Inhaltsverzeichnis
1. Highlights: bewahrheitet, bewährt und ausgezeichnet
2. Kosten- und Marktanalysen agil berücksichtigt
3. Maximale Prozessfähigkeit in Fertigung und Montage
4. Perfekte Motor-Getriebe-Kombination
Der Vergleich der technischen Daten des neuen Galaxie mit denen von marktgängigen Wellgetrieben spricht für sich: 40% höhere Kompaktheit und Drehmomentdichte, um den Faktor 3 bessere Verdrehsteifigkeit, ein doppelt so großes Not-Aus-Moment, absolutes Nullspiel über die gesamte Lebensdauer und eine um fast 50% größere Hohlwelle bedeuten in diesen marktkompatiblen Getriebebaugrößen von heute 90 mm und 110 mm eine neue Leistungsdimension. Verantwortlich dafür sind vor allem eine innovative axiale Kinematik zur Kraftübertragung sowie eine neu gedachte Planrad-Helixverzahnung mit Polygonscheibe. Zudem kommen im Zahnring sogenannte Königszähne zum Einsatz, die jetzt vielfach höhere Übersetzungsverhältnisse als Dachzähne ermöglichen. Der „genetische Code“ des radialen und des axialen Funktionsprinzips stimmt also im Grunde überein – das neue Getriebe kann somit zurecht als kleiner Bruder beziehungsweise kleine Schwester des Galaxie von 2015 bezeichnet werden. „Die gesamte Gattung Galaxie bietet damit heute Baugrößen von 90 mm bis 300 mm Außendurchmesser bei dann maximalen Beschleunigungsmomenten von 150 Nm bis über 7.500 Nm“, fasst Nadine Hehn, Business Pionier Manager bei Wittenstein, das Potenzial für die Anwender zusammen.
Highlights: bewahrheitet, bewährt und ausgezeichnet
Blicken wir kurz zurück: Mit dem Konzept dynamischer Einzelzähne, dem hydrodynamischen Vollflächenkontakt bei zugleich vielfachem Zahneingriff sowie der Einführung der logarithmischen Spirale in die Getriebetechnik ist das Galaxie-Getriebe mit radialem Funktionsprinzip bis heute der Benchmark hinsichtlich Tragfähigkeit, Verdrehsteifigkeit, Positionier- und Gleichlaufgenauigkeit sowie absoluter Spielfreiheit über die gesamte Lebensdauer. Die Erkenntnisse und Aussagen zu den Leistungsmerkmalen haben sich bewahrheitet, die Produktfamilie hat sich als Servoaktuator wie auch als Getriebe in der Praxis bewährt. Der Lohn – neben vielen zufriedenen Anwendern beispielsweise im Werkzeugmaschinenbau, in der Handhabungstechnik oder der Robotik – waren zahlreiche Auszeichnungen, zum Beispiel der Hermes Award 2015, der Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft 2016 oder die Nominierung für den Deutschen Zukunftspreis 2018, bei dem Wittenstein zum Kreis der Besten zählte. Zudem wurde mit Galaxie eine auch wissenschaftlich anerkannte neue Getriebegattung begründet.
Kosten- und Marktanalysen agil berücksichtigt
Begleitet wurde die Entwicklung der neuen, axialen Kinematik von Anfang an vom Blick auf die Gesamtkosten von Getrieben, denn kleiner bedeutet nicht zwangsläufig kostengünstiger – im Gegenteil, weil beispielsweise in der mechanischen Fertigung von filigranen Teilen Toleranzen schwieriger einzuhalten sind als bei großen. „Das ist ein Dilemma, mit dem Anbieter von Präzisionsgetrieben zu kämpfen haben“, erläutert Hehn. „Anbieter, die auf große Präzisionsgetriebe spezialisiert sind, schaffen es kaum, kleine Getriebe zu bauen, die technische und wirtschaftliche Alleinstellungsmerkmale mit sich bringen.“ Diese Ausgangslage hatte zwei Konsequenzen: technologisch brauchte es eine (r)evolutionär neue Idee innerhalb der Gattung Galaxie – und organisatorisch war die Aufgabenstellung nur durch eine ganzheitliche Betrachtung der Herausforderungen im Rahmen eines Simultaneous Engineering zu lösen. Daher arbeiteten schon in der frühen Projektphase die Vor- und Konzeptentwicklung, die Fertigungs- und Montagespezialisten sowie das Markt- und Vertriebsmanagement Hand in Hand. Die Merkmale, die den Erfolg des Galaxie mit Radial-Kinematik ausmachen, in kleinere Baugrößen mit Übersetzung i=60/61 zu überführen und damit einhergehend eine optimale Prozessfähigkeit der neuen Getriebe-Serie für die automatisierte Fertigung zu gewährleisten, hatte zu Beginn der Vorentwicklung so etwas wie die „Quadratur des Kreises“ an sich. Klar war zudem von Anfang an: Galaxie muss Galaxie bleiben – also keine Kompromisse hinsichtlich grundsätzlichem Funktionsprinzip sowie hoher Präzision und Performance. Die Lösung war der Konzeptsprung von der radial zur axial wirkenden Kraftübertragung – quasi ein „kinematischer Salto“ um 90°. Angetrieben von einer Polygonscheibe mit zwei Hochpunkten greifen die als Zahnring verbundenen Einzelzähne innerhalb des Zahnträgers wie in einer Schraubbewegung axial in die Planrad-Helixverzahnung ein. „Dieser kinematische Aufbau“, erklärt Dr. Karoline Scheuermann, Business Developer im Business Pionier bei Wittenstein, „eröffnet Vorteile für kleine Baugrößen. Das neue Galaxie erreicht kompaktere Außenmaße und damit platzsparendere Bauformen, bietet gleichzeitig eine wesentlich größere Hohlwelle sowie eine deutlich größere Übersetzung, was durch den Einsatz von Königszähnen statt Dachzähnen erreicht wird.“ Ausgelegt auf maximale Beschleunigungsmomente von 150 Nm und 250 Nm bietet das miniaturisierte Getriebe eine hohe Drehmomentdichte – mit allen Vorteilen für zusätzliche Performance in einer gewählten Baugröße oder ein mögliches Downsizing der Getriebegröße bei Vorgabe definierter Leistungsmerkmale.
Maximale Prozessfähigkeit in Fertigung und Montage
Bei der Entwicklung der axialen Kinematik des miniaturisierten Galaxie hat der Hersteller konsequent auf die Prozessfähigkeit in den ausgewählten Fertigungsprozessen und der Montage geachtet. Die Hauptfertigungsteile für Antrieb, Kraftübertragung, Abtrieb und Gehäuse können mit etablierten Fertigungsprozessen hergestellt und von einer Seite axial montiert werden. Hierzu wurden sowohl der eigentliche Montageprozess als auch die Teileversorgung und Materialbereitstellung in ihrer Prozessfähigkeit analysiert und angepasst. Damit ist exzellente Qualität nicht nur über das Produktdesign, sondern auch über die Herstellung des Produkts gewährleistet.
Perfekte Motor-Getriebe-Kombination
Hohe Verdrehsteifigkeit auch im Nulldurchgang, höhere Beschleunigungsraten bei reduzierten Vibrationen, hohe Drehmomentdichte und Überlastfähigkeit, große Hohlwelle, absolutes Nullspiel – mit seinen Leistungsmerkmalen stellt das neue Galaxie konventionelle Wellgetriebe entsprechender Baugrößen klar in den Schatten. Damit eröffnet es unter anderem in der Medizin- und Präzisionsrobotik neue konstruktive und applikationstechnische Perspektiven. Zusammen mit den Servomotoren der cyber kit line von Wittenstein cyber motor bildet das miniaturisierte Getriebe zudem eine perfekte Motor-Getriebe-Kombination, wobei sich grundsätzlich auch Hohlwellenmotoren anderer Hersteller integrieren lassen. (jg)
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