Technik kurz erklärt 100 Jahre Cyclo-Prinzip

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FAULHABER Antriebssysteme

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir regelmäßig Meisterwerke der Konstruktion und besondere Entwicklungen vor. Heute: das Zykloidgetriebe.

Es gibt bahnbrechende Technologien wie das Automobil, die Dampfmaschine, den Buchdruck oder auch Telefon und Internet, die jeder kennt und die die Gesellschaft nachhaltig gewandelt haben. Das Cyclo-Prinzip, auch bekannt als Zykloidgetriebe, ist weniger sichtbar, hat jedoch im Hintergrund die industrielle Welt verändert und ist heute ein wichtiger Bestandteil moderner Antriebslösungen.

Wie funktioniert ein Zykloidgetriebe?

Das Besondere am Zykloidgetriebe ist seine Bauweise. Zu den wichtigsten Bauteilen gehören: eine Hochgeschwindigkeitswelle mit Exzenterlager, eine oder mehrere Kurvenscheiben/Zykloidscheiben, ein Hohlradgehäuse und eine Rollenscheibe mit der langsam laufenden Abtriebswelle.

Die Kurvenscheibe wird von der Exzenterwelle angetrieben, also einer Welle, deren Wellenabsatz nicht symmetrisch zur Drehachse des Wellenschafts liegt sondern versetzt. Alternativ kann man eine Welle mit Exzenterlager verwenden. Auf dem Wellenabsatz oder dem Exzenterlager ist die Kurvenscheibe montiert. Um die Kurvenscheibe herum sind ringförmig die Bolzen des Hohlradgehäuses angeordnet. Wenn sich die Antriebswelle dreht, greifen die Nocken der Kurvenscheibe nacheinander in die Bolzen des Hohlradgehäuses ein. Die Kurvenscheibe dreht sich rückwärts und langsamer als die Antriebswelle. Genauer gesagt, bewegt sich die Kurvenscheibe pro Umdrehung der Antriebswelle um eine Nocke weiter.

In der Kurvenscheibe befinden sich mehrere Bohrungen. Hinter der Kurvenscheibe befindet sich die Rollenscheibe. Deren Rollen greifen in die Bohrungen der Kurvenscheibe ein. Die Rollenscheibe wird durch die Kurvenscheibe mitgedreht. An der Rollenscheibe ist koaxial zur Antriebswelle die Abtriebswelle angebracht. Die Abtriebswelle bewegt sich in diesem Aufbau also deutlich langsamer als die Antriebswelle. Das Getriebe ist verglichen zu einem Zahnradgetriebe sehr klein, erreicht aber hohe Übersetzungszahlen.

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Welche Vorteile hat das Zykloidgetriebe?

Anders als beim Zahnradgetriebe verteilt das Cyclo-Prinzip die Last gleichmäßig über mehrere Bolzen und Scheiben. Dadurch ist das Getriebe sehr verschleißarm und belastbar. Die Konstruktionsweise reduziert gleichzeitig den Wartungsaufwand. Wegen dieser Eigenschaften werden Zykloidgetriebe heute in einer Vielzahl von Branchen verwendet, vor allem wenn hohe Präzision nötig ist, beispielsweise in Werkzeugmaschinen und Medizintechnik: Auch in der Robotik und Automation sorgen diese Getriebe an vielen Stellen für genaue und effiziente Bewegung. Oft verwendet werden sie außerdem in der Intralogistik und der Produktion: Dort sind sie in autonomen, mobilen Robotern und fahrerlosen Transportsystemen zu finden, die zuverlässige und kompakte Antriebslösungen benötigen.

Historische Meilensteine: Vom Prinzip zur globalen Marke

Mit Mut zur Innovation legte Lorenz Konrad Braren in den 1920er Jahren den Grundstein für die Erfolgsgeschichte der Zykloidgetriebe. Der 1886 auf der nordfriesischen Insel Föhr geborene Ingenieur schöpfte aus seiner Erfahrung, die er in den USA, Deutschland und als Chefkonstrukteur bei der Firma Friedrich Deckel in München sammelte. Inspiriert durch den präzisen "Compur"-Kameraverschluss von Deckel, entwickelte er eine neue Getriebetechnologie, die sich durch Präzision und Zuverlässigkeit auszeichnet.

Nach der Erfindung durch Braren im Jahr 1925 führte seine Arbeit bereits 1932 zu einer Kooperation mit der heutigen Sumitomo Heavy Industries, die eine Lizenz für den Bau des Cyclo-Getriebes in Japan erwarben. Trotz Sprachbarrieren war es die gemeinsame Faszination für Technologie, die eine Allianz begründete.

Zykloidengetriebe

Bauformen von Zykloidgetrieben

Heute ist Sumitomo Drive Technologies eine bekannte Antriebstechnik-Marke, auch für Zykloidgetriebe. Mit jüngsten Akquisitionen, wie die der Lafert-Gruppe und Invertek Drives, hat sich der Hersteller von einem Komponentenhersteller zu einem Komplettanbieter für Antriebslösungen entwickelt. Das Portfolio reicht von Präzisionsantrieben, Industriegetriebe, Zentrifugen, Aktuatoren, Motoren, Frequenzumrichtern bis hin zu vernetzten Lösungen für die Industrie 4.0. „Wir sind stolz darauf, seit 100 Jahren weltweit industrielle Prozesse zu bewegen und zu verbessern“, so Florian Butzmann, CEO von Sumitomo Drive Technologies EMEIA.

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