Getriebe mit hohem Wirkungsgrad
Kräftig untersetzt
Steigende Energiekosten sorgen für einen stärkeren Fokus auf den Wirkungsgrad von Maschinenbauteilen. Reduziergetriebe mit geringer Verlustleistung, die gleichzeitig auch präzise und verschleißarm untersetzen, sind beispielsweise Trochoidgetriebe von Nabtesco.
Werden in einem Antriebsstrang drei Komponenten hintereinander mit einem Wirkungsgrad von jeweils 50 Prozent verbaut, so ergibt sich lediglich ein Gesamtwirkungsgrad von 12,5 Prozent (0,5 x 0,5 x 0,5). Dies verdeutlicht, wie wichtig es bei jeder einzelnen Komponente ist, ein besonderes Augenmerk auf eine möglichst geringe Verlustleistung zu legen. Aus diesem Grund hat Nabtesco bei der Entwicklung neuer Trochoidgetriebe besonderen Wert auf einen hohen Wirkungsgrad gelegt - zur Zeit erreichen die Getriebe der »RV«-Serie einen Wert von 85 Prozent, was die Konstruktion sehr energieeffizienter und drehmomentstarker Maschinen erlaubt.
Ein Bereich, in dem Wirkungsrade bei Getrieben eine große Rolle spielen, ist beispielsweise die Robotik mit ihren vielen, schnellen und damit energieintensiven Bewegungen. Bei den vier bis sechs Achsen eines Roboterarms summieren sich schlechte Wirkungsgrade zu einer sehr bescheidenen Energieeffizienz, umso mehr, da viele Roboter im Mehrschichtbetrieb gefahren werden. Auch in anderen Anwendungen mit Antriebssträngen mit hohem Energiebedarf und vielen Antriebskomponenten trägt ein hoher Gesamtwirkungsgrad wesentlich zur Wirtschaftlichkeit der Anlage bei, sei es im allgemeinen Maschinenbau oder in der Automobilindustrie.
Bei den Exzentergetrieben der RV-Serie von Nabtesco werden die Drehmomente über Kurvenscheiben (Trochoide) wälzend übertragen, was zu der niedrigen Verlustleistung bei geringem Verschleiß führt. Das Grundprinzip eines Trochoidgetriebes besteht darin, dass die Drehbewegungen des Antriebes über Stirnräder und Exzenterwellen an Kurvenscheiben weitergegeben werden. Diese verfügen an ihrem Rand über Einbuchtungen und wälzen sich über einen Bolzenring ab. Da in diesem ein Bolzen mehr vorhanden ist, als die Kurvenscheibe Einbuchtungen hat, bewegt sich der Abtrieb je Antriebsumdrehung um eine Einbuchtung weiter und reduziert dadurch die Drehzahl.
Die für Trochoidgetriebe typische Kraftübertragung über Rollen ohne Zahnräder ermöglicht den hohen Wirkungsgrad und die lange Lebensdauer. Die rollende Reibung aller an der Kraftübertragung beteiligten Elemente gewährleistet außerdem ein sehr geringes Losbrechmoment. Das bei den RV-Getrieben verwendete zweistufige Untersetzungsprinzip (zwischen Antrieb und Stirnrädern sowie durch die Kurvenscheibe) reduziert zudem die Vibrationen sowie die Massenträgheit und lässt größere Untersetzungen zu.
Der nahezu hundertprozentige Kontakt innerhalb der Trochoiden-Bolzen-Konstruktion und die gleichmäßige Kraftverteilung innerhalb des Getriebes erlauben eine hohe Belastung bei geringem Spiel: Im Nulldurchgang der Hysterese liegt die Öffnung deutlich unter einer Winkelminute. Dank dieses Aufbaus erreichen die RV-Getriebe von Nabtesco eine hohe Wiederhol- und Bahngenauigkeit. Der symmetrische Aufbau und die Wälzlagerabstützung aller Wellen gewährleisten zudem ein konstantes Betriebsverhalten auf Lebenszeit und erlauben Lastspitzen bis zum Fünffachen des Nenndrehmoments, wie sie bei Not-Aus-Situationen auftreten können.
Nicht nur hinsichtlich ihres Wirkungsgrads, sondern auch aufgrund ihrer anderen Leistungsdaten sind die RV-Getriebe umweltfreundlich. So können die Trochoidgetriebe aufgrund ihrer hohen Untersetzung und dem hohen Nennmoment in Applikationen eingesetzt werden, für die bisher beispielsweise Hydrauliklösungen Verwendung fanden. Die Getriebeköpfe sind zudem einbaufertig und bereits mit Schmiermittel befüllt, was im Gegensatz zu einer offenen Schmierung die Kontamination der Umgebung mit Schmiermitteln nahezu ausschließt.
Auch die erneuerbaren Energien fördert Nabtesco mit neuen Entwicklungen. So wurden bereits spezielle Getriebeserien für Windkraftanlagengondeln sowie deren Rotorblattverstellungen konstruiert, die eine bis zu fünffach höhere Torsionssteifigkeit und ein um 30 Prozent geringeres Losbrechmoment als herkömmliche Planetengetriebe aufweisen. Außerdem hat das Unternehmen ein Nachführungssystem für Solarpanels entwickelt, das deren Energieausbeute gegenüber starren Panels deutlich verbessert.
Die Voll- und Hohlwellen-Getriebe werden vor allem bei Applikationen eingesetzt, bei denen schnelle und genaue Positionierbewegungen mit hohen Traglasten ohne Nachschwingen realisiert werden sollen. Optionale Vorschaltgetriebe ermöglichen zudem die rechtwinklige Montage von Motoren, wie auch größere Untersetzungen als die bereits werksseitig angebotenen von bis zu i = 300. Diese sind bei anderen Getrieben nur über mehrere Planetenstufen mit schlechteren Wirkungsgraden realisierbar.
Die Serie »RV-E« kombiniert die RV-Getriebe mit großen integrierten Schrägkugellagern. Sie dienen zur Aufnahme der äußeren Kräfte und Momente und machen eine zusätzliche externe Lagerung überflüssig. Dadurch entstehen Präzisionsgetriebe in kompakter Bauform mit extremer Steifigkeit und langem konstanten Betriebsverhalten. Die Baureihe »RV-C« zeichnet sich durch die gleichen Qualitätsmerkmale aus. Zusätzlich verfügt diese über eine großzügig bemessene Hohlwelle, die es ermöglicht, Versorgungs- und Datenkabel, Leitungen oder Laser durch das Getriebe zu führen.
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