Harmonic-Drive-Getriebe

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Ein Gleitkeilgetriebe oder auch Spannungswellengetriebe bzw. Wellgetriebe, auch nach der englischen Bezeichnung strain wave gear (SWG) genannt, ist ein Getriebe mit einem elastischen Übertragungselement, das sich durch hohe Übersetzung und Steifigkeit auszeichnet. Hersteller solcher Getriebe sind die Harmonic Drive AG, die Harmonic Drive LLC sowie die Harmonic Drive Systems In. Harmonic Drive ist eine eingetragene Marke der Harmonic Drive AG.

Aufbau[Bearbeiten]

Schemazeichnung (Animation)

Ein Gleitkeilgetriebe besteht aus drei Elementen:

  • Einer elliptischen Stahlscheibe mit aufgeschrumpftem Wälzlager und dünnem verformbarem Laufring, dem sogenannten Wave Generator. Das abgebildete Wellgetriebe arbeitet ohne Wälzlagerring. Die elliptische Form der inneren hellen Scheibe ist im Bild nur schwer zu erkennen. Rechts ist sie als dunkelgraue Ellipse hervorgehoben. Die Stahlscheibe ist der Antrieb des Getriebes.
  • Einer verformbaren zylindrischen Stahlbüchse mit Außenverzahnung, dem sogenannten Flexspline. In den Abbildungen ist es der braunrote Zahnriemen. Die Stahlbüchse ist der Abtrieb.
  • Einem starren zylindrischen Außenring mit Innenverzahnung, dem Circular Spline. Im Bild links ist er undeutlich zu erkennen, rechts hellgrau markiert. Am unteren und oberen Rand greifen seine Zähne und die des Flexspline ineinander.

Die Außenverzahnung der Stahlbüchse hat weniger Zähne als die Innenverzahnung des Außenrings.

Funktionsweise[Bearbeiten]

Die angetriebene elliptische Scheibe verformt die dünnwandige Stahlbüchse über den Außenring des Kugellagers. Dadurch greift die Außenverzahnung der Stahlbüchse im Bereich der großen Ellipsenachse in die Innenverzahnung des Außenrings. Hält man den Außenring fest, bleibt bei einer Umdrehung der Antriebsscheibe die Stahlbüchse (der Abtrieb) entsprechend der geringeren Zahl der Zähne gegenüber dem Außenring zurück.

Durch die hohen Zähnezahlen der feinen Verzahnungen erhält man sehr große Übersetzungen. Beispielsweise beträgt die Übersetzung bei z=202 Zähnen für die Innenverzahnung und z=200 für die Stahlbüchse 200:2 = 100. Bei hundert Umdrehungen der elliptischen Scheibe dreht sich die verformbare Stahlbüchse einmal.

Ca. 30 % der Zähne beteiligen sich an der Kraftübertragung. Zusammen mit dem hohen Untersetzungsverhältnis (von 30:1 bis zu 320:1 ist technisch als Standard möglich) ist das Wellgetriebe sehr steif und spielfrei. Je nach Ausführung ist die Positioniergenauigkeit besser als 30". Das Getriebe ist kompakt und wartungsfrei. Ein Wellgetriebe wird für Achsantriebe bei Robotern, Antriebe in Flugsimulatoren, die Nachführung von großen Parabolantennen, in Kraftfahrzeugen (Dynamiklenkung), in Werkzeugmaschinen und in Antrieben von Druckmaschinen eingesetzt.

Im Gegensatz zu Zykloidgetrieben besitzen Gleitkeilgetriebe bzw. Wellgetriebe ein etwas geringeres Schockmoment, bauen aber aufgrund der geringeren Anzahl an Bauteilen wesentlich leichter.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]