Zykloidgetriebe: Das Multitalent für Präzision, Schwerlast und mehr

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Die Zykloidgetriebe von Nabtesco sind Spezialisten für Präzision, Dynamik und Langlebigkeit – auch durch ihr ausgeklügeltes Lagerkonzept. Die integrierte Hauptlagerung ist belastbar und kann selbst hohe Biegemomente optimal aufnehmen. Das verringert den Konstruktions- und Montageaufwand von Robotern, Maschinen sowie Anlagen und senkt außerdem die Kosten. Ein detaillierter Blick ins Lager.

Nabtesco ist der größte und anerkannteste Zykloidgetriebe-Hersteller. Die Getriebesysteme haben sich weltweit bewährt und nehmen in der Automatisierung eine Schlüsselrolle ein. Überall, wo es auf exaktes Positionieren und absolute Zuverlässigkeit ankommt, sind die leistungsstarken Präzisionsgetriebe zur Stelle. Das Portfolio umfasst hochintegrierbare Einbausätze für die Robotik, anwenderfreundliche Servogetriebe für den Mittelstand, einbaufertige Getriebeeinheiten, robuste Drehtische sowie kompakte Hohlwellengetriebe.

Kraftübertragung über Kurvenscheiben und Rollen

Vor allem aus der Robotik sind die leistungsstarken Exzentergetriebe nicht mehr wegzudenken – mit einem Marktanteil von 60 Prozent ist Nabtesco hier Weltmarktführer. Aber auch in der Peripherie und zahlreichen weiteren Branchen wie Maschinenbau, Elektromobilität, Medizintechnik, Logistik, Handling oder Verpackungstechnik sind die Präzisionsgetriebe eine ideale Wahl. Die Kraftübertragung über Kurvenscheiben und Rollen sorgt für einen hohen Wirkungsgrad, eine lange Lebensdauer und ein geringes Spiel (Hystereseverlust 0,5 bis max. 1 arcmin). Ihre spezielle Bauweise führt darüber hinaus zu einem exzellenten Verhalten hinsichtlich Dynamik, Belastbarkeit und Laufruhe. Auch bei großen Lasten oder sehr schnellen und abrupten Bewegungen stellen die Getriebe exakt ausgeführte Bewegungen sicher und positionieren hochpräzise. Eine Besonderheit ist die solide Hauptlagerung zur Aufnahme hoher Biegemomente.

Lagerkonzept für Wahl der Zykloidgetriebe entscheidend

Maschinenbauer wählen die Getriebe für ihre Maschine oder Anlage selten nach dem Lagerkonzept aus. Das ist nachvollziehbar; schließlich stehen die technischen Spezifikationen im Fokus. Was dabei oft vergessen wird: Lager sind ebenso funktionskritisch wie funktionsbestimmend. Eigenschaften wie Präzision, Dynamik oder Belastbarkeit werden auch über die jeweilige Lagerlösung definiert. Ein genauerer Blick lohnt – zumal es große Unterschiede gibt. So können die Zykloidgetriebe von Nabtesco durch ihre ausgefeilte Lagerung rund 250 Prozent höhere Biegemomente aufnehmen als herkömmliche Planetengetriebe vergleichbarer Baugröße. Warum das so ist, weiß Daniel Obladen, Head of Sales General Industries bei der Nabtesco Precision Europe GmbH: „In erster Linie hängt das mit der Größe zusammen. Die Lager in unseren Getrieben haben konstruktionsbedingt sehr viel größere Durchmesser als die in Planetengetrieben. Aber auch Bauart, Aufbau und Vorspannung sowie das entsprechende Know-how sind entscheidend.“

Getriebe als tragendes Element

Normalerweise erfolgt die Auslegung der Lager allein mit Blick auf die Anforderungen für den Betrieb des Getriebes. Treten hohe Biegemomente auf – zum Beispiel aufgrund eines Hebelarms –, müssen zur Aufnahme dieser Belastungen zusätzliche externe Lagerungen konstruiert und eingebaut werden. Anders bei den Nabtesco-Getrieben. Die Zykloidgetriebe bringen bereits von Haus aus eine starke Hauptlagerung mit und sind daher weit mehr als reine Wandler von Drehzahlen und Drehmomenten. „Unsere Getriebe vereinen zwei Funktionen“, betont Daniel Obladen und erläutert: „Natürlich übertragen und wandeln sie wie alle Getriebe Drehmomente, Drehzahlen, Drehrichtungen sowie Kräfte. Doch das ist längst nicht alles. Durch die solide Lagerung übernehmen sie zudem eine tragende Funktion in der Maschine. Im Getriebe ist also schon ein wichtiges Maschinenelement integriert.“ Auf externe Lagerungen kann damit verzichtet werden. Der Konstruktionsaufwand ist geringer, die Montage schneller und die Kosten niedriger.

State-of-the-Art Lagerkonzept

Für die hohe Belastbarkeit sorgen mehrere Faktoren. Zum Einsatz kommen zwei identische große Schrägkugellager, die spiegelbildlich angeordnet sind. Der große Durchmesser ist der zykloiden Bauweise geschuldet und bietet Platz für eine Vielzahl an Wälzkörpern. Je mehr Wälzkörper, desto leistungsstärker das Lager. Die Anstellung erfolgt in O-Anordnung, da diese im Vergleich zur X-Anordnung ein größeres Kippmoment aufnehmen kann. Alle Lager werden von Nabtesco selbst zusammengebaut und vorgespannt. „Die Kunst ist es, die richtige Balance zwischen einer steifen Lagerung und einem möglichst geringem Grundreibmoment zu finden“, stellt der Vertriebsleiter klar.

Kugellager reduzieren Reibung und Verschleiß

Die Entscheidung für Schrägkugellager mag auf den ersten Blick irritieren – schließlich gelten Schrägrollenlager nicht ohne Grund als Nonplusultra, wenn es um die Aufnahme hoher Biegemomente geht. Entscheidend ist die Dynamik. Bei wechselnden Biegemomentsituationen während der Drehung vom Getriebe kann es bei Rollenlagern zu unterschiedlichen Belastungen der einzelnen Rollen kommen. Bedeutet: Die Geschwindigkeit am Innenring ist eine andere als am Außenring. Die Folge: Differentialreibung und daraus resultierend ein relativ schneller Verschleiß. Bei Kugellagern tritt dieser Effekt nicht auf.

Zykloidgetriebe: Ring frei für mehr Steifigkeit

Die Hauptlagerung ist in allen gängigen Zykloidgetrieben von Nabtesco integriert. Bei den Einbausätzen der RV-N-Serie sowie den Servogetrieben der Neco-Serie und den modularen High-Torque-Getrieben NecoHT ist das Unternehmen noch einen Schritt weiter gegangen und hat auf den Lagerinnenring verzichtet. Stattdessen wurde die innere Lauffläche geschliffen. Im Ergebnis ist die Lagerung noch steifer. Daniel Obladen erklärt die Hintergründe: „Wenn es um hohe Steifigkeiten geht, gilt ganz klar das Motto ‚Weniger ist mehr‘. Einfache, intelligente Konstruktionen sind hier eindeutig im Vorteil. Das stellen unsere Serien RV-N und Neco / NecoHT unter Beweis. Die Reduzierung der Bauteile resultiert in einer besseren Steifigkeit.“

Kompakte Konstruktionen

Ob Handling, Montage, Verpackung oder Palettierung: Wo immer ein Roboter-, Positionier- oder Schwenkarm in vertikaler Drehrichtung die Aufnahme hoher Biegemomente erforderlich macht, sind die Nabtesco-Zykloidgetriebe in ihrem Element. Auch schwere Lasten meistern sie wegen der stabilen Hauptlagerung mühelos. Durch den Verzicht auf externe Lagerungen kann kürzer gebaut werden. Davon profitieren beispielsweise Palettieranwendungen, die so jeden Höhenzentimeter für den vertikalen Hub nutzen können. Roboterherstellern ist die integrierte Hauptlagerung besonders wichtig. Durch die Aufnahme überdurchschnittlich hoher Biegemomente müssen die Roboterarme nicht noch extra mit Lagern gestützt werden. Das erlaubt schlankere Roboterkonstruktionen bei gleichzeitig hoher Präzision.

Lagerauslegung macht den Unterschied

Doch wie wird die Hauptlagerung eigentlich ausgelegt? „Entscheidend ist der Kippwinkel der Abtriebswelle. Je größer dieser ist, umso mehr kippt die Anlage und desto ungenauer wird positioniert. Für eine hohe Positioniergenauigkeit braucht es also einen möglichst kleinen Kippwinkel“, macht Daniel Obladen deutlich. Einfluss auf den Kippwinkel haben unter anderem die anliegende Last, die wirkenden Kräfte sowie Längen von Maschinenelementen, beispielsweise eines Hebelarms. Mit ihrer hohen Präzision und Steifigkeit garantieren die Zykloidgetriebe dynamische, punktgenaue Bewegungen und erhöhen so die Wirtschaftlichkeit.

Automatisierung durch Zykloidgetriebe

Zykloidgetriebe spielen bei der Automatisierung eine tragende Rolle – und das im doppelten Sinne. Aufgrund ihrer Eigenschaften tragen sie zu Produktivitätssteigerungen sowie Kostensenkungen bei und bringen so die Fertigungseffizienz auf ein neues Level.

Von Jennifer Hagmeyer.

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