Das Galaxie-Getriebe ist in der neuen Baugröße kompatibel zu Wellgetrieben – bietet aber im Vergleich eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit in den relevanten Kenngrößen. Die Gegenüberstellung der technischen Daten zeigt: Das neue Getriebe bietet in seinen Baugrößen von heute 90 und 110mm eine bis zu 40 Prozent höhere Drehmomentdichte, eine um den Faktor 3 bessere Verdrehsteifigkeit, ein doppelt so hohes Notaus-Moment, absolutes Nullspiel über die gesamte Lebensdauer sowie eine fast 50 Prozent größere Hohlwelle. Das eröffnet Konstrukteuren von Robotern spannende neue Möglichkeiten.
Von radial zu axial
Um die Ansprüche der Galaxie-Baureihe in kleineren, marktkompatiblen Baugrößen erfüllen zu können, war ein Umdenken in der Bewegungsführung bei der Kraftübertragung erforderlich, nämlich von radial zu axial. Im neuen Getriebe greifen die als Zahnring verbundenen Einzelzähne innerhalb des Zahnträgers – angetrieben von einer Polygonscheibe mit zwei Hochpunkten – wie in einer Schraubbewegung axial in die Planrad-Helixverzahnung ein. Dieser kinematische Aufbau ist verantwortlich dafür, dass die neue Baugröße wirklich kompakte Außenmaße erreicht – und dabei mit 150 und 250Nm im Vergleich zu Wellgetrieben um bis zu 40 Prozent höhere Beschleunigungsmomente ermöglicht. Ein weiteres Highlight der neuen Kinematik ist die absolute Spielfreiheit bei hohen Verdrehsteifigkeiten.
Steifigkeit als Best-in-Class bestätigt
Im Vergleichstest übertrifft das miniaturisierte Getriebe marktgängige Wellgetriebe in puncto Steifigkeit um das Dreifache – und das über den gesamten Drehmomentbereich. Dies resultiert zum einen daraus, dass der Zahneingriff nicht wie bei Wellgetrieben über eine Linienberührung, sondern über einen nahezu vollflächigen Kontakt der Flanken der Königszähne im miniaturisierten Galaxie erfolgt. Zum anderen ist beim Zahneingriff – bedingt durch die Bewegung des Polygons – immer ein großer Teil der Königszähne an der Drehmomentübertragung und Steifigkeitsbildung beteiligt. Das Königszahn-Konzept hat zugleich einen weiteren Vorteil: es ermöglicht Übersetzungen von i=60/61 und erfüllt damit eine wesentliche Leistungsanforderung in Robotikapplikationen.
Verbessertes Resonanzverhalten
Zur Reduzierung von Schwingungen und Vibrationen erfolgt in der Regel eine steifigkeitsbasierte Auslegung von Roboterachsen. Hierfür wird die Resonanzfrequenz der einzelnen Achsen anhand des Massenträgheitsmomentes der Applikation und der Getriebesteifigkeit bestimmt. Durch die höhere Steifigkeit erhöht sich die Resonanzfrequenz um Faktor 2 und bietet darüber hinaus Downsizing-Potential. In der Praxis übererfüllt das neue Galaxie-Getriebe damit auch steifigkeitsbasierte Frequenzempfehlungen, etwa für Schwenk- und Positionierachsen von Medizinrobotern.