Getriebe sind das Bindeglied zwischen Motor und Applikation. Es gibt verschiedene Bauformen von Getrieben auf dem Markt. In diesem Artikel widmen wir uns dem Planetengetriebe und stellen seine Funktionsweise, Vorteile und Anwendungen vor.
Wer hat das Planetengetriebe erfunden?
Das Planetengetriebe wurde vom Schotten William Murdoch erfunden. Als Mitarbeiter von James Watt entwickelte er ein Planetengetriebe, um die erzeugte Energie der Dampfmaschine in eine kontrollierte Bewegung umzuwandeln. Im Juli 1782 trieb die erste Dampfmaschine von Watt, die mit einem Planetengetriebe ausgestattet war, einen Schmiedehammer an. Es gibt jedoch auch Hinweise auf eine Art Planetengetriebe in Wasseruhren, die deutlich älter sind und auf Technologien des arabischen Ingenieurs Ibn Khalaf al-Muradi aus dem 11. Jahrhundert zurückgehen könnten.
Warum heißt das Planetengetriebe Planetengetriebe?
Der Aufbau des Planetengetriebes erinnert an unser Sonnensystem. Wie im Universum drehen sich die Planeten bzw. die Planetenräder um die Sonne bzw. das Sonnenrad. Daher erhielt das Getriebe den Namen “Planetengetriebe”. Die allgemeine Bezeichnung für diese Art Getriebe ist Umlaufgetriebe bzw. Umlaufrädergetriebe.
Wir erläutern, wo Planetengetriebe eingesetzt werden und welche Vorteile sie haben. Das Bild zeigt einen Ausschnitt der IMS.SD-Line von IMS Gear.
Wie ist ein Planetengetriebe aufgebaut?
Ein Planetengetriebe besteht aus vier wesentlichen Komponenten: Sonnenrad, Planetenräder, Hohlrad und Planetenradträger. Das mittig im Gehäuse angebrachte Sonnenrad mit Außenverzahnung wird von einem Motor angetrieben. Die Planetenräder mit Außenverzahnung laufen um das Sonnenrad herum, während ihre Umlaufbahn durch das Hohlrad mit Innenverzahnung begrenzt wird. Der Planetenradträger verbindet die einzelnen Planetenräder und bildet die Abtriebswelle des Getriebes.
Der konstruktive Aufbau eines Planetengetriebes wird laut der VDI-Richtlinie 2157 in fünf Untergruppen unterteilt:
- Einfaches/elementares Planetengetriebe: klassischer Aufbau mit ein oder zwei Zentralrädern (Sonnenrad und Hohlrad), ein oder mehreren Planetenrädern und einem Planetenträger.
- Rückkehrendes Planetengetriebe: einfache Planetengetriebe mit koaxialer Lage der Anschlusswelle.
- Offenes Planetengetriebe: einfache Planetengetriebe mit einem Zentralrad und nicht koaxial verlaufender Anschlusswelle.
- Zusammengesetztes Planetengetriebe: mehrere einfache Planetengetriebe werden zu einem Getriebe kombiniert.
- Reduziertes Planetengetriebe: Zusammengesetztes Planetengetriebe, bei dem die Bauteile reduziert sind, um den Bauaufwand zu verringern.
Hier erklären die Spezialisten von Wittenstein in einem Video den Aufbau und die Funktionsweise eines Planetengetriebes:
Welche Aufgabe hat ein Planetengetriebe?
Ein Planetengetriebe überträgt das Drehmoment und die Drehzahl zwischen Motor und der zu bewegenden Applikation. Es passt Massenträgheiten an und steigert die Positioniergenauigkeit. Durch den Einsatz eines Planetengetriebes erhöht sich die Leistung des gesamten Antriebsstrangs. Durch die Auswahl des richtigen Getriebes kann der Motor kleiner ausfallen, was Kosten spart und die Wirtschaftlichkeit des Antriebsstrangs verbessert.
Planetengetriebe sind Präzisionsgetriebe und werden vor allem in Anwendungen eingesetzt, in denen eine hohe Positioniergenauigkeit gefordert ist. Sie ermöglichen Verdrehspiele bis zu einer Winkelminute (arcmin). Eine Winkelminute entspricht dem 60. Teil eines Grads. Typische Einsatzgebiete sind hochgenaue Positionieraufgaben wie in Bearbeitungsachsen, Fügeprozessen und hochdynamischen Anwendungen.
Die Dampfmaschine – vor genau 250 Jahren von James Watt zum Patent angemeldet – veränderte die Industrie nachhaltig. (gemeinfrei)
Vorteile von Planetengetrieben
Der größte Vorteil von Planetengetrieben ist ihre kompakte Bauform. Besonders in engen Bauräumen sind kompakte Komponenten gefragt. Weitere Vorteile sind die hohe Positioniergenauigkeit und der hohe Wirkungsgrad von bis zu 97 %.
Es gibt keine konkreten Nachteile von Planetengetrieben. Je nach Anwendung können jedoch andere Getriebearten ihre Vorteile besser ausspielen. Zum Beispiel ermöglicht die Kegelradverzahnung der Kegelradgetriebe sehr kleine Übersetzungsverhältnisse. Hypoid- und Schneckengetriebe lassen sich gut mit einer Hohlwelle ausstatten, die zur Kabeldurchführung genutzt werden kann. Hypoidgetriebe bieten auch eine sehr hohe Übersetzungsvielfalt von i=3 bis i=10.000. Weniger komplexe Getriebebauformen sind in der Anschaffung zudem kostengünstiger.
Neben den klassischen Zahnradgetrieben gibt es auch Sonderbauformen wie die Zykloidgetriebe, die ähnlich funktionieren, aber auf das klassische Zahnrad verzichten oder dieses in abgewandelter Form verwenden.
Hier finden Sie eine Liste von Herstellern von Planetengetrieben (Auswahl, keine Vollständigkeit):
- Flender GmbH
- Framo Morat GmbH & Co. KG
- GSC Schwörer GmbH
- Harmonic Drive AG
- IMS Gear SE & Co. KGaA
- Langguth + Co. GmbH
- Neugart GmbH
- Nidec Graessner GmbH & Co. KG
- Ruhrgetriebe KG
- SEW-Eurodrive GmbH & Co KG
- SPN Schwaben Präzision
- Stöber Antriebstechnik GmbH + Co. KG
- Sumitomo (SHI) Cyclo Drive Germany GmbH
- Yilmaz Redüktör GmbH
- Wilhelm Vogel GmbH Antriebstechnik
- Wittenstein alpha GmbH
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