Winkelgetriebe

Planeten- und Präzisions-Winkelgetriebe von Neugart mit montiertem Ritzel – Flexibilität und Effizienz für Zahnstangenantriebe

Zahnstangenantriebe, wie sie in vielen Applikationen zum Einsatz kommen, erfordern Getriebe mit montiertem Ritzel. Speziell für diesen Anwendungsbereich umfasst das Neugart-Portfolio deshalb Planeten- und Präzisions-Winkelgetriebe mit dieser zusätzlichen Option. So ermöglichen insgesamt gleich acht Getriebebaureihen mit integrierten Ritzeln eine hohe Varianz an Baugrößen und Übersetzungen.

Wenn bei einem Zahnstangenantrieb die rotatorische Bewegung des elektrischen Antriebsmotors in einen linearen Schub umgesetzt wird, wirken am angetriebenen Ritzel hohe Radial- und Axialkräfte. Integrierte Getriebe-Ritzel-Kombinationen tolerieren diese spezifischen Kräfte aufgrund ihrer hohen mechanischen Belastbarkeit besonders gut. Die von Neugart speziell für solche Ritzel-Zahnstangen-Anwendungen entwickelten Planeten- und Präzisions-Winkelgetriebe nutzen dabei Ritzel aus eigener Produktion.

Somit ist die beste technische Abstimmung zwischen Ritzel und Getriebe gewährleistet. Darüber hinaus verfügen die Getriebe auch über leistungsfähige Kegel- und Schrägrollenlager in der Abtriebswellenlagerung. Diese sind sehr steif, sodass trotz der auftretenden Radial- und Axialkräfte selbst hohe Gewichte dynamisch bewegt werden können. Dabei ist eine hohe Varianz an Getriebemodellen, Baugrößen und Übersetzungen verfügbar, um Optimierungen der Geschwindigkeit und der übertragbaren Drehmomente in Kombination mit dem Ritzel punktgenau abzubilden.

Zwei Ritzel + acht Getriebe = zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten

Konkret stehen für Planetengetriebe zwei Ritzel-Arten zur Auswahl: Das PK1-Ritzel ist auf der verzahnten Abtriebswelle des Getriebes montiert, wobei eine Innenverzahnung gemäß DIN 5480 für die notwendige Verbindungssicherheit sorgt. Das PM1-Ritzel ist hingegen für Getriebe mit Flansch-Abtriebswelle konzipiert und mit einer nach EN ISO 9409-1 genormten, mechanischen Schnittstelle ausgestattet. Beide Arten sind schrägverzahnt erhältlich, das PK1 zusätzlich auch geradverzahnt. Zudem gibt es die Ritzel in vier unterschiedlichen Modulen und mit unterschiedlich vielen Zähnen.

Die Option Ritzel kann mit insgesamt acht Planetengetriebe-Baureihen kombiniert werden: Darunter ist je ein Koaxialplanetengetriebe mit Abtriebswelle (PLHE) und mit Abtriebsflansch (PFHE) aus der Economy Line, die langlebige und leistungsstarke Standardgetriebe mit ausgezeichnetem Preis-Leistungs-Verhältnis umfasst. Bei der Precision Line, die für die hohe Genauigkeit von Präzisionsgetrieben steht, sind es jeweils zwei Koaxialplanetengetriebe mit Abtriebswelle (PSN und PLN) bzw. Abtriebsflansch (PSFN und PLFN) und jeweils ein Winkelplanetengetriebe (WPLN und WPSFN).

Die Getriebe mit Ritzel können dabei Vorschubkräfte bis zu 30.000 N aufnehmen und eine maximale Vorschubgeschwindigkeit von 650 m/min erreichen. Die Vorschubkraft und Vorschubgeschwindigkeit sind abhängig von der Getriebebaugröße und Getriebeübersetzung.

Präzisions-Winkelgetriebe mit montiertem Ritzel

Hypoidverzahnte Präzisions-Winkelgetriebe verkürzen den Antriebsstrang und sind deshalb die ideale Lösung für beengte Platzverhältnisse. Dabei handelt es sich um besondere Kegelradgetriebe, deren Kegelräder spiralbogenverzahnt sind. Die Achsen kreuzen sich auf zwei parallel liegenden, unterschiedlichen Ebenen. Dies macht eine besondere Verzahnungsart erforderlich: die Hypoidverzahnung. Durch den so entstehenden Winkel ist der antreibende Motor um 90° zur Abtriebswelle versetzt, wodurch sich die Gesamtlänge des Antriebstrangs erheblich verkürzt. Winkelgetriebe sind damit die ideale Lösung für Anwendungen in beengten Platzverhältnissen.

Teil des aktuellen Winkelgetriebe-Portfolios von Neugart sind auch zwei Varianten mit werkseitig vormontiertem Ritzel: Für die Baureihe WPLN steht eine verzahnte Abtriebswelle mit vormontiertem Ritzel zur Verfügung, wobei eine Verzahnung gemäß DIN 5480 für die notwendige Verbindungssicherheit sorgt. Die Baureihe WPSFN umfasst hingegen eine Flanschabtriebswelle mit vormontiertem Ritzel, das – wie alle Modelle der Baureihe – mit einer Schnittstelle gemäß EN ISO 9409-1 ausgestattet ist.

Lösungen für unterschiedlichste Anforderungen

Diese zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten von Ritzel- und Getriebetypen stellen sicher, dass es nicht nur für unterschiedlichste Anforderungen eine Lösung gibt, sondern in aller Regel sogar mehrere: So ist die Verdrehsteifigkeit bei den Flanschgetrieben höher als bei den Getrieben mit Abtriebswelle. Ist zum Beispiel die Bauraumsituation das entscheidende Kriterium, kann der Konstrukteur die kurz bauenden Getriebe mit Abtriebsflansch einsetzen oder die Winkel-Präzisionsgetriebe verwenden. Ist die Präzision der entscheidende Faktor, so kann er sich für die höhere Genauigkeit und Verdrehsteifigkeit der Präzisionsgetriebe entscheiden. Für Standardanwendungen sind hingegen Economy-Getriebe eine wirtschaftlich attraktivere Lösung.

Applikationen

Die Neugart-Getriebe mit Ritzel sind speziell für Zahnstangen-Applikationen konzipiert. Ritzel und Zahnstangen können in vielen Bereichen des Maschinenbaus Anwendung finden. Entsprechende Antriebssysteme ermöglichen es insbesondere, größere Maschinen mit einem präzisen aber relativ kostengünstigen Konstruktionselement über Distanzen von mehreren Metern zu verfahren. Werden mehrere Zahnstangen hintereinander montiert, lassen sich auch größere Portale problemlos realisieren, da die Länge nicht begrenzt ist. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Applikation mit einem Zahnkranz. Dort treibt das Getriebe mit Ritzel zum Beispiel eine Drehachse an.

Typische Einsatzmöglichkeiten von Zahnstangenantrieben sind damit zum Beispiel Werkzeugmaschinen inkl. Zuführungssysteme, Laser- und Plasmamaschinen, Holz- und Blechbearbeitungsmaschinen, lineare Verfahrachsen für Roboter sowie Hubsysteme. Gemeinsam ist diesen Anwendungen, dass durch die Zahnstange eine sehr hohe Genauigkeit und Steifigkeit auch über einen großen Arbeitsbereich erreicht werden kann.

Die Getriebe-Ritzel-Kombinationen von Neugart lassen sich dabei mit fast allen Zahnstangen am Markt einsetzen, soweit diese den gleichen Modul und die gleiche Verzahnungsart (schräg- oder geradverzahnt) wie das Ritzel haben. Darüber hinaus ist die hohe Verzahnungsqualität des Ritzels für die Kompatibilität der entsprechenden Zahnstange ein großer Vorteil.

Getriebe-Ritzel-Motor-Kombinationen einfach konfigurieren

Nicht zuletzt sind die Ritzel-Getriebe in die leistungsstarken und intuitiv bedienbaren Konfigurationstools von Neugart integriert: So lassen sich im Tec Data Finder (TDF) nicht nur die passenden Komponenten einfach und zeitsparend auswählen, sondern auch technische Datenblätter und CAD-Modelle automatisiert zusenden. Die Modelle können dann direkt in das CAD-Modell der Maschine bzw. Anwendung übernommen werden.

Die dazu erforderliche Auslegung kann im Neugart Calculation Program (NCP) erfolgen, in dem Konstrukteure komplexe Lastverläufe im Antriebsstrang berechnen und auf dieser Basis die optimale anwendungsspezifische Motor-Getriebe-Ritzel-Kombination bestimmen können. Die Anwendungsparameter des Ritzel-Zahnstangensystems lassen sich schnell in die vordefinierte Applikations-Maske eingeben. Dies ermöglicht den bequemen Vergleich ähnlicher Getriebe- und Ritzelkombinationen – und führt damit schnell zur optimalen Lösung.

Autor: Sven Borho, Teamleiter Produktmanagement Neugart GmbH

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Neugart Zahnstangenantriebe September Oktober 2022