Planetengetriebe Neugart

Die Einsatzbereiche und damit auch die Anforderungen an Planetengetriebe sind vielfältig. (Bild: Neugart)

| von Sven Borho, Swen Herrmann

Planetengetriebe zeichnen sich gegenüber anderen Getriebeformen – wie Kegelrad- oder Zykloidgetrieben – durch ihr Funktionsprinzip aus: In einem Hohlrad umkreisen mindestens drei Zahnräder (Planetenräder) ein gehärtetes Zentralrad (Ritzel oder Sonnenrad) – wie Planeten die Sonne.

Das zentrale Sonnenrad wird vom Motor angetrieben (Antriebswelle) und überträgt seine Bewegung auf die umlaufenden Planetenräder. Der Planetenradträger leitet die übersetzte Kraft der Planeten gebündelt weiter auf die Abtriebswelle.

Planetengetriebe mit höchstem Wirkungsgrad

Weil dabei mehrere Zahneingriffe (je nach Anzahl der Planeten drei oder mehr) gleichzeitig stattfinden, bieten Planetengetriebe den höchsten Wirkungsgrad unter allen Getriebeformen, ein enorm hohes Drehmoment in sehr kompakter Bauform und somit eine große Leistungsdichte.

Außerdem decken sie ein breites Übersetzungsspektrum zwischen 3:1 und 100:1 ab. Durch zusätzliche Stufen lassen sich auch noch deutlich höhere Übersetzungen erreichen.

Eine Reihe von unterschiedlichen Planetengetrieben des Herstellers Neugart
Planetengetriebe von Neugart in all ihrer Vielfalt. (Bild: Neugart)

So flexibel sind Planetengetriebe

Neben dieser besonderen Leistungsfähigkeit schätzen Konstrukteure auch die Flexibilität von Planetengetrieben: Sie sind als Bindeglied zwischen Servomotor und Applikation universell einsetzbar.

Als einzige Voraussetzung müssen der Motorflansch und das Spannsystem genau passen, was ein guter Planetengetriebehersteller aber problemlos sicherstellt.

Zudem sind Planetengetriebe nicht nur für eine bestimmte räumliche Anordnung konzipiert. Gleichartige Planetengetriebe können (auch innerhalb einer Maschine) verschiedene Aufgaben übernehmen.

Damit sind Planetengetriebe prädestiniert für den Einsatz in Maschinen und Anlagen, die einen kompakten Antrieb mit hohem Wirkungsgrad erfordern. Dies ist vor allem bei dynamischen Bewegungsabläufen der Fall, etwa in der Robotik, in der Verpackungsindustrie oder in der Medizintechnik.

Messbare Qualitätskriterien bei der Auswahl

Vor diesem Hintergrund wird klar, warum die Bewertung von Planetengetrieben durch den technischen Einkauf eine wichtige Rolle spielt. Entsprechende Qualitätskriterien reichen dabei weit über die von den Konstrukteuren vorgegebenen Kennzahlen wie Drehmoment, thermische Nenndrehzahl oder Belastbarkeit der Abtriebslagerung hinaus.

Ein zentraler Aspekt ist der sogenannte Gleichlauf: Je besser die Qualität der Zahnräder aufeinander abgestimmt ist und je hochwertiger verarbeitet das Material ist, desto geringer sind punktuelle Übersetzungsdifferenzen zwischen Antriebs- und Abtriebswelle.

 

Drei unterschiedliche Planetengetriebe
Welche Qualitätskriterien gelten für den Einkauf von Planetengetrieben? (Bild: Neugart)

Das bedeutet im Umkehrschluss: Nur Getriebe mit perfektem Gleichlauf gewährleisten ein exaktes Fertigungsergebnis in der Oberflächengüte, einen hohen Wirkungsgrad und ein (messbar) leises Laufgeräusch. Geringes Verdrehspiel und eine hohe Verdrehsteifigkeit ermöglichen eine hohe Positioniergenauigkeit.

Ein weiteres wichtiges Kriterium ist zudem die garantierte Lebensdauer des Getriebes. Denn gerade auch aus Sicht von Investitionssicherheit ist es wichtig, dass ein Getriebe die definierten Werte zuverlässig über die gesamte garantierte Betriebsdauer hinweg liefert und nicht etwa vorher schon ausgetauscht werden muss.

Checkliste für den Einkauf von Planetengetrieben

  • In welcher konkreten Anwendung soll das Planetengetriebe zum Einsatz kommen (z. B. Förderband, Drehtisch, Ritzel-Zahnstange, Spindel etc.)?
  • Wie sieht die geometrische Einbausituation aus? Ist gegebenenfalls ein Winkelgetriebe erforderlich?
  • Welche Leistungsmerkmale sind von den Konstrukteuren vorgegeben (z. B. resultierendes Drehmoment durch die bewegte Last, Verdrehspiel/Positioniergenauigkeit, Belastungen auf Abtriebswelle aus den Applikationsdaten)?
  • Erfüllt das Planetengetriebe die daraus resultierenden Anforderungen, bietet es die entsprechenden anwendungsspezifischen Qualitätsmerkmale?
  • Entspricht der Motorflansch des Getriebes dem Motor bzw. lässt er sich entsprechend anpassen?
  • Lässt sich softwarebasiert ein CAD-Modell des Getriebes zur Integration in die Konstruktion erstellen?
  • Ist die Berechnung der Bewegungsdaten in einem Auslegungstool möglich, um Auslastung und Effizienz zu optimieren?

Standard- oder Sonderlösung?

Die meisten europäischen Hersteller von Planetengetrieben bieten sowohl Standard- als auch Sonderlösungen. Der Vorteil von Standardlösungen liegt auf der Hand: Sie sind kosteneffizient und normalerweise auch in kleineren Mengen sofort lieferbar.

Ein geeigneter Hersteller sollte deshalb ein möglichst breites Portfolio an Standardmodellen anbieten, das idealerweise auch Standardgetriebe für besondere Anwendungen wie zum Beispiel zum Einsatz in Fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGVs) oder in hygienesensitiven Umgebungen umfasst.

Standardmodelle haben aber natürlich auch einen Nachteil: Sie sind oft ein Kompromiss. Gerade bei besonderen Anforderungen lohnt sich deshalb oft die individuelle Anpassung eines Standardmodells oder sogar die Entwicklung einer Sonderlösung.

Der einmalige Engineering-Aufwand amortisiert sich dann entweder über den Mehrwert, z. B. weil die entsprechende antriebstechnische Aufgabe anders gar nicht zu lösen gewesen wäre. Oder über die Masse: So können Sondergetriebe unter Umständen anwendungsspezifisch einfacher und damit günstiger ausgelegt werden als vergleichbare Standprodukte. Und diese Einsparungen addieren sich mit zunehmender Stückzahl.

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Softwarebasierte Konfiguration und Auslegung

Ein Getriebe ist immer nur so gut wie seine Abstimmung auf den dazugehörigen Motor. Konfiguration und Auslegung spielen deshalb eine zentrale Rolle.

Wenn auf dem Weg zur idealen Getriebe-Motor-Kombination unterstützende Softwaretools zum Einsatz kommen (können), profitieren davon nicht nur die Konstrukteure, sondern auch die technischen Einkäufer. Denn eine digitale Vorabberechnung gewährleistet zum einen maximale Transparenz und eine enorme Zeitersparnis, zum anderen die Sicherheit, dass die gewählte Lösung auch tatsächlich funktioniert.

 

Ein Tablet, ein Laptop und ein Desktop-Rechner von Apple mit Software-Tools von Neugart
Von Software-Tools profitieren Konstrukteure und technische Einkäufer. (Bild: Neugart)

Insbesondere das Wechselspiel zwischen Getriebeübersetzung, erforderlicher Motordrehzahl und den sich dadurch verändernden Leistungsdaten kann in einem Softwaretool sehr einfach dargestellt werden. So kann durch die genaue Berechnung ein passendes Getriebe meist kleiner ausfallen, da bei der Auslegung keine ‚Reserve‘ eingeplant werden muss.

Gleiches gilt für die kalkulierte Lebensdauer: Sie liegt bei hochwertigen Planetengetrieben standardmäßig bei 20.000 bis 30.000 Stunden – kann aber im Rahmen einer individuellen Berechnung auch höher oder kürzer als der Standard gewählt werden.

Durch die unterschiedlichen Einsatzfelder der Planetengetriebe wird dafür im Katalog in der Regel ein Betriebspunkt angegeben, der zur Orientierung dient. Mit nur einem Tool lassen sich dann die exakten Leistungsdaten für jede einzelne Maschine und jeden Anwendungsfall berechnen. Entsprechend hoch sind die Einsparpotenziale.

Idealerweise kann der Konstrukteur seine Getriebe-Motor-Kombination selbst online konfigurieren und auch als CAD-Daten für die weitere Integration in die Gesamtkonstruktion ausgeben. Das Neugart-Tool ‚Tec Data Finder‘ beispielsweise bietet genau diese enorm nutzerfreundliche Funktion.

Darüber hinaus ermöglicht es die Selektion des geometrisch zum Motor passenden Getriebes. Und abschließend kann direkt aus dem Tool auch eine Angebotsanfrage generiert werden.

Neugart GmbH

Neugart ist das Familienunternehmen unter den Getriebeherstellern. 1928 gegründet, ist die Firma bis heute und mittlerweile in der vierten Generation inhabergeführt. Neugart GmbH entwickelt, produziert und vertreibt Planetengetriebe und kundenspezifische Sondergetriebe. Weltweit beschäftigt das Unternehmen über 700 Mitarbeiter, davon über 600 am Stammsitz im südbadischen Kippenheim.

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