. im Reversierbetrieb ist die Bauform mit Passfeder hingegen eher nachteilig. In einem solchen Fall empfiehlt sich eine glatte Abtriebswelle, bei der in der Regel eine Klemmnabe zum Einsatz kommt. Da diese spielfrei ist und eine kraftschlüssige Übertragungsform darstellt, wird sie häufig im Reversierbetrieb eingesetzt. Ein Getriebe mit Flanschabtriebswelle ist aufgrund des großen Durchmessers besonders verwindungssteif und gewährleistet damit eine große Präzision und hohe Drehmomente. Mit seiner nach DIN EN ISO 9409 normierten Geometrie ist ein solches Getriebe außerdem die ideale Lösung, wenn es um die schnelle und einfache Integration in vorhandene Anlagen geht. Eine mittige DIE AUSFÜHRUNG DER ANTRIEBSWELLE ENTSCHEIDET WESENTLICH ÜBER DIE ANWEN- DUNGSSPEZIFISCHE EIGNUNG EINES PLANETENGETRIEBES getrieben im Detail dar. Denn damit das Getriebe auch nach vielen tausend Betriebsstunden noch die perfekte Leistung bringt, müssen viele Komponenten exakt aufeinander abgestimmt sein. So ist beispielsweise die optimale Positioniergenauigkeit das Ergebnis eines möglichst geringen Verdrehspiels einerseits und einer möglichst hohen Verdrehsteifigkeit andererseits. Eine ebenso wichtige Rolle spielt die Verzahnung. Aber auch andere Details entscheiden über Qualität und anwendungsspezifische Eignung eines Planetengetriebes – wie z. B. die Ausführung der Abtriebswelle. Als zentrales Bauteil übernimmt diese bekanntermaßen die mechanische Kraftübertragung hin zum angetriebenen Bauteil. Dies kann auf unterschiedlichen Wegen erfolgen, die jeweils charakteristische Vor- und Nachteile bieten. Um wirklich alle Anwendungsfelder von Planetengetrieben optimal abdecken zu können, stehen bei Neugart deshalb nicht weniger als sechs unterschiedliche Bauformen zur Auswahl, nämlich: Abtriebswelle mit Passfeder, glatte Abtriebswelle, Flanschabtriebswelle, ein- oder beidseitige Hohlwelle, Flansch-Abtriebshohlwelle und optional eine verzahnte Abtriebswelle nach DIN 5480. ABTRIEBSWELLE IN MEHREREN BAUFORMEN So ermöglicht die Bauform mit Passfeder eine besonders einfache Montage der Abtriebswelle auf das anzutreibende Bauteil, Zentrierung erleichtert die Positionierung der Abtriebskomponenten, z. B. einer Riemenscheibe oder eines Ritzels. Montiert wird das anzutreibende Bauteil über acht bzw. zwölf Schrauben, welche einen Kraftschluss zur Abtriebswelle herstellen. Neugart bietet die Flanschabtriebsschnittstelle mit oder ohne Passstiftbohrung an. Eine Hohlwelle kommt dort zum Einsatz, wo entweder Sensoroder Versorgungsleitungen durchzuführen sind oder eine Kardan-Antriebsstange angetrieben werden muss. Die Kraft des Getriebes wird hier mittels einer Schrumpfscheibe von der Abtriebswelle auf die Antriebsstange übertragen. Das ist bspw. bei gekoppelten Linearachsen sinnvoll, die dann zusammen mit einem Motor angetrieben werden können. Allerdings kann diese Bauform nur bei Winkelgetrieben realisiert werden, weil hier der Antrieb nicht koaxial positioniert ist. Eine Flansch-Abtriebshohlwelle schließlich verbindet die Vorteile der Flansch-Abtriebswelle in Bezug auf einfache Montage und hohe Verdrehsteifigkeit mit denen der Hohlwelle, durch die sich Leitungen oder Medien führen lassen. Einen weiteren Anwendungsfall stellen Zahnstangenantriebe dar, bei denen die rotatorische Bewegung des elektrischen Antriebsmotors in einen linearen Schub umgesetzt wird. Sie erfordern integrierte Getriebe-Ritzel-Kombinationen, die den hohen Radial- und Axialkräfte am Abtrieb aufgrund ihrer hohen mechanischen Belastbarkeit problemlos standhalten. Neugart bietet daher seine Planeten- und Winkelgetriebe mit den leistungsfähigsten Abtriebslagerkonzepten optional mit vormontiertem Ritzel aus eigener Produktion an. Konkret stehen zwei Ritzel-Arten zur www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2021 / ASB 39

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