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Werkzeugmaschinen / Robotik: Planeten- und Zykloidgetriebe im Vergleich

Fortsetzung des Artikels von Teil 2.

Die Entscheidungskriterien

Wenn in der Konstruktion eine Entscheidung zwischen Zykloid- und Planetengetriebe ansteht, gilt es zunächst, die benötigte Präzision in der Anwendung zu betrachten: „Sind Spiel und Positioniergenauigkeit von wesentlicher Bedeutung, bieten Zykloidgetriebe durchweg die besseren Leistungsdaten“, so Marcus Löw. Mit anderen Worten: „Zykloidgetriebe weisen eine robustere Bauweise auf als Planetengetriebe und kommen daher auf eine höhere Lebensdauer. Auch über einen langen Zeitraum ist die Spielzunahme bei Zykloidgetrieben extrem gering.“ Konstruktionsbedingt sind sie deutlich steifer und dabei kompakter (etwa 50 % kürzer) sowie leichter als mehrstufige Planetengetriebe. Zudem bieten sie eine um 500 % höhere Überlastsicherheit. Ein weiteres wichtiges Kriterium sei die geforderte Untersetzung. Bei Untersetzungen von 3:1 bis 100:1 böten Planetengetriebe eine hohe Drehmomentdichte. „Auch wenn es prinzipiell möglich ist, lassen sich bei Zykloidgetrieben bauartbedingt Untersetzungen unter 30:1 nur schwer ohne eine zusätzliche Vorstufe erzielen“, sagt Marcus Löw. „Liegen die geforderten Untersetzungen aber über 30:1, sind Zykloidgetriebe im Vorteil, da sie gegenüber den Planetengetrieben keine zusätzlichen Vorstufen benötigen.“ 

Vergleicht man die Abmessungen der beiden Getriebetypen, fällt auf, dass die Baulänge der Planetengetriebe mit größer werdenden Untersetzungen spürbar zunimmt. So erreichen mehrstufige Planetengetriebe etwa 30 bis 40 % größere Baulängen als Zykloidgetriebe mit identischer Untersetzung. Zykloidgetriebe dagegen haben bei kürzerer Baulänge einen um etwa 10 % größeren Durchmesser. 

Um das jeweils optimale Getriebe zu finden, ist es Löw zufolge notwendig, alle Anforderungsparameter der einzelnen Arbeitszyklen hinsichtlich Lebensdauer und Not-Aus-Situationen zu betrachten. Daher müsse ein besonderes Augenmerk den Spezifikationen der einzelnen Getriebe gelten: „Die Auslegung einer Applikation sollte grundsätzlich vom Getriebe ausgehen, um die bestmögliche wirtschaftliche Leistung zu erhalten“, rät der Experte. Dies erleichtere die Auslegung der gesamten Anwendung.

Zykloidgetriebe wie die von Nabtesco kommen vor allem bei Applikationen zum Einsatz, bei denen schnelle und genaue Positionierbewegungen mit hohen Traglasten ohne Nachschwingen gefordert sind. Optionale Vorschaltgetriebe ermöglichen dabei die rechtwinklige ­Montage von Motoren sowie auch größere Untersetzungen als die bereits werksseitig angebotenen von bis zu i = 300. Diese seien bei anderen Getrieben nur über mehrere Planetenstufen realisierbar. 

Die Serie RV-E kombiniert die RV-Getriebe mit großen integrierten Schrägkugellagern. Sie dienen der Aufnahme äußerer Kräfte und Momente; eine zusätzliche externe Lagerung ist überflüssig. So entstehen Präzisionsgetriebe in kompakter Bauform mit extremer Steifigkeit und langem konstanten Betriebsverhalten.

Autor:
Axel Hahne ist Fachredakteur aus Buchholz.