Mini-Präzisionsgetriebe: Exakte, spielfreie Bewegungsabläufe

Winzigkeit par excellence

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Antriebssysteme für Positionieraufgaben müssen klein bauen, prä-zise und spielfrei arbeiten. Das Getriebeprinzip Harmonic Drive zeichnet sich genau mit diesen Eigenschaften aus – und mit der Mini-Variante sind bei nur 8 mm Außendurchmesser und einer axialen Länge von 1 mm Untersetzungen von 500:1 bis 1 000:1 in nur einer Stufe möglich.

Der Autor Dipl.-Ing. Reinhard Degen ist Geschäftsführer der Micromotion GmbH, Mainz

Mikroantriebssysteme für Positionieraufgaben benötigen neben einer miniaturisierten Baugröße vor allem präzise und spielfreie Bewegungsabläufe. Das Micro Harmonic Drive repräsentiert das weltkleinste spielfreie Mikrogetriebe. Damit eignet es sich perfekt für Mikrostellantriebe mit hoher Positionier- und Wiederholgenauigkeit.
Funktion und Aufbau
Das Getriebeprinzip eines Harmonic Drive hebt sich gegen-über anderen Bauformen wie Stirnradstand- und Planetengetriebe durch präzise und spielfreie Übertragungseigenschaften ab. Die Grundelemente des Micro Harmonic Drive bilden der Wave-Generator und die Zahn-räder Flexspline, Circular-Spline und Dynamic-Spline. Um die benötigte Miniaturisierung zu erzielen, wird eine Planetengetriebevorstufe als Wave-Generator verwendet. Der Wave-Generator verformt den Flexspline in jeweils zwei sich gegenüberliegenden Bereichen nach außen. Durch die radiale Verformung hat der Flexspline in diesen Bereichen gleichzeitig Zahneingriff mit den beiden Hohlrädern Circular- und Dynamic-Spline. Beim Drehen des Wave-Generators wandern die Bereiche des Zahneingriffs mit der Position der Planetenräder. Aus dem Zähnezahlunterschied zwischen Flexspline und Circular-Spline resultiert eine Relativbewegung zwischen diesen Zahnrädern und damit die Übersetzung. Der Dynamic-Spline stellt bei diesem Getriebetyp das Abtriebselement dar.
Eigenschaften
Mit dem Micro Harmonic Drive sind bei einem Außendurchmesser von nur 8 mm und einer axialen Länge von nur 1 mm Untersetzungen von 500:1 bis 1 000:1 in nur einer Stufe möglich. Die exakte Auslegung der Zahnräder und die hohe Präzision des Liga-Prozesses resultieren in sehr geringen Leerlaufverlusten dieses Mikrogetriebes. Trotz der für ein spielfreies Übertragungsverhalten benötigten Getriebevorspannung liegt das maximale Verlustmoment bei 16 µNm. Das besondere dieses spielfreien Mikrogetriebes sind aber seine exzellenten Übertragungseigenschaften:
– Wiederholgenauigkeit von 10´´
– Lost Motion von 10´´
– Verdrehsteifigkeit 2,6 Nm/rad und
– Hystereseverluste von 0,1 °.
Dies wird mit einer kleinen Anzahl von Bauteilen erreicht. Resultat: Das Micro Harmonic Drive ist genauer, kleiner, ein-facher und daher verlässlicher als bisherige Lösungen.
Das Micro Harmonic Drive lässt sich beispielsweise mit Schritt-, DC-, EC- oder Scheibenläufermotoren kombinieren. Hochpräzise und spielfrei ermöglicht es eine Palette von Applikationen und Neuentwicklungen zum Beispiel
– in der Medizintechnik
– in der automatisierten Montage- und Handhabungstechnik
– in der Luft- und Raumfahrt oder
– in der Unterhaltungsindus-trie.
Internet
Ausführliche Informationen
Harmonic Drive
KEM 462
Micro Harmonic Drive
KEM 463
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