Antriebssystem Sieben Neuheiten und Optimierungen rund um Getriebe

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Von neuen Schneckenstirnradgetrieben über Getriebemotoren und ganze Antriebsbaukästen bis hin zu nachhaltigen Getriebeschmierstoffen aus Biomasse – wir zeigen sieben Neuheiten und optimierte Baureihen aus der Welt der Getriebe.

1. EBM-Papst: Robuste Getriebe für ECI-Motoren

Bei den Optimax-Planetengetrieben von EBM-Papst sind alle Verzahnungsteile aus gehärtetem Sinterstahl hergestellt. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften sind die Planetenräder mit synthetischem Öl getränkt. Um möglichst große Leistungen übertragen zu können, werden in allen Optimax-Getrieben Zahnräder mit großer Radbreite verbaut. Trotz hoher Drehmomente werden somit die Flächenpressung und damit der Verschleiß an den Zahnflanken minimiert, wodurch wiederum eine lange Lebensdauer erreicht wird. Auch hohe Radiallasten, die z. B. durch Zahnriemen oder Exzenter entstehen, sind unkritisch. Die Abtriebsstufe ist mit zwei großen Kugellagern sehr steif aufgebaut, verkraftet so im Nennbetrieb bis zu 500 N Radiallast bei einer wartungsfreien Lebensdauererwartung von bis zu 10.000 Stunden. Dank der eingesetzten Flachdichtungen erfüllen die Getriebe standardmäßig die Anforderungen der Schutzart IP54.

Trotz des geringen Kantenmaßes wurde ein sehr großer Hohlraddurchmesser realisiert, da die vier axialen Befestigungsschrauben in den Ecken des Quadrates platziert sind. Die beiden Flansche greifen formschlüssig in die Verzahnung des Hohlrades ein und gewährleisten damit sowohl die Ausrichtung der Bauteile zueinander, als auch die Drehmomentabstützung unter den Gehäusekomponenten. Die fein abgestimmte Untersetzungsreihe reicht im einstufigen Bereich von 3:1 über 5:1 bis hin zu 9:1. Die zweistufigen Ausführungen sind mit Untersetzungen 9:1, 15:1, 25:1 sowie 45:1 erhältlich. Die Getriebe sind modular aufgebaut; die sieben Untersetzungsvarianten werden über drei Einzeluntersetzungen realisiert.

2. Groschopp: Zweistufige Schneckenstirnradgetriebe mit hohen Übersetzungen und hohem Wirkungsgrad

Groschopp bringt mit der ZK-Baureihe neue Getriebevarianten auf den Markt, die durch die Kombination von Schnecken- und Stirnradstufe hohe Übersetzungen und einen guten Wirkungsgrad bieten. Die ZK30-Getriebe sind in Aluminium ausgeführt und stellen in Kombination mit den Induktions- oder Servomotoren des Herstellers eine effiziente und wirtschaftliche Lösung dar. Darüber hinaus sind sie robust, hochbelastbar und geräuscharm im Betrieb.

Wie die Vorgängermodelle Z14 und Z20 kommt die ZK-Baureihe überall dort zum Einsatz, wo ein winkliger Abgang oder eine kompakte Baugröße gefordert sind. Das ZK30 ist für ein Nenndrehmoment von 30 Nm erhältlich, weitere Versionen für 50 Nm sind in Planung. Durch die Kombination aus Schnecken- und Stirnradstufe bietet das neue Getriebe Übersetzungen von 34,5:1 bis 690:1 und einen erheblich besseren Wirkungsgrad als zweistufige Schneckengetriebe, so der Hersteller. Die Schneckenstufe und die Schrägverzahnung in der Stirnradstufe sollen zudem für einen geräuscharmen Betrieb sorgen. Darüber hinaus zeichnen sich die neuen Getriebe durch eine einfache Montage aus.

Für Anwendungen in rauen Umgebungen wie der Lebensmittel, Pharma- oder Chemieindustrie sowie im Offshore-Bereich bietet Groschopp die leicht zu reinigende Getriebevariante ZKS30 in Edelstahl an.

Weitere Vorteile bieten die Kugellagerung sowie die 14er-Vollwelle oder 15er-Hohlwelle im Abtrieb. Die Belastbarkeit der Abtriebswelle beträgt radial 300 N und axial 140 N. Die radiale Belastung der Hohlwelle ist von der Ausführung der Steckwelle abhängig. Zudem sind applikationsspezifische Abtriebsvarianten möglich.

Antriebssystem

Was der Getriebemotor kann

3. Sumitomo Drive Technologies: Energieeffizientes Antriebspaket für Logistik-Anwendungen

Sumitomo Drive Technologies hat sein Angebot an Antriebslösungen um ein energieeffizientes Antriebspaket für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen, wie etwa Gepäckförderanlagen an Flughäfen, die Paketsortierung in Logistikzentren oder automatische Lagersysteme, erweitert.

Das neue Antriebspaket BBB-H IE5 im Leistungsbereich von 0,75 kW bis 4 kW besteht aus einem Sumitomo-Kegelstirnradgetriebe in direkt angebauter Kombination mit einem Lafert-HPS-IE5-Permanentmagnet-Synchronmotor sowie den Invertek-Frequenzumrichtern der Serien Optidrive E3 oder P2.

Gemeinsam entwickelt haben die Antriebslösung Sumitomo, Lafert und Invertek unter dem Dach der Sumitomo-Drive-Technologies-Familie. Die einzelnen Komponenten sind aufeinander abgestimmt, um eine hohe Energieersparnis und Kompaktheit in Hochgeschwindigkeits-Lösungen zu erzielen.

Die in fünf Baugrößen erhältliche BBB-H ist ein Kegelstirnradgetriebe mit niedrigem Übersetzungsverhältnis (5, 7, 10, 12, 15, 25, 30) und hohem Wirkungsgrad (> 90 Prozent). Die Eingangsdrehzahlen bis 3.600 min^–1 (120 Hz) sollen eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit der angeschlossenen Maschine ermöglichen. Die Verzahnung aus gehärtetem Stahl in einem leichten, kompakten Gehäuse ermöglicht dem Hersteller zufolge eine einfache Installation mit geringerer Belastung der Kopfwelle. Für eine hohe thermische Belastbarkeit sorgt die Aluminiumkonstruktion.

Aufgrund der wartungsfreien Lebenszeit-Fettschmierung kann der Antrieb in jeder beliebigen Ausrichtung ohne kundenspezifische Modifikationen montiert werden – Verunreinigungen der Umgebung und damit der Umwelt durch Ölleckagen werden vermieden, so der Hersteller.

Der Lafert-High-Performance-HPS-Motor, eine Generation von Permanentmagnet-Synchronmotoren, erfüllt die Energieeffizienzklasse Ultra Premium IE5 und kombiniert das elektrische Design von bürstenlosen Servomotoren mit dem mechanischen Design von AC-Induktionsmotoren. Neben den höheren Wirkungsgraden als bei Standard-AC-Induktionsmotoren soll die Baureihe das Verhältnis von Leistung und Gewicht verbessern – laut Lafert wird die Antriebslösung kleiner und leichter.

In Kombination mit den Invertek Optidrive-Umrichtern reduziert das Antriebspaket BBB-H IE5 Betriebs- und Wartungskosten sowie den Energieverbrauch, versprechen die Hersteller.

4. Nidec Graessner: Planetengetriebe für hohe Verfahrgeschwindigkeiten

Nidec Graessner zeigt mit seiner Getriebe-Baureihe Planetgear VRS High Speed, dass eine hohe Drehzahl nicht zu einer erhöhten Wärmeentwicklung führen muss. Die Planetengetriebe weisen hohe Verfahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungswerte sowie eine hohe Verzögerung auf, ohne dass das Getriebe überhitzt. Der Einsatz ist überall dort sinnvoll, wo Automatisierung und höchste Geschwindigkeit Hand in Hand gehen, so der Hersteller.

Mit einer besonders kompakten Bauweise, einem maximalen Beschleunigungsmoment von bis zu 3.700 Nm und einem reduzierten Verdrehspiel von ≤ 3 arcmin ist die Baureihe VRS High Speed optimal für Automatisierungsvorhaben geeignet. Dabei laufen die Getriebe dieser Baureihe dauerhaft ruhig, verspricht Graessner.

Alle Merkmale der Planetgear VRS High Speed im Überblick:

• Einsatzgehärtete Schrägverzahnung, zahnflanken-optimiert für besondere Genauigkeit und ruhigen Lauf.

• Einteilige Abtriebswelle und Planetenradträger mit zwei robusten Kegelrollenlagern über den Planetenrädern; höhere radiale/axiale Belastbarkeit, größere Steifigkeit, Drehmomentdichte und besserer Sicherheitsfaktor mit optimaler Passung der Verzahnung.

• Käfiglose Nadellager bieten eine hervorragende Drehmomentdichte und Verdrehsteifigkeit.

• Antriebsseitige Labyrinthdichtung sorgt für deutlich reduzierte Erwärmung und höhere Systemeffizienz; Ausführung mit Schutzklasse IP65 erhältlich.

• Optimiertes Montagesystem mit aktiver Zentrierung auf dem Motorzentrierdurchmesser sorgt für korrekte Passung des Motors. Motor kann in jeder Einbaulage montiert werden.

• Echte konzentrische Motorwelleneinspannung, optimiert für Ihren jeweiligen Motor; reduzierte Massenträgheit für dynamische Leistung und Auswuchtung für Betrieb mit hoher Drehzahl.

• Direkt in das Gehäuse verzahntes Hohlrad, nicht geschweißt oder eingepresst, bietet einen besseren Rundlauf und eliminiert Drehzahlschwankungen.

5. SEW-Eurodrive: Schmierstoff für Getriebe aus nachhaltiger Biomasse

Gearfluid Poly 220 E1 ist laut SEW-Eurodrive der erste Getriebeschmierstoff am Markt, der aus nachhaltiger Biomasse produziert wird. Weil das Grundöl ohne fossile Rohstoffe hergestellt wird, reduziert sich die CO₂-Freigabe im Produktionsablauf von Gearfluid Poly – im Vergleich zu konventionellen Polyglykol-Ölen – um 84 Prozent. Somit unterstützt dieser neue Schmierstoff die Kunden auch bei der Senkung ihres Corporate Carbon Footprints. Gearfluid wird entsprechend der hohen Qualitätsanforderungen der SEW-Test-Spezifikationen geprüft. Hoher Verschleißschutz für die Verzahnung und die Wälzlager soll das Risiko von Ausfällen verringern. Niedrige Reibwerte des Premium-Schmierstoffs erhöhen den Getriebewirkungsgrad, so der Hersteller. Der neue Getriebeschmierstoff Gearfluid Poly 220 E1 mit einer Viskosität von 220 ist ab sofort verfügbar. Er kann optional oft als Erstbefüllung für die Standardgetriebe und -getriebemotoren und die Servogetriebe und -getriebemotoren ausgewählt werden. Für Service- und Wartungszwecke gibt es diesen Schmierstoff im 20-Liter-Kanister.

Schmierstoffe zur Verwendung in industriellen Getrieben basieren in der Regel auf einem Grundöl, das aus Erdöl hergestellt wird. Gemeinsam mit Lieferanten gelang es SEW-Eurodrive den ersten industriellen Getriebeschmierstoff auf Basis von nachhaltiger Biomasse herzustellen. In einem Syntheseprozess werden unter anderem Bioabfälle und Lebensmittelreste, deren Gewinnung keine zusätzlichen Agrarflächen beansprucht, zu einem hochwertigen Grundöl verarbeitet. Die hierfür eingesetzte Biomasse entspricht SEW-Eurodrive zufolge der Renewable Energy Directive der EU-Kommission.

Gearfluid ist biologisch schnell abbaubar nach OECD 301 B und kann damit als Schmierstoff auch in umweltsensiblen Bereichen eingesetzt werden. Es lässt sich in den allermeisten Standard- und Servogetrieben von SEW-Eurodrive einsetzen. Im Vergleich zu herkömmlichen Bio-Ölen verlängert Gearfluid den Schmierstoff-Wechselintervall um bis zu 300 Prozent und es besteht keine Einschränkung bei der Verwendung von unterschiedlichen Wellendichtringen und Dichtungsmaterialien, verspricht der Hersteller.

Berechnung

Getriebeauslegung leicht gemacht

6. Nabtesco: Zykloidgetriebe für das digitale Zeitalter

Nabtesco bündelt Kompetenzen und Technologien in Netzwerken, um Getriebetechnologien weiterzuentwickeln. So ist das Unternehmen u. a. eine Kooperation mit dem österreichischen Experten für Robotersteuerungen Keba eingegangen und stellt als erster Getriebehersteller in der Robotik getriebespezifische Daten und Charakteristiken zur Verfügung. Das Ziel: wirtschaftliche Predictive-Maintenance-Konzepte auf Basis virtueller Sensorik. Über einen digitalen Getriebe-Zwilling in der Robotersteuerung wird es künftig machbar sein, das reale Betriebsverhalten und die konkrete Belastung jeder einzelnen Roboterachse zu überwachen und in Real Time zu berechnen, wie hoch der Verschleiß ist und ob ein Serviceeinsatz notwendig wird – so das Ziel der Partnerschaft. Mit einer permanenten Überwachung der Zykloidgetriebe könnte die Wartung bedarfsgerecht ausfallen. Sich ankündigende Ausfälle ließen sich vorzeitig erkennen, Serviceeinsätze wären planbar, der Wartungsaufwand würde sich verringern und ungeplante Maschinenstillstandzeiten könnten vermieden werden

Auch das Lenkaktuator-System für autonome Nutzfahrzeuge ist das Ergebnis einer Kooperation – und zwar mit der Firma Adcos, spezialisierter Entwicklungspartner für Software- und Hardwarelösungen im Bereich mechatronischer Systeme und ein Unternehmen der Nabtesco-Gruppe. Bei der CV-EPS-Plattform (CV-EPS = Commercial Vehicle Electronic Power Steering) handelt es sich um eine rein elektromechanische Lenk- und Antriebslösung. Das modulare Konzept (mechanischer Baukasten mit softwarebasiertem Customising) wurde konstruiert und industrialisiert, um in verschiedenste Nutzfahrzeuge integriert werden zu können und ist vor allem für Zukunftsfelder wie Elektromobilität und Autonomes Fahren interessant. Erste Prototypen sind bereits auf der Straße.

Mit hybriden Konzepten wie dem digitalen Getriebe-Zwilling und dem Steer-by-Wire-System will Nabtesco das Leistungsspektrum seiner Zykloidgetriebe erweitern und seinen Kunden neue Effizienz- und Anwendungspotenziale erschließen.

7. Nord Drivesystems: Langlebige Antriebe für Bandförderanlagen

Speziell für die Anforderungen an Antriebe der Fördertechnik in der Schüttgut- und Mineralienindustrie hat Nord Drivesystems das Industriegetriebe Maxxdrive XT entwickelt. Es bietet Abtriebsdrehmomente von 15 kNm bis 75 kNm bei einem Übersetzungsbereich von 6,3 bis 22,4 und wird in sieben Baugrößen für Leistungen von 22 bis 2.100 kW angeboten.

Der Leistungs- und Drehzahlbereich des zweistufigen Kegelstirnradgetriebes wurde speziell auf Branchen abgestimmt, in denen geringe Übersetzungen in Kombination mit hohen Leistungen gefragt sind – wie der Schüttgut- und Mineralienindustrie. Seine robuste Ausführung macht das Maxxdrive XT widerstandsfähig gegen Verschmutzung und verlässlich im rauen Betrieb, so der Hersteller. Ein besonderes Abdichtungskonzept reduziert den Wartungsaufwand. Große Wälzlager und Achsabstände erhöhen die Belastbarkeit und Lebensdauer der Komponenten.

Das Industriegetriebe ist standardmäßig mit einem stark verrippten Block-Gehäuse und einem integrierten Axiallüfter ausgerüstet. Durch die vergrößerte Oberfläche und die Luftführungshauben wird die Luftkühlströmung optimiert und eine sehr hohe thermische Grenzleistung erreicht. So kann in vielen Fällen laut Nord auf zusätzliche Kühloptionen verzichtet werden.

Getriebe

Das Spiel mit dem Verzahnungsspiel

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