Hohlwellen-Antriebe

Ab durch die Mitte

Hohlwellen sind für viele Antriebe ideale Komponenten. Gerade Schwenkachsen mit größeren Schwenkbewegungen können ohne Hohlwellengetriebe oftmals nur schwer realisiert werden. Um die ständig steigenden Anforderungen an die Bewegungsgüte und Dynamik zu erfüllen hat Harmonic Drive neue Hohlwellen-Getriebe und -Servoantriebe entwickelt. Sie sind die perfekte Antriebslösung für schnell bewegende Achsen bei Scara-Robotern, Spindelantrieben und Werkzeugmaschinen.
Die CPU-H Einheiten (Compact Power Unit) mit Kippsteife und spielfrei vorgespanntem Präzisionsabtriebslager bieten mit einem Hohlwellendurchmesser von 14 bis 70 mm eine Drehmomentkapazität von 9 bis 1840 Nm.

Jedes lose Kabel in Antriebssystemen benötigt eine zusätzliche Führung, Befestigung und Abdeckung. Aber das ist nur ein Aspekt, der für ein Hohlwellengetriebe spricht. Denn viele Anwendungen, wie beispielsweise Schwenkachsen mit größeren Schwenkbewegungen, sind ohne diese Technologie nur sehr schwer oder manchmal auch gar nicht zu realisieren. Die Umsetzung mit einem Hohlwellenantrieb ist meist einfacher, kompakter und auch kostengünstiger. Typische Beispiele sind der Werkzeugmaschinenbau oder die Automobilproduktion. Sie benötigen einen Hohlwellenantrieb, um Versorgungsleitungen, Messsysteme oder eine Kraftübertragung weiterzuführen.

Hier bieten die Produkte von Harmonic Drive dem Anwender einen großen Nutzen. Da die Kraftübertragung in einem Harmonic Drive Getriebe von einer elliptischen Stahlscheibe (Wave Generator) direkt an die elastisch verformbare Flexspline (zylindrische Stahlbüchse mit Außenverzahnung) übertragen wird, ist eine große Hohlwelle durch alle Komponenten hindurch möglich. Und das ohne jegliche Einschränkung der Getriebeleistung. Gekoppelt mit weiteren Eigenschaften wie Spielfreiheit, Kompaktheit und hoher Leistungsdichte hat das Unternehmen verschiedene Antriebslösungen entwickelt. Die Hohlwellengetriebe sind komplett mit Abtriebslager, Gehäuse und Antriebswelle erhältlich; die CPU-H Einheiten (Compact Power Unit) mit Kippsteife und spielfrei vorgespanntem Präzisionsabtriebslager ausgestattet. Diese Einheiten bieten eine Drehmomentkapazität von 9 bis 1840 Nm mit einem Hohlwellendurchmesser von 14 bis 70 mm.

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Mit der Integration eines leistungsstarken Hohlwellenmotors erhält der Anwender einen kompakten und leistungsstarken Servoantrieb. Die CHA Baureihe verbindet ein Harmonic Drive CPU-Getriebe mit einem kompakten, kurz bauenden AC-Servomotor sowie einem optischen Sinus-Cosinus Geber für Drehzahl und Lageregelung. Dies ist sogar mit dem großen Hohlwellendurchmesser ohne Beschränkung der Leistung möglich. Die CHA Servoantriebe mit einem Hohlwellendurchmesser von 18 bis 45 mm erzeugen Drehmomente von 27 bis 1840 Nm. Eine Kompatibilität mit gängigen Motorreglern sowie mit dem Yukon Drive Servo-Regler von Harmonic Drive ist gegeben.

Ein Höchstmaß an Präzision

Nicht nur die Anforderungen an Bewegungsgüte und Dynamik von Fertigungseinrichtungen wachsen stetig, sondern auch die der Produktivität und Verfügbarkeit. Ziel ist es daher, bei erhöhter Fertigung die Durchlaufzeit zu senken, die Qualität zu sichern und zusätzlich eine große Variantenvielfalt zu beherrschen. Um diesen Anforderungen zu genügen bietet Harmonic Drive jetzt auch die Hohlwellen-Technologie für Planetengetriebe an – die Triton Line und Hohlwellen-Getriebe sowie Felis Drive Hohlwellen-Servoantriebe. Sie bieten ein gleichbleibendes Verdrehspiel über die gesamte Lebensdauer. Basis hierzu ist ein flexibles Hohlrad. Genau wie in der Harmonic Planetengetriebe-Baureihe HPG kann hiermit ein Verdrehspiel kleiner einer Winkelminute erreicht werden – ohne jeglichen Spieleinstell-Mechanismus.

Die kompakten Triton Line Getriebe sind die perfekte Antriebslösung für schnell bewegte Achsen, beispielsweise für Scara-Roboter, Spindelantriebe oder Werkzeugmaschinen. So kann die Baugröße 20 mit einem Außendurchmesser von nur 98 mm eine Beschleunigungsdrehmoment von 145 Nm erzeugen – eine Leistungsdichte der Spitzenklasse ungeachtet der 18 mm Hohlwelle! Außerdem ermöglicht das modulare Design eine sehr flexible und an die Kundewünsche angepasste Antriebslösung. Damit sind zum Beispiel verschiedene Abtriebslager möglich: Ein kurzbauendes Kreuzrollenlager für eine kompakte Bauweise oder ein extrem kippsteifes Schrägrollenlager, um die Last direkt ohne Zusatzlagerung aufzunehmen. Auf der Eingangsseite können Riementrieb, Zahnräder oder andere Antriebssysteme angeschlossen werden.

Wird das Triton Line Getriebe mit einem kompakten Harmonic Drive Hohlwellenservomotor verbunden, entsteht ein hochdynamisches Antriebssystem. Hier ist auch ein Sinus-Cosinus-Geber für Drehzahl und Lageregelung vorgesehen. Die Kompatibilität zu anderen digitalen AC-Servoverstärkern im Markt wird durch den Einsatz eines Hiperface oder Siemens kompatiblen Motorfeedbacksystems mit sinusförmigem Signalverlauf erreicht. Die Hohlwellen-Planetenantriebe Triton Line und Felis Drive sind mit Untersetzungen zwischen 5 und 20 für Abtriebsdrehzahlen von 300 bis 1200 Umdrehungen pro Minute geplant. Drehmomente zwischen 90 und 360 Nm für die Baugrößen 20 und 32 sind weitere technische Eigenschaften. Erstmals stellt Harmonic Drive seine neue Hohlwellen-Technologie für Planetengetriebe auf der SPS/IPC/Drives in Nürnberg vor. Die Serienproduktion ist für 2011 geplant.

Richard Hurst, Harmonic Drive/st

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