Schneckengetriebe-Untersetzer erklärt: Drehmoment steigern & Geschwindigkeit in Automatisierungssystemen steuern

Ein Schneckengetriebe-Untersetzer (Helical Reducer) ist ein Gerät zur Steuerung der Ausgangsdrehzahl einer Maschine oder eines Motors. Er wird häufig in Automatisierungssteuerungssystemen eingesetzt. Die zwei Hauptziele eines Schneckengetriebe-Untersetzers, wie auch anderer Untersetzer, sind die Vervielfachung des Drehmoments, das von einer Eingangsleistungsquelle erzeugt wird, um die Eingangsgeschwindigkeit zu reduzieren und die Arbeitsmenge zu verstärken, um die gewünschte Ausgangsgeschwindigkeit zu erreichen.

Die Energiequelle einer Maschine oder eines Automatisierungssystems ist meist ein Motor oder ein Antrieb. Es gibt meist ein Getriebe, das den Motor über eine Abtriebswelle ergänzt. Der Schneckengetriebe-Untersetzer ist eine Hauptkomponente des Getriebes, die das Drehmoment verstärkt und die Geschwindigkeit steuert. Typischerweise steigt das Drehmoment, während die Geschwindigkeit sinkt. Um das Drehmoment zu erhöhen, dreht sich die Abtriebswelle eines Getriebes langsamer als die Antriebswelle eines Motors.

Ebenso kann die vom Untersetzer im Getriebe gesteuerte Abtriebswelle schneller rotieren als die Antriebswelle. Daher ist die Ausgangsgeschwindigkeit der Maschine oder des Systems schneller und das Drehmoment entsprechend reduziert. Dieser Mechanismus ist in Automatisierungssystemen essenziell, da die Leistung einer Maschine so gesteuert werden kann, wie es ein tatsächlicher Betrieb erfordert.

Wie funktioniert ein Schneckengetriebe-Untersetzer?

Schneckengetriebe-Untersetzer laufen ruhiger und leiser als andere Getriebe- und Untersetzertypen aufgrund der Art, wie die Zähne eingreifen. Die Zähne eines Schneckenrades sind im Winkel zur Radfläche geschnitten. Wenn zwei Zähne zu greifen beginnen, ist der Kontakt nicht sofort vollständig. Stattdessen greifen die Zähne beim Drehen allmählich mit dem Rad ein, bis sie vollständig in Kontakt sind. Schneckengetriebe-Untersetzer können sich in beide Richtungen bewegen. In jedem Fall erzeugt die gekrümmte Konfiguration der Zähne eine Helix, während sich die beiden Räder während der Drehung allmählich miteinander verzahnen.

Der durchschnittliche Bereich des Helixwinkels liegt bei etwa 15 bis 30 Grad. Die Axialkraft wird hauptsächlich vom Tangens des Helixwinkels beeinflusst. Wenn eine große Axialkraft erzeugt wird, wird diese von den Lagern aufgenommen. Wenn auf senkrechten Wellen montiert, kann der Schneckengetriebe-Untersetzer verwendet werden, um den Drehwinkel um 90 Grad anzupassen. Aufgrund der beim Drehen der Schneckenräder entstehenden Axialkraft ist der Schneckengetriebe-Untersetzer ideal für Schwerlastoperationen. Auch wegen der leisen Eigenschaft werden Schneckengetriebe-Untersetzer häufig in Automatisierungssystemen wie Hebe- oder Zugvorgängen eingesetzt.

Es gibt verschiedene Arten von Drehzahluntersetzern, die ein Motor oder eine Maschine anwenden kann, und jeder hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Neben Schneckengetriebe-Untersetzern gibt es auch Stirnrad-Untersetzer, Schneckengetriebe, Kegelräder etc. Sie alle sind für die Steuerung von Geschwindigkeit und Drehmomentausgang eines Systems ausgelegt, wobei die Nutzung aufgrund der charakteristischen Merkmale variieren kann.

Stirnräder (Spur Gears)

Stirnräder sind die gängigsten Räder für große Getriebeuntersetzungen. Die Zähne der Stirnräder sind gerade statt gekrümmt. Die Räder sind auf verschiedenen Bewegungswellen in paralleler Konfiguration montiert. Sie sind verbreitet, weil die Anwendung von Stirnrädern recht breit ist. Man sieht sie an Waschmaschinen oder Aufzugsuhren etc. Im Gegensatz zu Schneckenrädern werden sie mehr in kompakten, eigenständigen Geräten als in Automatisierungssystemen eingesetzt.

Das Eingreifen der Stirnräder ist weniger sanft als bei Schneckengetriebe-Untersetzern, da die Zähne gerade sind und beim Kontakt kollidieren. Dadurch neigen Stirnräder beim Drehen zu hörbaren Geräuschen. Lärm, Kollision und Vibration, die Stirnräder erzeugen, begrenzen ihre Anwendung. Sie werden seltener in Präzisionsmaschinen oder Automatisierungssystemen eingesetzt.

Schneckengetriebe (Worm Gears)

Schneckengetriebe sind ein weiterer gängiger Drehzahluntersetzer in einem Getriebe. Wie Stirnräder werden Schneckengetriebe meist in großen Getriebeuntersetzungsoperationen eingesetzt. Der Übersetzungsbereich von Schneckengetrieben hat einen relativ größeren Bereich als andere Untersetzertypen. Das Schneckenrad kann das Rad drehen, aber nicht das Schneckenrad selbst. Es ist ein inhärenter Sicherheitsmechanismus, der in das Design eingebaut ist. Mit diesem Design kann das Rad nicht in die umgekehrte Richtung laufen.

Schneckengetriebe werden häufig in Förderanlagen eingesetzt, da die Sperrfunktion durch die irreversible Drehrichtung als Bremse oder Stopp dienen kann. Ein Fördersystem ist ein Gerät, das Werkstücke oder Komponenten transportiert. Der Transport wird durch Rollen, Räder oder ein Band erreicht. Schneckengetriebe werden hier für das Antreiben der bewegten Teile verwendet.

Kegelräder (Bevel Gears)

Kegelräder gelten als sehr vielseitig, da die Zahnkonfiguration in einer breiten Vielfalt von Stilen vorliegt. Die Zähne können gerade wie bei Stirnrädern sein, spiralförmig wie bei Schneckengetrieben oder schräg wie bei Schneckengetriebe-Untersetzern. Gerade Zähne erzeugen wie bei Stirnrädern laute Geräusche und Stöße beim Eingreifen. Andererseits können spiralförmige Zähne wie Schneckengetriebe-Untersetzer arbeiten. Je nach Zahnkonfiguration variiert die Anwendung von Kegelrädern.