Den richtigen Getriebetyp wählen: Expertentipps für optimales Drehmoment und Effizienz

Mehr Drehmoment bei niedrigeren Drehzahlen bereitstellen

Wie man das richtige Getriebe wählt: Der 적절한 Einsatz von Getrieben in Ihrer Motion-Control-Anwendung kann sie mit niedrigeren Drehzahlen laufen lassen und mehr Drehmoment liefern. Sollten Sie sich für ein Getriebe entscheiden, umfassen die verfügbaren Konfigurationen ein Inline- oder ein Winkelgetriebe. Sie müssen auch entscheiden, ob Sie einen Motor mit integriertem Getriebe wünschen. Die Baugruppe umfasst sowohl das Getriebe als auch den Motor in einem einzigen Gehäuse.

Arten von Getrieben

Inline-Getriebe

Inline-Getriebe werden häufig für Motion-Control-Anwendungen verwendet, da sie eine höhere Drehmomentausgabe und geringeres Spiel als Winkelgetriebe haben. Sie kosten auch weniger. Inline-Getriebe haben eine Abtriebswelle, die in Linie und zentriert mit der Motorwelle ist.

Winkelgetriebe

Ein Winkelgetriebe wird häufig verwendet, wenn es notwendig ist, einen Servomotor in einen engen Raum einzupassen. Die Abtriebswelle des Winkelgetriebes steht in einem 90-Grad-Winkel zur Motorwelle. Daher ist der größte Teil des Getriebegehäuses und das gesamte Motorgehäuse parallel zur Seite der Maschine, was einen kleineren Maschinenumriss ergibt. Beachten Sie, dass einige Getriebe, wie Schneckengetriebe, aufgrund ihrer Konstruktion inhärent einen rechten Winkel haben, da die Antriebsachse der Schnecke (Schraube) in einem 90-Grad-Winkel zur Achse des Schneckenrads steht.
Abb. 1. Ein Winkelgetriebe wie dieses wird häufig verwendet, wenn es notwendig ist, einen Servomotor in einen engen Raum einzupassen

Getrennte Motoren und Getriebe

Die meisten Motion-Control-Systeme, die Getriebe einsetzen, verwenden getrennte Motoren und Getriebe. Dieser Ansatz ermöglicht es Ihnen, den für die Anwendung am besten geeigneten Motor und das Getriebe auszuwählen, auch wenn sie von verschiedenen Herstellern stammen. Typischerweise können Sie Getriebe an fast jeden Servomotor anbauen. Alles, was erforderlich ist, ist, die passenden Flansche mit Standardschrauben zusammenzubauen. Diese Konfiguration ist flexibler als ein integrierter Getriebemotor und einfacher zu warten. Getriebe verschleißen schneller als der Motor selbst, so dass bei einem Getriebeausfall nur dieses ausgetauscht werden muss und nicht der Motor.

Integrierte Getriebemotoren

Dennoch ist ein integrierter Getriebemotor für bestimmte Anwendungen die beste Wahl. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die Gesamtlänge der Baugruppe um einen Zoll oder mehr kürzer sein kann als eine Baugruppe mit separatem Getriebe und Motor.
Auch das Systemdesign ist einfacher, da Sie nur eine einzige Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie benötigen, um zu bestimmen, ob ein Getriebemotor die notwendige Leistung für Ihr Motion-Control-System liefert. Dies hilft, Designfehler zu vermeiden.
Und die Montage ist ebenfalls einfacher. Da Getriebe und Motor integriert sind, ist es unmöglich, die Montagefehler zu machen, die beim Aufbringen eines Getriebes auf einen Motor auftreten können.

Einsatz in der Lebensmittelverarbeitung

Integrierte Getriebemotoren funktionieren gut in rauen Umgebungen wie in der Lebensmittelverarbeitungsindustrie. Da Getriebemotorgehäuse auch aus 300er-Edelstahl gefertigt sind und IP 69K Standards für Beständigkeit gegen Eindringen von hochtemperiertem Hochdruckwasser erfüllen müssen, können Anlagenpersonal Maschinen problemlos abwaschen, ohne sich Sorgen machen zu müssen, sie zu beschädigen. Das Design eliminiert auch die Naht zwischen Motor und Getriebe, sodass kein Platz für Lebensmittelreste bleibt.

Flanschflächen-Getriebe

Ein neuerer Trend ist die Verwendung von Flanschflächen-Getrieben. Anstelle einer Abtriebswelle haben Flanschflächen-Getriebe eine rotierende Scheibe mit Schraubenlöchern auf der Abtriebsseite. Die angetriebene Maschine wird direkt am Flansch montiert. Diese Anordnung eliminiert die Notwendigkeit einer elastischen Kupplung und all ihrer damit verbundenen Probleme. Sowohl Getriebe als auch Getriebemotoren sind mit Flanschfläche erhältlich.
Abb. 2. Um ein Getriebe an einen Servomotor zu montieren, muss man lediglich die passenden Flansche mit Standardschrauben zusammenbauen. Hier sichert ein Klemmringmechanismus am Eingangsrad den Sitz auf der Motorwelle.

Wie man das richtige Getriebe wählt

Es gibt viele verschiedene Arten von Getrieben für den Einsatz in einem Motion-Control-System. Die Kenntnis der Attribute jedes Typs hilft Ihnen, die beste Wahl für verschiedene Anwendungen zu treffen und zu bestimmen, wie man das richtige Getriebe wählt:

• Stirnradgetriebe haben Zähne, die senkrecht zur Zahnradfläche verlaufen. Sie sind kompakt, kosteneffizient und fähig zu hohen Übersetzungsverhältnissen. Nachteile: Sie sind laut und verschleißanfällig.
• Schneckengetriebe werden dort eingesetzt, wo es notwendig ist, Leistung in einem 90-Grad-Winkel zu übertragen und wo hohe Reduktionen benötigt werden. Schneckengetriebe sind präzise, laufen leise und benötigen wenig Wartung. Nachteile: Sie haben relativ niedrigen Wirkungsgrad und sind nicht reversibel.
• Planetengetriebe heißen so, weil die Zahnradanordnung dem Sonnensystem ähnelt. Ein zentrales Rad, das Sonnenrad, treibt Planetenräder an, die um es herum positioniert sind. Die Planetenräder drehen die Abtriebswelle des Getriebes. Vorteile: kompakte Baugröße, hoher Wirkungsgrad, geringes Spiel, hohes Drehmoment-Gewichts-Verhältnis. Nachteile: komplexes Design und hohe Lagerlasten.
• Harmonikgetriebe (Wellengetriebe) enthalten einen Wellengenerator, Flexspline und Circular Spline. Vorteile: geringes Gewicht, kompaktes Design, kein Spiel, hohe Übersetzungsverhältnisse, hohes Drehmomentvermögen, koaxiale Ein- und Ausgabe. Nachteil: Die Zahnräder sind verschleißanfällig.
• Zykloidgetriebe haben eine Eingangsachse, die ein Exzenterlager antreibt, welches dann eine zykloide Scheibe antreibt. Zykloidgetriebe sind fähig zu hohen Verhältnissen, während sie klein bleiben. Nachteile: erhöhte Vibration durch die zykloide Bewegung, was Verschleiß an den Zähnen der zykloiden Scheibe verursachen kann.

Abb. 3. Sie benötigen nur eine einzige Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie, um zu bestimmen, ob ein integrierter Getriebemotor wie dieser die notwendige Leistung für das Motion-Control-System hat.

Für weitere Informationen zur Auswahl des richtigen Getriebes und Getriebemotoren für Ihr Design rufen Sie Paul Hoerning unter (920) 209 5303 oder Travis Strebe unter (920) 757 0500 an.