Zeitlauf Antriebstechnik

Das richtige Getriebe für jedes Problem

Bild 1 Flexibel durch modularen Aufbau: Für jedes Getriebeproblem die passende Lösung

August 2006

Planetengetriebe mit nur 32 mm Außendurchmesser
Per Definition sind Getriebe gelenkige Verbindungen von Teilen, die zum Übertragen und Umwandeln von Kräften, oder zum Führen von Teilen auf einer Bahn dienen. Umgangssprachlich bezeichnet man mit dem Begriff meist nur mechanische Vorrichtungen zum Übertragen und Wandeln von Drehbewegungen, Drehrichtungen und Drehmomenten. Zu diesem Zweck finden Getriebe ihre Einsatzbereiche in verschiedensten Geräten. Dort erzeugen Kleinmotoren die geforderten hohen Leistungen durch hohe Drehzahlen. Diese werden mit Hilfe von Getrieben auf die richtige Drehzahl reduziert. Je nach Anwendungen sind die Anforderungen an das eingesetzte Getriebe gänzlich unterschiedlich: Hohe Drehmomente bei kleinstem Bauraum, Temperaturbeständigkeit, Bruchfestigkeit, optimierter Wirkungsgrad und Geräuscharmut werden da zum Beispiel gefordert. Vorteilhaft sind also modular aufgebaute Getriebefamilien, die sich an die jeweilige Anforderung flexibel anpassen lassen.

Der Trend geht heute zu immer kleineren Geräten; auch die eingesetzten Getriebe müssen da mitziehen. Daher sind für viele Anwendungen die sehr kompakten Planetengetriebe ideal. Die Getriebespezialisten von Zeitlauf bieten mit ihrer modular aufgebauten Getriebefamilie Performax für fast jedes Getriebeproblem die passende Lösung (Bild 1). Bislang lag die Untergrenze für den Getriebedurchmesser bei 42 mm; viele Anwendungen forderten aber noch kleinere Durchmesser. Mitte September bekommt die Produkt-Familie Nachwuchs: Das Performax 32 ergänzt dann die Palette nach unten.

Bild 2 Ein Blick in das Innenleben der Getriebe. Schön zu sehen: Die unterschiedlichen Materialien und Verzahnungsarten passend zu den Anforderungen der jeweiligen Getriebestufe.

Platzsparend und leistungsstark

Hochleistungsplanetengetriebe erreichen im Vergleich zu Schnecken- oder Stirnradgetrieben hohe Untersetzungsleistung bei kompakten Abmessungen, gutem Wirkungsgrad und geringstem Verschleiß. Durch die ineinander angeordneten Zahnräder wird eine hohe Packungsdichte erreicht, die bei minimalem Bauraum maximale Drehmomente übertragen kann; die Leistungsverteilung auf viele Planeten ist dabei günstig. Um Geräusche zu minimieren, sind die Zahnräder der ersten Stufe schräg verzahnt und ermöglichen somit einen fließenden, geräuscharmen Eingriff. Ein gleichmäßiger Eingriff über die wirksame Evolvente wird durch eine optimierte Zahnmodifikation erzielt. Diese sorgt zudem für eine bessere Verteilung der auftretenden Kräfte auf die Zahnradflanken. Schädliche örtliche Spannungsspitzen sind so ausgeschlossen.
Die Getriebe der Performax-Familie bieten eine sehr große Leistungsdichte bei hervorragender Laufruhe. In der ersten Stufe sind Untersetzungen von bis zu 17:1 möglich. Somit lassen sich einstufige Getriebe dort einsetzen, wo andere Getriebekonzepte bereits zweistufig ausgelegt werden müssen. Bei zweistufigen Ausführungen können Untersetzungen von bis zu i = 204:1 erreicht werden, dreistufig sogar bis zu i = 3468:1. Da Planetengetriebe sehr kompakt sind, lassen sich mehrere Untersetzungsstufen auf engstem Raum aneinander bauen. Am motorseitigen Eingang sind die Drehzahlen hoch und die Drehmomente gering. Mit jeder Stufe nimmt die Drehzahl ab. Je nach gewünschter Drehzahl an der Abtriebsseite, können bis zu drei Stufen eingesetzt werden (Bild 2). Mit jeder Stufe steigt dabei jedoch die Belastung der Zahnflanken an, da mit Abnahme der Drehzahl das Drehmoment zunimmt. Die hochbelastete Endstufe wird daher bei großer Untersetzung und entsprechender Drehmomentbelastung mit nadelgelagerten Planetenrädern aus Stahl ausgestattet.

Bild 3 Beispiele für verschiedene Abtriebswellen-Varianten

Für jedes Problem das richtige Getriebe
Durch den modularen Aufbau lassen sich die Getriebe an nahezu alle Probleme anpassen. Neben dem flexiblen Einsatz der einzelnen Getriebestufen, sind auch die angebotenen Untersetzungen harmonisch abgestuft. Im Bereich der kleinen Untersetzungen wurden sie bewusst noch feiner aufgegliedert. Zudem können bei Sonderapplikationen im einstufigen Bereich insgesamt 20, für zweistufige Getriebe sogar 240 unterschiedliche Untersetzungen realisiert werden. Auch die Abtriebswelle gibt es standardmäßig in zwei verschiedenen Varianten: mit Drehmomentübertragung per Mitnehmerfläche oder per Passfederverbindung nach DIN 6885, Form A.       

 Daneben ist auch die Ausstattung der Getriebe mit Sonderantriebswellen möglich (Bild 3). An den Motor kann das Getriebe per Direktanbau, mit Klebritzel oder per Klemmverbindung angebunden werden. Und auch die Werkstoffe für Sonnen-, Planeten- sowie Hohlrad plus Antriebswelle und Gehäuse kann der Kunde individuell wählen (Bild 4). So lässt sich jede Anforderung hinsichtlich Laufruhe, Drehmoment oder Leistung einfach und wirtschaftlich erfüllen.

Bild 4 Für jede Anforderung das passende Material.

Zu guter Letzt gibt es die Getriebe in verschiedenen Durchmessern: 63, 52 und 42 mm sind bereits im Programm. Das Performax 42 kann bei kleinstem Bauraum die höchste Leistungsdichte erreichen. Typische Anwendung ist beispielsweise die Tischhöhenverstellung. Das 52er Getriebe deckt je nach Werkstoffwahl verschiedene Bereiche in der Gerätetechnik ab, denn wo hohe Laufruhe gefordert wird, ist man mit ihm gut beraten. Aber auch die Sicherheitstechnik wo hohen Drehmomenten standgehalten werden muss und hohe Bruchfestigkeit gefordert wird, ist ein ideales Einsatzgebiet.

Neben der Belastung durch das Abtriebsdrehmoment müssen Planetengetriebe vor allem auch Radialbelastungen an der Abtriebswelle aufnehmen können. Bei herkömmlichem Aufbau ist nur am Getriebeausgang eine Lagerung vorgesehen. So entsteht ein Kippmoment; die Welle verkantet und auch die mit der Abtriebswelle verbundene Trägerscheibe, welche die Planetenräder führt, kippt. Das erzeugt unangenehme Laufgeräusche, die in Medizin- und Büromaschinen oder gehobenem Servicegerät wie Türöffnern unerwünscht sind. Hier ist das Performax 63 HRL der ideale Partner, das mit doppelter Lagerung der Ausgangswelle Radialkräfte auffängt, für mehr Laufruhe auch bei höchsten Radiallasten sorgt und dennoch eine sehr hohe Lebensdauer erreicht.

Klein aber oho

Mit all diesen Varianten ist die Familie aber noch nicht komplett, denn für viele Anwendungen waren die 42 mm Durchmesser noch zu groß. Daher bieten die Getriebespezialisten ab September auch ein Getriebe mit nur 32 mm Außendurchmesser an. Dieses ist dann standardmäßig mit EC- und DC-Motor verfügbar und hat die von seinen „großen Brüdern“ bekannten Vorteile. Es bietet bei nur einer Stufe eine Übersetzung von bis zu i = 17:1. Bei einem Drehmoment bis 5 Nm und einer Leistung bis 76 W ist eine Lebensdauer von 5000 Stunden garantiert. Durch die Werkstoffwahl, Kunststoff in der ersten Getriebestufe und den fließenden Eingriff durch Schrägverzahnung bietet das Getriebe die vom Rest der Familie gewohnte Laufruhe. Die zweite Getriebestufe aus gehärtetem Stahl,  die serienmäßig enthaltenen Sinterlager in den Planetenrädern sowie die Geradverzahnung in der zweiten Stufe sorgen für Langlebigkeit. Standardmäßig gibt es die neue Baugröße ein- oder zweistufig; bei Bedarf kann sie aber auch dreistufig ausgebaut werden. Und noch ein Bonus: Kleine Mengen bis 20 Stück werden innerhalb 48 Stunden geliefert.

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Hinweis für Redakteure: Sollten Sie weiteres Bildmaterial benötigen, zum Beispiel für ein größeres Aufmacher-Foto, wenden Sie sich bitte an Frau Schmidt. Sie liefert Ihnen gerne ein entsprechendes Bild nach Ihren Vorgaben.

Text:  Dipl.- Ing. Feinwerk- und Mikrotechnik (FH) Martin Mika Konstrukteur und Dieter Hammer  Vertriebsleitung beide Zeitlauf


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