Aufrufe
vor 11 Monaten

antriebstechnik 9/2015

antriebstechnik 9/2015

GETRIEBE UND

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN Planetengetriebe aus dem Baukasten Frühzeitige Abstimmung mit Getriebeexperten führt zu schneller und kostengünstiger Entwicklung Heinz Gert Hagedorn, Stefan Preuß „Welches Planetengetriebe hätten Sie denn gerne?“ Die Antwort ist anspruchsvoll, denn die Konstruktion eines Getriebes erlaubt die Berücksichtigung einer Vielzahl von Antriebsvariablen und damit einen hohen Grad an Individualisierung. Welche Variablen mit welcher Zielsetzung beeinflusst werden können, um das bestmögliche Getriebe im magischen Dreieck aus Qualität, Zeit und Kosten zu realisieren, erfahren Sie bei uns. Elektromechanische Antriebe substituieren dank besserer Regelbarkeit und Effizienz über alle Branchen hinweg hydraulische oder pneumatische Systeme. Damit einher geht steigender Bedarf nach Getrieben, deren technische wie ökonomische Rahmendaten gleichermaßen überzeugen. IMS Gear bietet, individuelle Anbaulösungen für alle weltweit verfügbaren Elektromotoren an. Entgegen langwieriger und kostenintensiver Sonderentwicklungen gilt für die Getriebelösungen aus dem modularen Baukasten von IMS Gear: Mit der intelligenten Modifizierung an der richtigen Stelle lassen sich erhebliche Vorteile generieren − „ohne dass dadurch die Kosten steigen. Es kommt einfach darauf an, bewährte Technologie aus jahrzehntelanger Erfahrung schnell und passgenau einzusetzen“, erläutert Heinz Gert Hagedorn, Vice President Sales & Engineering Planetary Gears bei IMS Gear. Welcher Motor, welches Ritzel? Am Startpunkt der Überlegungen stehen die Auswahl des Motors und die Anpassung der Verbindung zum Getriebe. Kommt es auf möglichst geringe Baulänge an, wird die Wahl auf ein kurzes Motorritzel fallen. Es ist darauf zu achten, dass die Zähnezahl des Motorritzels und der Durchmesser der Motorwelle im passenden Verhältnis zueinander stehen, damit die Wandung des Motorritzels nicht zu dünn ausfällt. Stößt man hier auf erste Probleme, so steht alternativ eine Vielzahl anderer Motorritzelvarianten aus dem Baukasten zur Verfügung. Schließlich ist bei der Auswahl des Motors dessen Bauart mit Blick auf den Montagevorgang zu berücksichtigen: Wenn das Ritzel per Presssitz aufgebracht werden soll, muss die Möglichkeit des Abstützens der Motorwelle gegeben sein. Alternativ ist auch ein Verstiften, Verschrauben oder Verkleben denkbar. Sollte die Antriebseinheit vertikal platziert werden und ist besondere Dichtigkeit notwendig, etwa bei Einsatz in Pharmazie oder Lebensmittelherstellung, ermöglicht der Einsatz eines Simmerrings bei geschliffener Motorritzelbuchse besondere Dichtigkeit. Über die Zahl der Zähne Die gewünschte Untersetzung lässt sich bei einem Planetengetriebe weitgehend frei wählen. Selbst bei gleichem Getriebedurchmesser sind zahllose unterschiedliche Untersetzungen umsetzbar, die den jeweiligen Kraftanforderungen angepasst werden können. Erreicht wird dies durch die Mehrstufigkeit des Getriebes, wobei pro Stufe bei IMS Gear aus vier oder mehr verschiedenen Zähnezahlen ausgewählt werden kann. Damit aber nicht genug: Der IMS Gear-Baukasten verwendet in allen Stufen dieselben Breiten der Planetenräder. Dies eröffnet die zusätzliche Möglichkeit, die Untersetzungen der einzelnen Stufen untereinander zu vertauschen, ohne die Gesamt untersetzung zu verändern. Damit hat der Getriebebauer weitere Möglichkeiten, gezielt Einfluss zu nehmen auf die Getriebelänge, die Größe des Motorritzels, das Verdrehspiel in der Abtriebsstufe und andere Parameter. Auswahl des passenden Werkstoffs Bei der Auswahl des Motorflansch sowie des Lagerflansch/Abtriebsflansch stellt sich zunächst die Frage des Werkstoffes. Aluminium bietet bei spanender Fertigung hohe Genauigkeit in nur einem Dreh-/ Fräsarbeitsgang. Vor allem bei kleinen Losgrößen, und wenn bei sichtbarem Heinz Gert Hagedorn ist Vice President Sales & Engineering Planetary Gears bei IMS Gear GmbH in Donaueschingen, Stefan Preuß schreibt im Auftrag von IMS Gear 01 Explosionsdarstellung eines Getriebes aus der IMS.SDline 02 Heinz Gert Hagedorn: „Mit der intelligenten Modifizierung an der richtigen Stelle lassen sich erhebliche Vorteile generieren.“ 40 antriebstechnik 9/2015

Einsatz Ansprüche an das Design gestellt werden, lässt sich mit Aluminium wertiges touch & feel zeitnah umsetzen. Im Vergleich mit Zink-Druckguss oder Kunststoff erfordern spanend hergestellte Aluminiumflansche jedoch höheren Bearbeitungsaufwand, und sind deshalb bereits ab mittleren Serien kostenintensiver. Kunststoff punktet an dieser Stelle mit geringem Gewicht und geringen Kosten, aber das Setzverhalten muss bedacht werden, zudem sind geringere Radial- und Axiallasten als bei Metall möglich. Die Einsatztemperatur (in der Regel nicht über 80 °C) und auch die Schraubenanzugsmomente müssen in die Überlegungen einbezogen werden. Zink-Druckguss-Flansche sind über geringe mechanische Nacharbeit oft sehr gut individualisierbar und erlauben hohe Drehmomente bei der Verschraubung, oder auch die passgenaue Aufnahme von Kugellagern. In der Großserie eröffnet Zink-Druckguss gegenüber Aluminium damit deutliche Kostenvorteile. Konfiguration der passenden Verzahnungsteile Die Planetenträger und die Planetenräder bilden mit dem Hohlrad gewissermaßen das Herz jedes Planetengetriebes. Die Grundsatzentscheidung zwischen Metall und Kunststoff determiniert sich entlang der Anforderung: Metallene Planetenträger erlauben höhere Drehmomente, sind in weitem Temperaturfenster einsetzbar und bieten höchste Präzision. Entsprechendes gilt für Planetenräder aus Metall. Träger und Räder aus Kunststoff bieten den Vorteil geringen Gewichts, geringerer Kosten, und sie können vor allem zur Geräuschminimierung beitragen. „Die Auswahl richtet sich nach einer Vielzahl von Kriterien wie der gewünschten Untersetzung, den Anforderungen an Geräuscharmut, der Lebensdauer, Temperaturanforderungen, radialen Lastsituation, dem Drehmomentverhalten, dem Spiel am Abtrieb und auch der zu erwartenden Serienstückzahl“, verweist Hagedorn auf die zentrale Rolle. Für den nicht auf Getriebe spezialisierten Konstrukteur sei es mindestens extrem aufwändig, wenn nicht sogar unleistbar, ohne Fachwissen von Getriebespezialisten zur optimalen Kombination zu gelangen: „Deshalb ist die enge Abstimmung bereits im Konstruktionsprozess, insbesondere zu den Anforderungen, so wichtig, denn mit einem intelligenten Mix aus Kunststoff- und Metallkomponenten lassen sich hier Zeit und Kosten sparen.“ Das gilt insbesondere auch für die Zahl der Getriebestufen und die Auswahl des Hohlrades. Das Werkstoff-Duo Metall oder Kunststoff macht auch bei der Auswahl des Hohlrades nicht Halt und kann je nach Anwendungsfall auch zu einem hy briden Hohlrad führen. So kann beispielsweise die motorseitige Eingangsstufe des Hohlrades in Metall und in den weiteren Stufen in Kunststoff ausgeführt werden. Dies kann aus Gründen der Geräusch minimierung einerseits, bei gleichzeitiger Kostenreduzierung andererseits angezeigt sein. Ansonsten gelten die gleichen Vorteile und Einschränkun- gen wie bei den Trägern und Rädern. Gute Lagerung: Nicht nur bei Wein Da der Sinn jeden Getriebes darin besteht, Kräfte effizient zu übertragen, muss die Lagerung sorgsam überdacht werden. Zu klären ist insbesondere, welcher Lastfall vorliegt. Wirken radiale oder axiale Kräfte, kommt es zu Punkt- oder Umfanglast? Zu beachten sind die Ausgangsdrehzahl und die Dauerhaftigkeit der Beanspruchung, z. B. im dreischichtigen 24-Stunden- Betrieb. Wälz- oder Kugellager sind flexibel in allen Anwendungen einsetzbar und bieten besonders reibungsarme Lagerung. Dies kann bei hohen Anforderungen an den Wirkungsgrad ausschlaggebend sein. Sinterlager bieten Kostenvorteile und gute Notlaufeigenschaften und bieten sich an, wenn geringere Lasten zu übertragen sind. Der Einsatzbereich begrenzt sich allerdings auf niedrige bis allenfalls mittlere Drehzahlen. Bei der Auswahl des richtigen Lagers − wie auch bei den Planetenrädern − determiniert der Einsatz- I MS Gear verspricht mit seinem integrierten Baukasten für Planetengetriebe optimierte Antriebslösungen, die Kunden alle Vorteile eines modularen Systems bieten: schnelle Verfügbarkeit ausgereifter Technologie bei attraktivem Preis/ Leistungs-Verhältnis. Ich sprach mit Heinz Gert Hagedorn, Vice President Sales & Engineering Planetary Gears bei IMS Gear, über die Hintergrün- de. Das Interview lesen Sie unter http://bit.ly/1CAen4l antriebstechnik 9/2015 41

Aktuelle Ausgabe