Feinwerktechnik aus der Schweiz

Der Weg zum hochpräzisen Planetengetriebe

| Autor / Redakteur: Andreas Seegen, Faulhaber, und Ellen-Christine Reiff, Redaktionsbüro Stutensee / Silvano Böni

Planetengetriebe bieten den Vorteil, dass durch die Lastverteilung auf mehrere Planetenräder auch bei kompakter Bauweise hohe Drehmomente übertragen werden können.
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Planetengetriebe bieten den Vorteil, dass durch die Lastverteilung auf mehrere Planetenräder auch bei kompakter Bauweise hohe Drehmomente übertragen werden können. (Bild: Faulhaber)

Wenn sich Satelliten um die Sonne drehen, dann denken Antriebstechniker und Maschinenbauer unweigerlich an Planetengetriebe, denn hier rollen mehrere Planetenräder zwischen einem Hohlrad und einem zentral gelagerten Sonnenrad ab. Diese Konstruktion bietet den Vorteil, dass durch die Lastverteilung auf mehrere Planetenräder auch bei kompakter Bauweise hohe Drehmomente übertragen werden können. Damit die Drehzahl-Drehmoment-Wandlung bei kleinen Getrieben präzise funktioniert, kommt es jedoch bei der Fertigung der Getriebe und Zahnräder auf Erfahrung und ausgereifte Fertigungstechnik an.

In vielen Anwendungen sind Klein- und Kleinstmotoren gefragt, die hohe Drehmomente liefern. Das erreicht der Konstrukteur nur mit entsprechender Untersetzung. Um hier immer die passende Lösung zu bieten, setzt der Antriebsspezialist Faulhaber bei seinen Planetengetrieben deshalb auf Schweizer Wertarbeit. Die für die kompakten Getriebe benötigten Zahnräder, Abtriebswellen, Zwischentriebe oder Ritzel aus unterschiedlichen Werkstoffen stellt die Rolla Microgear AG am Standort Grenchen her. Die Region am Bielersee wird aus gutem Grund als «Precision Valley» bezeichnet. Sie ist das Zentrum für Uhren und Feinwerktechnik in der Schweiz. Die Metall-Planetengetriebe mit den hier gefertigten Präzisionskomponenten eignen sich ideal für Anwendungen, bei denen höchste Drehmomente gefragt sind. Die Spanne reicht dabei von 25 mNm bis 10 Nm.

Präzise Kraftübertragung

Planeten- oder Zykloidgetriebe

Präzise Kraftübertragung

01.10.14 - In Robotik- und Automationsanwendungen benötigt man häufig besonders präzise Getriebe mit hohem Wirkungsgrad. Dann kommen meist Planeten- oder Zykloidgetriebe zum Einsatz. Aufgrund ihres unterschiedlichen Aufbaus müssen zwischen diesen beiden Getriebetypen die jeweiligen Vor- und Nachteile genau abgewogen werden, um zur optimalen Untersetzungslösung zu gelangen. lesen

Experten für Verzahnungsfragen

Das Schweizer Unternehmen gehört seit 2007 zur Faulhaber-Gruppe und gilt hier mit mehr als 50 Jahren Erfahrung als der ausgewiesene Experte in allen Verzahnungsfragen. «Wir liefern einerseits die Feinwerkteile für die Faulhaber-Getriebe und sind andererseits aber auch Partner für andere Kunden. Wir produzieren beispielsweise viele Zahnräder, die dann in der Anwendung die Verbindung zwischen den Motoren und der Maschine oder Anlage herstellen», erklärt Michaël Raymond, COO und Werksleiter bei Rolla Microgear. Die Praxis sieht nämlich häufig so aus, dass passend zur Applikation ausgelegte Getriebemotoren bestellt und einbaufertig geliefert werden. «Das Ritzel als Schnittstelle zur Maschine beziehungsweise Applikation müssen viele Anwender dann aber noch selber beschaffen und auf die Welle montieren», berichtet Raymond aus Erfahrung. «Hier wollen wir uns in Zukunft noch mehr als Komplettanbieter empfehlen und gemeinsam mit Faulhaber wirklich den kompletten Antriebsstrang inklusive der mechanischen Schnittstelle liefern.»

Maximale Präzision und Reproduzierbarkeit

Für diese individuellen Zahnrad- und Ritzelanpassungen ist der Feinwerktechnikspezialist bestens gerüstet. Die Schweizer produzieren immerhin allein für die Getriebe von Faulhaber mehr als zehn Millionen Bauteile pro Jahr. Typische Zahnradserien haben dabei eine Auflage zwischen 1000 und einer Million mit Durchmessern zwischen einem und 15 Millimetern. Der gut gerüstete Maschinenpark wird ständig auf dem neuesten technischen Stand gehalten, was letztlich die Grundlage bildet, um die kleinen Bauteile aus Messing, gehärtetem Stahl oder auch Inox mit maximaler Präzision und Wiederholgenauigkeit herzustellen. Die Präzisionsverzahnungen erreichen Qualität 6 nach DIN 58405. Geradverzahnungen werden bis Modul 1,0 bei maximalem Durchmesser von 20 mm gefertigt.

«Mikroverzahnungen sind eine Schweizer Spezialität», merkt Michaël Raymond stolz an. Der damit verbundene Anspruch reicht deshalb weiter von der Fertigung bis zur Prüfung. Im «Precision Valley» überwacht die 100-prozentige Faulhaber-Tochter die Produkte nicht nur optisch, sondern auch mit deutlich präziseren Messverfahren wie der Zwei­flanken­wälzprüfung. Hierbei wird der Prüfling gegen ein Lehrzahnrad abgerollt; Drehwinkel an An- und Abtrieb werden mit Drehgebern erfasst und der Unterschied zwischen Soll- und Ist-Winkel errechnet. Zusätzlich erfasst ein Längenmesssystem die Achsabstandsänderung zwischen Lehrzahnrad und Prüfling. Schlussendlich werden die Werte im Zuge der Qualitätssicherung für jeden Prüfling dokumentiert.

Von der Werkstoffauswahl bis zum Einbau

Auch bei der Auswahl der Werkstoffe für die hochpräzisen Verzahnungsteile überlassen die Schweizer Feinwerktechniker nichts dem Zufall. Die Rohlinge, die in den Verzahnungsmaschinen ihre endgültige Zahnradform erhalten, kommen ebenfalls aus der Faulhaber-Gruppe und werden aus Metallstangen mit Langdrehautomaten hergestellt, den sogenannten Schweizer Drehmaschinen.

Nach dem Drehen des Rohlings und dem anschliessenden Fräsen der Zahnradgeometrie sind in Grenchen nahe dem Bielersee die Getriebeteile aber noch lange nicht einbaufertig. Zum Angebotsspektrum gehört deshalb auch die Wärmebehandlung der Bauteile sowie Oberflächenbeschichtungsverfahren. In den Versand kommen die Teile erst dann, wenn sich die Profile innerhalb der strengen Toleranznormen bewegen. «Die Ansprüche von Faulhaber sind hoch», meint Raymond und will deshalb auch das Know-how seines Unternehmens weiter in zusätzliche Märkte tragen. «Alle stehen vor der Frage, wie sie die Getriebemotoren am besten mit ihrer Maschine verbinden. Als Systempartner haben wir darauf die passende Antwort.» Schliesslich kommt es nicht nur darauf an, hochwertige Antriebskomponenten zu liefern, sondern auch darauf, dass diese sich praxisgerecht in der Anwendung montieren lassen und anschliessend über viele Betriebsjahre zuverlässig und präzise funktionieren. SMM

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