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Wellgetriebe sind ideal für die Durchführung präziser Positionierbewegungen. Welche Bauform zum Einsatz kommt, hängt stark von der jeweiligen Anwendung ab. Hier einige Beispiele aus dem Portfolio der Harmonic Drive AG.
Wellgetriebe sind ideale Antriebskomponenten für präzise Positionierbewegungen. Sie vereinen hohe einstufige Untersetzungen und große Drehmomentkapazität bei geringem Gewicht mit spielfreier, präziser Bewegungsübertragung. Während Motoranbaugetriebe mit geringem Konstruktions- und Montageaufwand an Servomotoren angepasst werden können, bieten Hohlwellengetriebe Platz für die zentrale Durchführung von Versorgungsleitungen und Wellen. Welche Baureihe wann eingesetzt wird, entscheidet sich je nach Anwendung.
Harmonic Drive AG bietet ein breites Sortiment an Wellengetrieben an. Anhand der Getriebebaureihen CPU, CSD-2UH und CSF-Mini zeigt das Unternehmen typische Anwendungsgebiete auf und erleichtert die Auswahl.
Holzbearbeitungsmaschinen stellen bei der Herstellung von Möbeln, Treppen oder Fenstern hohe Anforderungen an die Aktuatoren des Fräskopfes. Die Bearbeitung von beispielsweise dreidimensional gekrümmten Treppenhandläufen erfordert höchste Präzision bei der Verzahnung und Lagerung der Achsen. Dabei werden Dreh-, Schwenk- und Höhenachse gleichzeitig bewegt. Um gleichmäßige Konturen ohne Rattermarken zu erzeugen, sind eine hohe Übertragungsgenauigkeit, Laufruhe und Spielfreiheit von Getriebe und Lager notwendig.
Die Harmonic Drive AG empfiehlt für diese Anwendung die Getriebebaureihe CPU-H: Ausgeführt als Hohlwellengetriebe mit eigener Lagerung können Versorgungskabel für nachgeschaltete Achsen mittig durch die Hohlwelle geführt und so Kabelschleifen vermieden werden. Bei dieser Anwendung werden Motor und Getriebe häufig parallel zueinander angeordnet und über eine Riemenstufe verbunden, so dass die axiale Gesamtlänge des Antriebssystems kurz gehalten wird. Die Riemenscheibe wird ohne zusätzliche Lagerung mit der Eingangshohlwelle des Getriebes verschraubt. Eine Besonderheit der CPU-Bauweise ist das präzise Kreuzrollenlager, das im Vergleich zu anderen Baureihen eine hohe Kippsteifigkeit und Lagerbelastbarkeit sowie einen Rund- und Planlauf von <10 µm aufweist.
Wie Robotergetriebe dynamische Positionieraufgaben optimieren
Bei der Herstellung von elektronischen Geräten wie Smartphones werden häufig kleine Roboter eingesetzt. Sie übernehmen Montageaufgaben wie das Einsetzen, Schrauben oder Kleben kleinster elektronischer Bauteile. Um kurze Taktzeiten im Montageprozess zu erreichen, müssen die Achsen ein hohes Beschleunigungsmoment erzeugen. Das Antriebssystem darf nur ein geringes Eigengewicht aufweisen, denn je geringer das Gewicht und damit das Trägheitsmoment des Roboterarms, desto höher das Beschleunigungsvermögen der Robotergrundachsen.
Die Eigenschaften der Getriebebaureihen im Vergleich. (Bild: Harmonic Drive AG)
Die Getriebe der Baureihe CSD-2UH sind für diese Anforderungen geeignet. Sie bestehen aus dem kurzen Getriebebausatz CSD-2A und einem kippsicheren und präzisen Abtriebslager. Im Vergleich zu anderen Getriebetypen gleicher Baugröße haben sie das geringste Gewicht und zudem den kleinsten Außendurchmesser. Die Untersetzung von bis zu 1:160 in einer Getriebestufe ermöglicht den Einsatz eines kleinen und leichten Motors mit geringem Drehmoment aber hoher Drehzahl. Dadurch lassen sich kompakte und leichte Roboterstrukturen realisieren. Die hohe Übertragungsgenauigkeit ermöglicht zudem das exakte Positionieren von Schrauben und das exakte Nachfahren von Bewegungsbahnen beim Klebstoffauftrag.
Dentalfräsmaschinen zur Herstellung von Zahnimplantaten stellen ganz andere Anforderungen an das Antriebssystem. Vielerorts werden die Implantate direkt in der Zahnarztpraxis auf kleinen CAD/CAM-Fräsmaschinen gefertigt. So kann der Zahnersatz innerhalb eines Tages eingesetzt werden, ohne dass der Zahn provisorisch präpariert werden muss. Damit diese Maschinen in Zahnarztpraxen ihren Platz finden, müssen sie möglichst klein sein.
Hier kommen häufig die präzisen Miniaturgetriebe CSF-Mini zum Einsatz. Diese Baureihe konzentriert sich auf die kleineren Baugrößen und ist in einem Drehmomentbereich von 0,13 Nm bis 28 Nm erhältlich. Durch die spielfreie und präzise Bewegungsübertragung sind sie prädestiniert für die simultane 4- oder 5-Achs-Bearbeitung der Implantate. Die kurze Bauform des Getriebes ermöglicht die Integration in beengte Maschinenkonzepte.
Im Fokus des Anwendertreffens Mechatronic Drive Technology stehen die mechanischen Komponenten von Getriebe, Kupplung und Bremse sowie deren Auslegung, Dimensionierung und Zusammenspiel im mechatronischen Gesamtsystem.
So funktionieren die smarten Getriebe von Wittenstein
Wie aus Standardgetrieben kundenspezifische Getriebe werden
* Sebastian Finhold ist Produktmanager Mechanik bei der Harmonic Drive AG.
Getriebe für Cobots – neue Produkte, neue Spieler
Die Welt der Getriebe im Überblick
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