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Die Kunst der Präzision

Ausgereifte Verzahnungstechnologie bei der Herstellung von Getrieben
Die Kunst der Präzision

Was die Präzision im Allgemeinen betrifft, hat ja bekanntlich gerade die Schweiz einen exzellenten Ruf zu verlieren. Spricht man aber noch genauer – von der Kunst der Verzahnung –, so ahnt man schnell, dass man hier den Schweizern nur schwer das Wasser reichen kann. Was allerdings die Präzision von Verzahnungsqualitäten bei Getrieben angeht, so macht sich ein schwäbischer Getriebehersteller eifrig daran, den Vorbildern an Präzision den Rang streitig zu machen.

 

Exklusiv in KEM Der Autor: Dr.-Ing. Martin Laupheimer, Leiter Konstruktion und Entwicklung, Eppinger Getriebe Technologie GmbH, Denkendorf

Beim Getriebespezialisten Eppinger Getriebe Technologie GmbH (EGT) im schwäbischen Denkendorf erfolgt die Auslegung von hochpräzisen Kegelradverzahnungen mit moderner Gleason-Software, durch die sich fast beliebige Verzahnungsformen in Abhängigkeit vom Achswinkel, Achsversatz und Spiralwinkel entwickeln und deren Herstellbarkeit nach den maschinengebundenen Grenzen ausloten lassen. Dabei ist es eine besondere Kunst, in der Herstellung von hochpräzisen Industriegetrieben eine perfekt übertragende Verzahnung mit minimalem Spiel zu erreichen. Um dies zu bewerkstelligen erfolgt die Entwicklung und Herstellung neuer Kegelräder bei EGT nach dem bewährten Closed-Loop-Verfahren, bei dem generierte Maschinendaten direkt für das Weichfräsen verwendet werden.
Die auf einer Messmaschine in Form von Messgitterwerten ermittelte Topographie der Kegelradflanken wird dabei einem Soll-Ist-Abgleich unterworfen, wonach die Software feine Korrekturwerte direkt an die Fräs- oder Schleifmaschine zurückgibt. Mit dieser Feinabstimmung sind gezielte Modifikationen an den Zahnflanken möglich, mit denen sich das Lasttrag- und Verschleißverhalten sowie der Wirkungsgrad, aber auch das Geräusch- und Schwingungsverhalten gezielt beeinflussen und auf den jeweiligen Einsatzfall abstimmen lassen. So entstehen durch das Know-how der Verzahnungsspezialisten und die Kontrolle von für den Fertigungsablauf und die Endabnahme unverzichtbaren Gleason-Testgeräten, letztlich perfekt aufeinander abgestimmte Verzahnungen gemäß den Qualitätsforderungen aus den jeweiligen Anwendungsfällen.
Präzision schützen
Doch selbst mit hoher Präzision gefertigte Verzahnungsteile können ihre Vorteile nicht ausspielen, wenn in den anderen Getriebekomponenten zu große fertigungs- und montagebedingte Toleranzen auftreten. Darüber hinaus können sich bei starker Beanspruchung entstehende Verwindungen am Getriebegehäuse negativ auf die Performance auswirken. Damit die Getriebeverzahnung auch vor äußeren Einflüssen möglichst geschützt ist und die Getriebe-Performance im harten Betrieb erhalten bleibt, gilt es, sie vor solchen Einflüssen bestmöglich zu schützen. EGT hat daher ein Monoblock-Gehäuse entwickelt, das ohne eine antriebsseitige Fügeschnittstelle aus einem Stück gefertigt ist.
Damit ist es robust und stabil genug, um die bei hohen Drehmomentübertragungen auftretenden Verwindungskräfte sicher und ohne relevante Verlagerungen aufzunehmen. Bei den Hypoidgetriebe-Gehäusen sorgt eine zusätzliche Verstärkungsrippe am integrierten Antriebshals für eine erhöhte Stabilität, damit alle Zusatzbelastungen, die vom Gewicht des angebauten Motors her einwirken, keine negativen Einflüsse auf die Verzahnung nehmen können.
Entscheidend für die Präzision und die Stabilität sind auch die Vorteile, die sich durch den Herstellungsprozess der Gehäuse ergeben. So lassen sich durch die integrale Bauform nahezu alle Lager- und Passsitze in einer Aufspannung fertigen. Die erreichte Genauigkeit der Lagersitze und damit der Getriebeachsen ist eine zentrale Voraussetzung für eine optimale Montage von Ritzel- und Tellerradwelle.
Die exakte Positionierung und Einstellung der Kegelrollenlager wird durch geschliffene Passscheiben und das Verblocken der Innenringe bewerkstelligt. Durch Einschraubbuchsen verstärkte Befestigungsgewinde am Abtrieb gewährleisten eine stabile Getriebefixierung für unterschiedlichste Einbaulagen. Zusammen mit den sorgfältig eingestellten, hochbelastbaren Kegelrädern ist so die Basis für einen schwingungs- und verlustarmen Betrieb der Hypoidgetriebe mit hoher Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit und langer Lebensdauer geschaffen.
Absolute Positionsgenauigkeiten
Das von EGT entwickelte und zum Patent angemeldete Steuer- und Regelsystem Soft-Motion, wurde speziell für die Präzisionspositionierung konzipiert und mit einem eigens für diese Anwendung ausgelegten Steuerungschip ausgestattet. Sämtliche Positionieraufgaben und Berechnungen werden in Echtzeit überwacht und geregelt. Das System kann an verschiedene Getriebe appliziert werden und bietet die Voraussetzung, eine Positionsgenauigkeit im Bereich von einer Winkelsekunde zu realisieren. Die Wiederholgenauigkeit der periodischen An- und Abfahrten beträgt dabei de facto null Winkelsekunden. Umkehrspiele der Getriebe werden direkt vom Regelsystem eliminiert. Dies schließt ein Überfahren der vorgegebenen Position und der Regelschwingungen aus. Programmierbare An- und Abfahrrampen sorgen dafür, dass Eingriffsstöße vom Motorantrieb her und daraus resultierende Beschädigungen an der Verzahnung unterbunden werden und sich die Geräuschentwicklung deutlich reduziert. Das Steuer- und Regelsystem erlaubt zudem eine genaue Überwachung mithilfe von Beschleunigungs- und Temperatursensoren.
Kreativität direkt am Bedarf
Mit einer ausgereiften Verzahnungstechnologie, dem Schutz des Getriebeherzstücks durch besonders stabile und verwindungssichere Getriebegehäuse und einem Steuer- und Regelsystem für absolut präzise und exakt wiederholbare Positionsgenauigkeiten gibt man sich bei EGT jedoch noch nicht zufrieden. Denn weitere Entwicklungen des Unternehmens zeigen, dass der Fortschritt auf dem Gebiet der Getriebetechnologie noch genug Raum für technische Kreativität lässt. Integrierte Schrittmotoren, die durch entsprechende Steuerungsmöglichkeiten als preiswerte Alternative zu Servomotoren getestet werden, zeigen schon heute vielversprechende Ergebnisse und runden ein innovatives Produktportfolio ab, in dem weitere Ausbaustufen und Kombinationen der bereits entwickelten Technologien schon bald in Serie gehen. I

Info & Kontakt
Eppinger
Dr.-Ing. Martin Laupheimer
Leiter Konstruktion und Entwicklung
Tel.: 0711 934934-621
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