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Antrieb

11.04.2007
Als Basis für extrem leichte Präzisionsantriebssysteme wurde erstmalig ein konsequenter Formleichtbau zur Gewichtsreduktion des Kernbauteils, dem Harmonic Drive Getriebe, im Entwicklungszentrum der Harmonic Drive AG vorangetrieben.

Das Ergebnis ist ein neuer, innovativer Leichtbaugetriebe-Einbausatz der Baureihe CPL (Compact Precise Light).

Sämtliche Komponenten der bereits relativ leichten Harmonic-Drive-Standardgetriebe wurden gewichtsoptimiert. Der Flexspline-Abtriebsflansch wurde bezüglich Bohrbild und Abmessungen auf die minimal notwendige Geometrie optimiert.

Als weiterer Vorteil für das Getriebe ergibt sich, laut Unternehmen, bei dieser Maßnahme ein größerer Innendurchmesser des Flexspline-Flansches, der es ermöglicht, zukünftig größere Hohlwellen durch das Getriebe zentral durchzuführen.

Eine weitere Innovation im Bereich des Flexsplines, die auch zur Gewichtsreduktion beiträgt, ist die Nutzung von reibwerterhöhenden Schichten. Zur Übertragung der maximalen Drehmomente wird bei den CPL-Getriebeeinbausätzen am Flexspline-Abtriebsflansch eine beidseitige, diamantbestückte Scheibe Ekagrip eingesetzt. Dadurch wird der Reibwert zwischen den zu verschraubenden Flächen des Flexsplines und des kundenseitigen Abtriebsflansches in etwa verdreifacht, so dass das erforderliche Drehmoment mit weniger und kleineren Schrauben übertragen werden kann. Die Ekagrip-Scheibe gehört zum Lieferumfang des CPL-Getriebes.

Mit Hilfe von systematisch durchgeführten FEM-Analysen, für die spezielle, parametrisierte Modelle aufgebaut wurden, ist es gelungen, das Gewicht des Circular Splines, der den größten Anteil am Getriebegewicht trägt, ebenfalls spürbar zu reduzieren, so das Unternehmen. Der Circular Spline erhält durch die T-Form ein optimiertes Verhältnis zwischen Gewicht und nötiger radialer Steifigkeit, das von großer Wichtigkeit für die Drehmomentkapazität und Überlastbarkeit des Getriebes ist.

Der Wave Generator, das Antriebselement, wurde im Querschnitt auf absolute Minimalabmessungen reduziert. Auch der Innendurchmesser des Wave Generators ist, analog zum Innendurchmesser des Flexspline-Abtriebsflansches, vergrößert worden, so dass sehr große zentrale Hohlwellen durch das komplette Getriebe geführt werden können.

Bei der Gewichtsreduktion durch Formleichtbau wurden selbstverständlich die steifigkeitserhöhenden Wirkungen der jeweils adaptierten Bauteile wie Gehäusestruktur, Motorwellenabmessungen und Abtriebsflanschgeometrie, berücksichtigt. Durch diese Maßnahmen reduziert sich das Gewicht im Vergleich zum Standard Harmonic-Drive-Getriebeeinbausatz um bis zu 50%. Das Massenträgheitsmoment reduziert sich um etwa 40%.

Die bauraum- und gewichtssparenden CPL-Leichtbau-Getriebeeinbausätze werden bereits in Serie gefertigt. Bei selbstbewegenden Strukturen ist es wichtig, das Eigengewicht des Gesamtsystems und der Antriebskomponenten so gering wie möglich zu halten. Bei solchen Anwendungen werden die Vorteile der CPL-Getriebe optimal genutzt. Diese Anforderungen findet man insbesondere im Bereich der Service-Robotik, im Handlingsbereich, in der Medizintechnik und in der Luft- und Raumfahrt.

Bernhard Kuttkat | MM MaschinenMarkt

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