Welche Eigenschaften zeichnen Präzisions-Planetengetriebe aus, die in Aktuatoren verwendet werden?
Präzisions-Planetengetriebe bestehen aus einem zentralen Sonnenrad, mehreren Planetenrädern, die auf einem Träger gelagert sind, und einem innenverzahnten Hohlrad. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:
- Hohe Drehmomentdichte:Die Last wird auf mehrere Planetenräder verteilt, wodurch Übersetzungsverhältnisse von bis zu 20:1 in kompakten Gehäusen möglich sind und gleichzeitig ein kontinuierliches Drehmoment von bis zu mehreren hundert Nm erreicht wird.
- Außergewöhnliche Effizienz (>95 %): Rollende Kontakte minimieren die Reibung; die typischen Verluste liegen unter 5 %, wodurch die Wärmeentwicklung reduziert wird.
- Geringes Spiel (<1 arc-min): Präzise Fertigung und vorgespannte Träger sorgen für ein Spiel von weniger als einer Bogenminute und gewährleisten so eine exakte Positionierung.
- Lange Lebensdauer: Eine gleichmäßige Lastverteilung und hochwertige Stähle (oft aufgekohlt oder induktionsgehärtet) ermöglichen Lagerlebensdauern von über 10.000 Stunden unter Nennlasten (L10-Lebensdauer).
- Integrierte Schmierung:Die werkseitig eingefüllte synthetische Schmierpaste oder das Ölbad ermöglichen den Dauer- oder Intervallbetrieb mit minimalem Wartungsaufwand.
- Großer Geschwindigkeitsbereich: Ausgelegt für Eingangsgeschwindigkeiten von bis zu 8.000 U/min - Ideal für Hochgeschwindigkeits-Motoranwendungen ohne Leistungsreduzierung.
Welche Eigenschaften zeichnen die in Aktuatoren verwendeten Zykloidengetriebe aus?
Zykloidengetriebe verwenden eine exzentrische Eingangsnocke, um eine gelappte Platte anzutreiben, die mit feststehenden Stiften ineinandergreift und dadurch eine Ausgangsbewegung durch Umkehrbewegung erzeugt. Ihre Kennzeichen sind:
- Extrem hohe Untersetzungsverhältnisse: Einstufige Anlagen erreichen üblicherweise Übersetzungsverhältnisse von 30:1 bis 100:1; Mehrstufige Konstruktionen erreichen Übersetzungsverhältnisse von über 10.000:1, ohne dass große Zahnradsätze gestapelt werden müssen.
- Nahezu spielfrei: Die zyklische Bewegung eliminiert systembedingt das Spiel und ermöglicht so eine spielfreie Positionierung, die für Präzisionsrobotik unerlässlich ist.
- Extrem Stoßbelastbarkeit: Die Kontaktfläche zwischen Nocken und Stift hält Stoßbelastungen von bis zu 500 % des Nenndrehmoments ohne Beschädigung stand.
- Robuste Haltbarkeit: Wenige Gleitflächen und ein Wälzlager am Exzenter-Nocken lassen Wartungsintervalle von über 20.000 Stunden erwarten.
- Hohe statische Steifigkeit: Der mehrfach gelappte Rotor und die Ringstiftverbindung widerstehen elastischer Verformung unter Belastung und bewahren so die Präzision unter wechselnden Kräften.
- Wirkungsgrad ca. 90–93 %: Aufgrund lokaler Gleitvorgänge etwas geringer als bei Planetengetrieben, aber ausreichend für intermittierende Anwendungen mit hohem Drehmoment.
Wie wirkt sich die Art des Getriebes auf die Leistung eines Drehantriebs aus?
Die Wahl zwischen Planetengetrieben und Zykloidgetrieben beeinflusst die wichtigsten Kennwerte eines Aktuators:
- Drehmoment- und Drehzahlbereich: Planetengetriebe liefern ein kontinuierliches Drehmoment bei hohen Drehzahlen, während Zykloidgetriebe ein außergewöhnlich hohes Spitzendrehmoment bei niedrigen Drehzahlen bieten.
- Umkehrspiel und Wiederholgenauigkeit:Obwohl beide Getriebetypen eine Genauigkeit von unter 1 Bogenminute erreichen können, garantieren Zykloidgetriebe ein absolut spielfreies Getriebe unter Last, was zu einer Positionsabweichung von weniger als 10 µm führt.
- Thermisches Verhalten:Planetengetriebe laufen bei kontinuierlich hoher Geschwindigkeit kühler; Zykloidengetriebe erzeugen unter Stoßbelastungen zwar mehr lokale Wärme, leiten diese aber schnell ab.
- Größe und Gewicht: Bei einem gegebenen Dauerdrehmoment sind Planetengetriebe typischerweise 20 % kleiner und leichter. Zykloidgetriebe sind zwar etwas größer, bewältigen aber intermittierende Überlastungen und weisen eine längere Lebensdauer auf.
- Wartung und Lebensdauer:Planetengetriebe sind auf optimierte Schmierung und regelmäßige Inspektion angewiesen; die minimalen Verschleißflächen von Zykloidgetrieben ermöglichen oft einen wartungsfreien Betrieb über die gesamte Lebensdauer.
Wann würden Sie bei einem Aktuator den einen Typ dem anderen vorziehen?
Präzisions-Planetengetriebe
- Am besten geeignet für: Hochgeschwindigkeits-Robotergelenke, CNC-Drehtische, Spindelantriebe.
- Warum: Überragende Effizienz bei hoher Geschwindigkeit, kompakte Bauform, Genauigkeit im Bereich von unter einer Bogenminute und moderate Stoßfestigkeit.
Zykloidengetriebe
- Am besten geeignet für: Schwerlastroboter, Pressenzuführsysteme, Taktförderbänder
- Warum: Spitzenmäßige Drehmomentspitzen, spielfreie Übertragung unter Last, außergewöhnliche Stoßbelastungsbeständigkeit und unendliche Untersetzungsverhältnisse in minimalen Stufen.
Ihre Wahl hängt davon ab, ob Ihre Anwendung Wert auf dauerhaft hohe Geschwindigkeit und minimale Wärmeentwicklung (Planetengetriebe) oder auf extreme Drehmomentkapazität mit höchster Präzision unter intermittierender, hoher Belastung (Zykloidgetriebe) legt.