Servo-Planetengetriebe

Andreas Mühlbauer,

Flexibel, langlebig und präzise

SEW-Eurodrive stellt einen neuen Baukasten für Präzisions-Servo-Planetengetriebe vor. Dessen Antriebe werden variabel auf anspruchsvolle Kundenanforderungen bezüglich Bauraum, Auslastung und Konfigurierbarkeit ausgewählt. Durchgängige Projektierungs-, Montage- und Prüfmöglichkeiten sichern ebenso wie neueste Bearbeitungsverfahren und innovative Komponenten die Qualität und Leistungsfähigkeit.

Berechnungsmodelle zur physikalischen Beschreibung bilden die Grundlage für mechanische und thermische Prüfungen. © SEW-Eurodrive

SEW-Eurodrive stellt den Baukasten für kompakte Präzisions-Servo-Planetengetriebe der Produktfamilie Px.G vor. Sie ordnet sich bezüglich Dynamik und Präzision zwischen den bestehenden Baureihen der Servo-Planetengetriebe PS.F und den Präzisions-Servo-Getriebemotoren ZN ein und zeichnet sich durch kurzen Lieferzeiten aus. Das Performancelevel P5.G ist der dynamische Allrounder, P6.G hat den Schwerpunkt Effizienz und P7.G zeichnet sich durch eine erhöhte Überlastfähigkeit aus. Die Baureihe besteht aus jeweils sechs Baugrößen mit Übersetzungen von 3 bis 1.000, die einen Drehmomentbereich von 20 bis 6.500 Nm abdecken und in Verdrehspielen bis zu kleiner als 1‘ verfügbar sind. Das Besondere ist die flexible Austauschbarkeit der Getriebekomponenten. Die durchgängigen Schnittstellen im Getriebe erlauben es, gezielt einzelne Komponenten applikationsspezifisch auszuwählen. So sind beispielsweise neben allen marktüblichen An- und Abtriebsgeometrien auch individuelle Kundenanbindungen verfügbar.

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Optimierte Verzahnung, ein spezieller Schmierstoff und ein neues Dichtsystem sind Merkmale des Getriebebaukastens Px.G. © SEW-Eurodrive

SEW hat viel in die Infrastruktur und Fertigungsprozesse investiert, um eine durchgängig hohe Produktqualität der Servo-Planetengetriebe sicherzustellen. Dank der Weiterentwicklung neuester Bearbeitungsverfahren lassen sich tribologisch optimierte Oberflächen auf Verzahnteilen und in den Wälzkontakten erzeugen. Die Verbesserung der Gleitkontakte sorgt für hohen Verschleißschutz bei hohem Wirkungsgrad. Waschprozesse mit Feinstfilter bereiten die Bauteile auf die Bestätigung der Qualitätsvorgaben mit nanometergenauer 3D-Messtechnik vor. Optimale Bedingungen wie klimatisierte Getriebemontage mit reinraumfähiger Lüftungstechnik ermöglichen die prozesssichere Montage von Getrieben mit einem Verdrehspiel kleiner als 1‘ und hoher Produktlebensdauer.

Durchgängige Projektierungs-, Montage- und Prüfmöglichkeiten sichern die Qualität der neuen Produktfamilie Px.G. © SEW-Eurodrive

Vor der physischen Qualitätssicherung in Fertigung und Montage wurde bereits während der Entwicklungsphase eine virtuelle Qualitätssicherung umgesetzt. Durch Mehrkörpersimulationen ließen sich die dynamischen Auswirkungen fertigungsbedingter Abweichungen vom Nennmaß abbilden und daraus die notwendigen Toleranzen bestimmen. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode wurden die Berechnungsgenauigkeit, Montagemethodik und Steifigkeitsvorhersage von Wälzlagern optimiert, um eine applikationsspezifische Abtriebslager-Einstellung zu ermöglichen. Berechnungsmodelle zur physikalischen Beschreibung der Zusammenhänge von Wärmeentstehung und -übertragung bilden die Grundlage für Wirkungsgrad- und Temperaturvorhersagen.

Nach projektierungsabhängiger Montage erfolgt eine Getriebecharakterisierung, um sicherzustellen, dass der Antrieb exakt den Kundenanforderungen entspricht. Auf Wunsch ist eine erweiterte Getriebecharakterisierung möglich. Hierzu werden auf unterschiedlichen Prüfständen die Getriebeleistungsmerkmale ermittelt und mit einem digitalen Zwilling verknüpft. Die Ergebnisse – zum Beispiel Gleichlauf, Spiel und Wirkungsgrad, die Verdreh- und Kippsteifigkeit sowie das Laufgeräusch – sind somit jederzeit verfügbar.

CAD-Modelle für einfache Projektierung

Zur Ermittlung der Applikationslasten kann die Applikation durch eine elastische Mehrkörpersimulation abgebildet werden. Je nach Anforderungen des Anwenders sind Blickrichtung und Tiefgang für den Auswahlprozess variabel. © SEW-Eurodrive

Den Baukastengedanken hat SEW in einem modularen und vollparametrischen Getriebemodell umgesetzt. Der Konstrukteur zeichnet weniger selbst, er steuert den Entstehungsprozess. Bereits während der Konstruktionsphase wurde der Baukasten automatisiert berechnet und ausgewertet. Dieser Ansatz ermöglicht eine automatisierte Erstellung von 3D-CAD-Modellen, Zeichnungen, Stücklisten und Berechnungsmodellen. Dadurch wird auch die Projektierung für den Kunden noch individueller. Ausgang für die Getriebeauswahl kann eine gegebene Bewegungsaufgabe oder bereits vorhandene Antriebstechnik wie ein Servomotor sein. Für die Bestimmung der Belastungsdaten stehen verschiedene Verfahren zur Auswahl. Im einfachsten Fall erfolgt die Antriebsauswahl durch Katalogwerte oder Getriebekennfelder. Darüber hinaus lassen sich die Antriebe auf Basis eines Fahrdiagramms softwaregestützt projektieren. Zur exakten Ermittlung der Applikationslasten und deren Wirkung auf den Antriebsstrang lässt sich die Applikation durch eine elastische Mehrkörpersimulation abbilden. In Abhängigkeit der Anforderungen des Anwenders sind somit die Blickrichtung und der Tiefgang für den Auswahlprozess variabel.

Bis zur doppelten Lebensdauer

Komponenten, die eigens mit renommierten Partnern entwickelt wurden, stellen die Langlebigkeit der Getriebe sicher. Zum Einsatz kommt ein neuartiger Schmierstoff, das SEW GearOil. Dieses zeichnet sich durch hochwertige Grundöle und neueste Additivtechnologien aus. Ebenfalls neu entwickelt wurde das Dichtsystem Premium Sine Seal (PSS). Die sinusförmige Dichtlippe verhindert den Welleneinlauf. Applikationsspezifisch kann diese Kombination aus Schmierstoff und Dichtsystem bis zur doppelten Standzeit gegenüber klassischen Lösungen erreichen. Während Antriebe mit Standard-Radialwellendichtring nach mehr als 20.000 Betriebsstunden einen deutlichen Welleneinlauf und große Laufspurbreiten am Dichtring zeigen können, wirkt das PSS-Dichtsystem diesen Mechanismen effektiv entgegen. Der neue Wellendichtring lässt sich daher bei der Instandsetzung auf der ursprünglichen Stelle montieren. Dies vermeidet den Austausch teurer Antriebswellen oder Rotoren.

Darüber hinaus können im Standard – etwa auf Verzahnteile  – bedarfsorientiert wenige Mikrometer dicke, tribologisch wirksame Beschichtungen aufgebracht werden. Auf drehmomentführenden Bauteilen lässt sich somit die Verschleißfestigkeit um ein Vielfaches steigern. Diese Eigenschaften konnte SEW im eigenen Prüffeld im Dauer- und Kurzzeitbetrieb über viele Millionen Lastwechsel bestätigen.

Nach projektierungsabhängiger Montage erfolgt eine Getriebecharakterisierung, um sicherzustellen, dass der Antrieb exakt den Kundenanforderungen entspricht. © SEW-Eurodrive

Typische Einsatzfälle für die Servo-Planetengetriebe Px.G sind Verpackungsmaschinen in der Nahrungs- und Getränkeindustrie, Anlagen in der Intralogistik sowie Applikationen in Robotik und Handhabung. Zu Beginn der Markteinführung sind die Präzisions-Servo-Planetengetriebe mit SEW-üblichen Lieferzeiten exklusiv in Deutschland und Europa verfügbar. Auf der SPS IPC Drives 2018 wird das Bruchsaler Unternehmen die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten innerhalb der Produktfamilie Px.G zeigen. Eine Portalapplikation mit vollständigem SEW-Antriebsstrang veranschaulicht die Einsatzmöglichkeiten der neuen Getriebe. Darüber hinaus stellt das Unternehmen die Möglichkeiten der Anbindung an den digitalen Zwilling vor.

V. l. n. r.: Philipp Abele, M. Sc., Dipl.-Ing. Markus Lutz, Dr.-Ing. Markus Wöppermann. © SEW-Eurodrive

Philipp Abele, M. Sc., Entwicklungsingenieur im Entwicklungskreis „Auftragskonstruktion Präzisionsgetriebe“, Dipl.-Ing. Markus Lutz, Entwicklungsingenieur im Technologiekreis „Technische Akustik“, Dr.-Ing. Markus Wöppermann, Leiter des Entwicklungskreises „Präzisionsgetriebe“ bei SEW-Eurodrive / am

SPS IPC Drives, Halle 3 A, Stand 411

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