Antriebe und Getriebe

Getriebe werden immer dann benötigt, wenn automatisierte Bewegungen, angetrieben durch einen Motor, durchgeführt werden sollen. Je nach Anwendung, für die ein Getriebe gedacht ist, gibt es eine Reihe unterschiedlicher Getriebearten. Für die Wahl ausschlaggebend ist dabei unter anderem die Größe des Bauteils, in das es eingebaut und für das es arbeiten soll. Antriebssysteme sind für die Bereitstellung mechanischer Bewegungsenergie unverzichtbar. Ein Getriebe oder auch Aktuator genannt, wird benötigt, um Drehmoment und Drehzahl des vorgeschalteten Elektromotors umzuwandeln, damit die gewünschte Bewegung des angetriebenen Bauteils in erforderlicher Weise funktioniert. Der Antrieb stellt also den zentralen Baustein eines Getriebemotors dar.

Vom Geldausgabefach am Bankautomaten, das sich automatisch öffnet, über Bahntüren, Dosierantriebe von Dialyse-Geräten bis hin zu automatischen Pflückwalzen in der Agrartechnik – überall dort verrichten elektromechanische Antriebe ihre Arbeit. Die verschiedensten Zahnrad-, Schneckenrad-, Spindel- und Riemengetriebe machen diese Bewegungen auf kleinem Raum möglich. Immer wieder kommt es dabei zu einem Kompromiss aus Leistung, Bauraum und Kosten.

Maßgeschneiderte Antriebe und Getriebelösungen bei Primus Präzisionstechnik

Primus Präzisionstechnik ist Entwickler und Lieferant für maßgeschneiderte, effiziente Antriebslösungen für verschiedene Branchen. Egal ob für Bahntüren, Lüftungsventile, Dachfenster, Teigrührmaschinen, medizinische Möbel oder Saatmaschinen – Primus Präzisionstechnik konzipiert das passende Antriebssystem. Eine Reihe an verschiedenen Antriebsarten mit unterschiedlichen Verzahnungsteilen können realisiert werden, um stets den gewünschten Bewegungseffekt zu erhalten. Dank kundenspezifischer Antriebslösungen müssen Produkte nicht mehr aufwendig an Standardgetriebe angepasst werden – sondern andersherum: Die Getriebe werden entlang des geplanten Produkts konzipiert. Somit entsteht unter dem Gesichtspunkt der „Total Cost“ ein optimales System hinsichtlich von Preis und Leistung.

Die Einsatzgebiete von elektromechanischen Antrieben

Elektromechanische Antriebe wandeln elektrische Energie gezielt in mechanische um und übertragen die Kraft in eine bestimmte Bewegung. Im Alltag erleichtern solche Getriebe viele Bereiche: Aufzüge, Rolltreppen, Waschmaschinen oder elektrische Zahnbürsten würden ohne Antriebssysteme nicht funktionieren. Doch auch in der Industrie, in den Bereichen Maschinenbau, Automotiv, Agrartechnik und weiteren wären die meisten Arbeiten ohne elektrische Antriebstechnik undenkbar. Sie nimmt dort eine Schlüsselrolle ein, wenn es um (halb)automatisierte Bewegungen und Verstellungen geht.

Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie

Als zentrale treibende Kraft in elektromechanischen Antriebssystemen steht der Elektromotor am Anfang der Antriebstechnik. Nachgeschaltet ist ein mechanisches Getriebe, das die Rotationsenergie des Motors in eine maßgeschneiderte mechanische Bewegung umwandelt. Abhängig von der gewünschten Bewegung gibt es verschiedene Getriebevarianten basierend auf den Übertragungselementen Riemen, Ketten oder Zahnrad. Diese wandeln die Drehzahl und das Drehmoment auf der Antriebsseite in die Drehzahl und das Drehmoment auf der Abtriebsseite um. Teil der Getriebeeinheit sind außerdem die Verzahnungsteile. Damit werden Geschwindigkeiten und Leistung übertragen oder auch die Drehrichtung geändert. Auch schaltbare Getriebe sind üblich.

Ein Riemenantrieb überträgt die Kraft zwischen zwei parallelen Achsen über einen Riemen. Das Prinzip des Übertragungselementes Kettenantrieb ist das gleiche: Es gibt zwei Kettenräder, die durch eine Kette miteinander verbunden sind. Diese Kette besteht aus einer Reihe von Gliedern, in die die Zähne der Räder eingreifen können. Sie laufen parallel zueinander, somit drehen sich die Kettenräder in die gleiche Richtung. Ein Zahnradantrieb wird häufig verwendet, um die Drehrichtung oder Drehung einer Bewegung anzupassen oder den Drehwinkel zu ändern. Dieser Antrieb kommt auch zum Einsatz, um eine Geschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern. Das System verfügt über ein Antriebsrad mit kleiner Zähnezahl und ein getriebenes Rad mit größerer Zähnezahl.

Getriebe erfüllen grundsätzlich folgende Aufgaben:

• Sie übertragen Leistung.
• Sie beeinflussen die Bewegungs- und Drehrichtung.
• Sie steuern Drehzahl und Drehmoment.
• Sie können eine Richtung bremsen oder hemmen (Selbsthemmung)

Je nach Bauart, Baugröße und Getriebestufen übersetzt ein Getriebe die Drehzahl eines Motors in langsamere oder schnellere Bewegungen.

Die Vorteile von elektromechanischen Getriebesystemen

Der elektromechanische Antrieb hat sich aufgrund der vielen Vorteile ein weites Feld an Anwendungsmöglichkeiten erobert, unter anderem wegen des guten Wirkungsgrads bei der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie. Auch arbeiten elektromechanische Antriebe mit sehr präzisen Toleranzen. Im Vergleich zu beispielsweise hydraulischen Systemen, sind elektromechanische Einheiten mitsamt der Antriebstechnik in der Regel deutlich kompakter und leichter, außerdem weniger temperatursensibel. In puncto Energieeffizienz sind elektromechanische Antriebe ebenfalls von Vorteil. Die Regelung und Steuerung sind mit geringem Aufwand darstellbar. Sie sind daher nicht grundlos in den verschiedensten Anwendungsbereichen anzutreffen.

Die verschiedenen elektromechanischen Antriebe bei Primus Präzisionstechnik

Wir beraten Sie zwecks der verschiedenen Getriebetypen und -varianten und finden für Ihr Projekt die optimale Antriebslösung. Dabei ist es uns möglich, elektromechanische Antriebskomponenten ab einem Durchmesser von 3 Millimetern oder ab einer Länge von 1 Millimeter zu realisieren. Auch bei der gewünschten Stückzahl sind wir flexibel – ob Einzelstück, Serie bis 250.000 Stück oder Losgrößen ab circa 250 Stück. Typische Antriebe können zudem nach Kundenwunsch mit Gleich- oder wahlweise mit Wechselspannung von 12, 24 und 230 Volt betrieben werden.

Die gewünschten elektromechanischen Getriebe weisen stets eine intelligente Performance-Anpassung zwischen anforderungs- und produktionstechnischen Faktoren auf. Auch werden bewährte Design-to-Cost-Methoden integriert.

Folgende Getriebeeinheiten gehören zu unserem Leistungsportfolio, das wir bereits für verschiedene Kunden realisieren konnten:

Stirnradgetriebe

Das Stirnradgetriebe ist durch Stirnräder auf parallelen Achsen charakterisiert. Diese Getriebevariante ist beispielsweise in Uhrwerken, in Kfz-Schaltgetrieben oder in Windkraftanlagen zu finden. Sie bestehen in der Regel aus wenigen beweglichen Einzelteilen und zeichnen sich durch ihre einfache, kompakte Bauweise bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad aus.

Schneckenradgetriebe

Schneckenradgetriebe sind unter anderem in Walzwerken und in Bergbaumaschinen, aber auch im Gerätebau sowie in der Ventiltechnik zu finden. Das Laufgeräusch dieser Getriebeart ist gering, die Übersetzung sehr hoch. Daher wird dieser Getriebetyp vor allem dann verwendet, wenn hohe Übersetzungskräfte realisiert werden müssen.

Winkelgetriebe

Winkelgetriebe ermöglichen eine Umlenkung der Drehzahl von 90°, da hier Antriebs- und Abtriebswelle senkrecht zueinander stehen. Verbaut werden solche elektromechanischen Antriebe unter anderem in Aufzügen, Gepäckförderbändern oder in Seilhebern. Die Typen Kegelrad- und Schneckengetriebe sind zwei Bauarten von Winkelgetrieben.

Planetengetriebe

Planetengetriebe sind in der Automobilbranche verbreitet, aber auch Standardantriebsvariante in Teigrührmaschinen. Diese Art wird vor allem dann eingesetzt, wenn das Drehmoment, der durch den Motor erzeugt wird, in langsamere Bewegungen übertragen werden sollen. Planetengetriebe sind einstufig, zweistufig, dreistufig oder vierstufig möglich.

Zahnstangengetriebe

Ein Zahnstangengetriebe wandelt die Drehbewegung eines Motors oder eines Getriebes in eine lineare Bewegung um. Zu finden sind solche Getriebetypen unter anderem in Schubladenantrieben.

Spindelgetriebe

Spindelgetriebe überführen die vom Motor ausgeführte radiale Bewegung in eine axiale Bewegung. Spindelgetriebe sind äußerst platzsparend und dennoch enorm leistungsstark. Das macht diesen Getriebetyp zu einem wichtigen Bauteil in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten wie der Medizintechnik. Im Stillstand ist auch eine Selbsthemmung möglich.

Hohlwellengetriebe

Hohlwellengetriebe verfügen über einen Hohlraum im Inneren über die gesamte Länge des Getriebes. Darin ist Platz für die Aufnahme z. B. der Anschlusswelle des anzutreibenden Bauteiles, die bei automatisierten Bewegungen angetrieben werden soll. Weiterhin ermöglichen Hohlwellengetriebe eine sehr gewichtsreduzierte Konstruktion.

Kombigetriebe

Die oben genannten Getriebearten können selbstverständlich auch miteinander kombiniert werden. So kann z. B. ein Schneckengetriebe mit einem Stirnradgetriebe zu einen Schnecken-Stirnradgetriebe die jeweilig besonderen Eigenschaften verbinden. Ger werden auch Planetengetriebe mit Spindelantrieben als Einheit angeboten.

Mögliche Materialien für elektromechanische Antriebe und deren Komponenten

Für die Entwicklung und Herstellung der maßgeschneiderten Getriebe sowie all der notwendigen Komponenten stehen Primus Präzisionstechnik eine Reihe an verschiedenen Materialien zur Verfügung. Abhängig vom Einsatzgebiet werden zum Beispiel Stahl, Buntmetalle, technische Kunststoffe oder Edelstahl verwendet. Veredelungen wie das Härten, Korrosionsbeschichten oder Gleitbeschichten sind je nach Anwendung selbstverständlich. Aber auch bestimmte Designwünsche und Farbgebungen werden umgesetzt.

Entwicklungsbegleitende Herstellung von Prototypen

Auf Basis der Anforderungsliste an das gewünschte Antriebssystem errechnen wir via CAD dreidimensionale Modelle und stellen anschließend erste Prototypen her. Wahlweise entstehen die Muster im 3D-Druck und der Stereolithografie wie auch im Vakuumguss. Mithilfe der Modellantriebe soll ein möglichst seriennaher Prozess durchlaufen werden, um in der Qualifizierungsphase valide Testergebnisse zu erhalten. Anhand der Muster testen wir das gewünschte Getriebe. Verbesserungspotentiale werden auf diese Weise schnell entdeckt und können rasch behoben werden. Funktioniert ein Modellantrieb nach dem Testen unter Realbedingungen exakt nach Ihren Vorstellungen, stellen wir die einsatzfähigen Serienprodukte her.