Wellgetriebe-Einbausätze von Harmonic Drive mit lebenslanger Präzision

Wellgetriebe

Harmonic Drive: Lösungen für lebenslange Präzision

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In vielen Anwendungen wie Industrierobotern, Schleifmaschinen, Bearbeitungszentren oder Handlingsystemen müssen die eingesetzten Bauteile leicht und kompakt sein. Daher hat sich Harmonic Drive bei seinen CSG-2A-Getriebe-Einbausätzen auf das Wesentliche beschränkt. Die Baureihe deckt einen breiten Drehmomentbereich ab und verfügt über eine hohe Lebensdauer. Aufgrund der Positioniergenauigkeit werden stabile Maschineneigenschaften mit kurzen Taktzeiten ermöglicht.

Sebastian Finhold, Produktmanager Mechanik bei der Harmonic Drive AG, Limburg

Inhaltsverzeichnis

1. Geeignet für hochdynamische Anwendungen
2. Erhältlich in zehn Baugrößen
3. Hohe Drehmomentdichte bei kleinen Abmessungen

 

Handlingssysteme für Produktionsanlagen stellen extreme Anforderungen an ihre Antriebssysteme. Um kurze Zykluszeiten und somit eine hohe Effizienz beim Bauteilhandling zu gewährleisten, müssen die Antriebssysteme hochdynamisch beschleunigen und verzögern sowie Verfahrwege mit hohen Drehzahlen schnell überbrücken können. Darüber hinaus sollen die im Kollisionsfall auftretenden Schocklasten möglichst keine Schäden an den Antriebssystemen verursachen. Die Positionierung der Antriebssysteme muss mit höchster Präzision erfolgen, um hohe und reproduzierbare Bauteilqualität zu gewährleisten. Um im engen Maschinenraum die Bauteile zu bewegen, ist zudem ein kompakter Aufbau der Handlingssysteme erforderlich.

Geeignet für hochdynamische Anwendungen

Der Einbausatz der Baureihe CSG-2A eignet sich für solche hochdynamischen Anwendungen. Als Wellgetriebe mit lebenslanger Präzision zeichnet er sich durch Spielfreiheit sowie höchste Übertragungs- und Positioniergenauigkeit aus, die aufgrund der prinzipbedingten Vorspannung des Getriebes über die komplette Lebensdauer aufrechterhalten werden. Im Vergleich zu Standardwellgetrieben weist diese Baureihe bei unveränderten Abmessungen um 30% höhere Drehmomente auf (Spitzen-, Nenn-, Durchschnitts- und Kollisionsdrehmoment). Somit sind in der Anwendung höhere Beschleunigungen und Verzögerungen möglich und die Zykluszeiten können reduziert werden. Alternativ kann bei gleicher Belastung auch eine kleinere Getriebebaugröße ausgewählt werden. So ist eine kompaktere Konstruktion des Antriebssystems möglich. Durch das um 30% gesteigerte Kollisionsdrehmoment weist die Baureihe eine im Vergleich zu Standardwellgetrieben gesteigerte Robustheit gegenüber Schocklasten auf. Die höhere Belastbarkeit des Getriebes geht allerdings nicht zulasten der Lebensdauer. Im Gegenteil – die Lebensdauer konnte gegenüber dem Standardgetriebe um 40% gesteigert werden. Der Nutzer profitiert in der Anwendung somit von einer höheren Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Produktionsanlagen.

Erhältlich in zehn Baugrößen

Die Einbausätze der Baureihe sind erhältlich in zehn Baugrößen mit den Untersetzungen 50, 80, 100, 120 und 160 bei einem wiederholbaren Spitzendrehmoment zwischen 23 und 3419 Nm und einer Drehmomentdichte von 260 bis 545 Nm/kg. Die feine Staffelung der Baugrößen ermöglicht es, die am besten geeignete Getriebegröße für die Anwendung zu wählen und somit immer passend zu dimensionieren. Der Einbausatz bietet konstruktive Freiheit bei der Integration in die Anwendung. Durch Nutzung der vorhandenen Gehäusestruktur kann beispielsweise ein separates Getriebegehäuse vermieden werden. Weiterhin ist es möglich, das ohnehin vorhandene Lagersystem der Anwendung als Abtriebslager des Einbausatzes zu verwenden. Somit kann die Konstruktion auf Leichtbau optimiert werden. Durch die hohe Drehmomentdichte der Einbausätze der Baureihe ist zudem geringster Platzbedarf im Antriebssystem sichergestellt. Der präzise und spielfreie Getriebe-Einbausatz ist das zentrale Element der nach dem Wellgetriebeprinzip arbeitenden Getriebe und Servoantriebe. Einbausätze des Herstellers bestehen aus nur drei Präzisionsbauteilen: Wave Generator, Flexspline und Circular Spline. Während der Wave Generator das Antriebselement des Getriebes darstellt und sein ellipsenförmiger Grundkörper ein speziell entwickeltes Kugellager trägt, definiert sich der Flexspline als hochfestes, torsionssteifes, aber dennoch flexibles Bauteil mit Außenverzahnung zur zuverlässigen Übertragung hoher Lasten. Der Circular Spline ist als starrer Ring mit Innenverzahnung ausgeführt. Durch das Einfügen des Wave Generators nimmt der Flexspline dessen elliptische Form an. Der drehende Wave Generator bewirkt am Flexspline eine umlaufende Verformung. Das montierte Getriebe hat im Bereich der großen Ellipsenachse zwei symmetrisch gegenüberliegende Zahneingriffsbereiche. Die Drehung des Wave Generators bewirkt einen permanenten umlaufenden Zahneingriff von Flexspline und Circular Spline. Da der Ersterer zwei Zähne weniger als Letzterer aufweist, bewirkt eine Drehung des Wave Generators eine Relativbewegung des Flexsplines zum Circular Spline.

Hohe Drehmomentdichte bei kleinen Abmessungen

Die wesentlichen Eigenschaften des Wellgetriebes beruhen maßgeblich auf dem Zusammenspiel seiner einfachen Konstruktion und dem einmaligen Prinzip der elastischen Deformation von Stahlzahnrädern. Hohe Drehmomentdichte bei kleinen Abmessungen und geringem Gewicht ermöglichen im Vergleich zu herkömmlichen Getriebetypen den Einsatz in kompakteren und leichteren Anwendungen. Aufgrund des einfachen Aufbaus aus lediglich drei Basiskomponenten und der koaxialen Ausrichtung von An- und Abtrieb ist ein einfacher Anbau von Motoren sowie eine leichte Integration in die Konstruktion möglich. Hohe Untersetzungen in einer Stufe, hohe Wirkungsgrade, Spielfreiheit sowie sehr gute Positionier- und Wiederholgenauigkeit sprechen für die Wellgetriebe des Herstellers. jg

www.harmonicdrive.de

Details zu den CSG-2A-Einbausätzen von Harmonic Drive:

hier.pro/6C8LV

Hannover Messe 2019: Halle 14/15, Stand B05

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