Miniaturisiertes Präzisionsgetriebe

Revolution im Roboter

Etwas Bewährtes durch etwas Neues ersetzen? In der Robotik ist das jetzt mit einem neuen Getriebe aus dem Hause Wittenstein möglich. In kompakte Baugrößen verpackt, liefert es im Vergleich zu Wellgetrieben deutlich mehr Steifigkeit, Drehmomentdichte, Überlastfähigkeit und Nullspiel. Zudem wartet das neue Getriebe mit einem sehr großen Hohlwellendurchmesser auf. Unter dem Strich: alles passende Eigenschaften für den Einsatz in Medizin- und Präzisionsrobotern, in Handling-Systemen für Halbleiter oder in Highend-Maschinen.
 Das hochsteife Präzisionsgetriebe stellt in den kleinen Baugrößen eine attraktive Alternative zu Wellgetrieben dar.
Das hochsteife Präzisionsgetriebe stellt in den kleinen Baugrößen eine attraktive Alternative zu Wellgetrieben dar.Bild: Wittenstein SE

Das Galaxie-Getriebe ist in der neuen Baugröße kompatibel zu Wellgetrieben – bietet aber im Vergleich eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit in den relevanten Kenngrößen. Die Gegenüberstellung der technischen Daten zeigt: Das neue Getriebe bietet in seinen Baugrößen von heute 90 und 110mm eine bis zu 40 Prozent höhere Drehmomentdichte, eine um den Faktor 3 bessere Verdrehsteifigkeit, ein doppelt so hohes Notaus-Moment, absolutes Nullspiel über die gesamte Lebensdauer sowie eine fast 50 Prozent größere Hohlwelle. Das eröffnet Konstrukteuren von Robotern spannende neue Möglichkeiten.

 Die Hohlwelle des neuen Getriebes in Baugröße 90 bietet mit 31mm ganze 10mm mehr Durchmesser als Wellgetriebe gleicher Baugröße.
Die Hohlwelle des neuen Getriebes in Baugröße 90 bietet mit 31mm ganze 10mm mehr Durchmesser als Wellgetriebe gleicher Baugröße.Bild: Wittenstein SE

Von radial zu axial

Um die Ansprüche der Galaxie-Baureihe in kleineren, marktkompatiblen Baugrößen erfüllen zu können, war ein Umdenken in der Bewegungsführung bei der Kraftübertragung erforderlich, nämlich von radial zu axial. Im neuen Getriebe greifen die als Zahnring verbundenen Einzelzähne innerhalb des Zahnträgers – angetrieben von einer Polygonscheibe mit zwei Hochpunkten – wie in einer Schraubbewegung axial in die Planrad-Helixverzahnung ein. Dieser kinematische Aufbau ist verantwortlich dafür, dass die neue Baugröße wirklich kompakte Außenmaße erreicht – und dabei mit 150 und 250Nm im Vergleich zu Wellgetrieben um bis zu 40 Prozent höhere Beschleunigungsmomente ermöglicht. Ein weiteres Highlight der neuen Kinematik ist die absolute Spielfreiheit bei hohen Verdrehsteifigkeiten.

Eingesetzen lässt sich das miniaturisierte Galaxie-Getriebe u. a. in Schwenk- und Positionierachsen von Medizinrobotern.
Eingesetzen lässt sich das miniaturisierte Galaxie-Getriebe u. a. in Schwenk- und Positionierachsen von Medizinrobotern.Bild: Wittenstein SE

Steifigkeit als Best-in-Class bestätigt

Im Vergleichstest übertrifft das miniaturisierte Getriebe marktgängige Wellgetriebe in puncto Steifigkeit um das Dreifache – und das über den gesamten Drehmomentbereich. Dies resultiert zum einen daraus, dass der Zahneingriff nicht wie bei Wellgetrieben über eine Linienberührung, sondern über einen nahezu vollflächigen Kontakt der Flanken der Königszähne im miniaturisierten Galaxie erfolgt. Zum anderen ist beim Zahneingriff – bedingt durch die Bewegung des Polygons – immer ein großer Teil der Königszähne an der Drehmomentübertragung und Steifigkeitsbildung beteiligt. Das Königszahn-Konzept hat zugleich einen weiteren Vorteil: es ermöglicht Übersetzungen von i=60/61 und erfüllt damit eine wesentliche Leistungsanforderung in Robotikapplikationen.

 Im miniaturisierten Galaxie-Getriebe greifen die als Zahnring 
verbundenen Einzelzähne innerhalb des Zahnträgers axial in die Planrad-Helixverzahnung ein.
Im miniaturisierten Galaxie-Getriebe greifen die als Zahnring verbundenen Einzelzähne innerhalb des Zahnträgers axial in die Planrad-Helixverzahnung ein.Bild: Wittenstein SE

Verbessertes Resonanzverhalten

Zur Reduzierung von Schwingungen und Vibrationen erfolgt in der Regel eine steifigkeitsbasierte Auslegung von Roboterachsen. Hierfür wird die Resonanzfrequenz der einzelnen Achsen anhand des Massenträgheitsmomentes der Applikation und der Getriebesteifigkeit bestimmt. Durch die höhere Steifigkeit erhöht sich die Resonanzfrequenz um Faktor 2 und bietet darüber hinaus Downsizing-Potential. In der Praxis übererfüllt das neue Galaxie-Getriebe damit auch steifigkeitsbasierte Frequenzempfehlungen, etwa für Schwenk- und Positionierachsen von Medizinrobotern.

Seiten: 1 2Auf einer Seite lesen

Das könnte Sie auch Interessieren

Bild: ©Robert Hahn
Bild: ©Robert Hahn
Touchscreen-Bedienung stark verbessert

Touchscreen-Bedienung stark verbessert

Auf der Messe SPS in Nürnberg im Jahr 2019 stellte die Firma B_digital aus Beckum den ersten Prototypen
ihrer Software Skemdit dem Fachpublikum vor. Kurze Zeit später gelangte diese zur Marktreife. Mit dem Tool lassen sich – unabhängig von der verwendeten E-CAD-Software – Stromlaufpläne auf Basis des PDF-Standards digitalisieren und bearbeiten. Kürzlich erhielten wir in einem exklusiven Interview mit dem Anbieter Einblicke in die Weiterentwicklung der Software.

Bild: Janz Tec AG
Bild: Janz Tec AG
Maßgeschneidertes Edge-Gateway auf Himbeer-Basis

Maßgeschneidertes Edge-Gateway auf Himbeer-Basis

Das Zeitalter der Digitalisierung erfordert neuartige Technologielösungen, die sich nahtlos in anspruchsvolle industrielle Umgebungen integrieren lassen. Janz Tec geht diese Herausforderung an und hat das zur Raspberry Pi 4 Serie gehörende Compute Modul 4 (CM4) mit einem maßgeschneiderten Baseboard kombiniert. So entstand eine leistungsstarke und flexible IIoT-Lösung auch für kleine und mittelständische Unternehmen.