Konzentrisches Präzisionsplanetengetriebe für Hochgeschwindigkeits-Servos – VR-Serie

Der Konzentrisches Planetengetriebe der VR-Serie Das VR löst ein spezifisches Integrationsproblem, das Flansch-Abtriebsgetriebe nicht bewältigen können: Anwendungen, bei denen die Abtriebswelle koaxial zur Motorwelle verlaufen muss, die Baugröße der Maschine jeglichen seitlichen Versatz zwischen Motor und Last zulässt und die Drehzahlreduzierung ohne rechtwinklige oder versetzte Getriebestufen erfolgen muss, die Länge, Gewicht und Spiel erhöhen. Der koaxiale Inline-Abtrieb des VR hält Motor und Last auf derselben Mittelachse – Motorwelle innen, Abtriebswelle des Getriebes außen – bei einem Gehäusedurchmesser, der lediglich die Wandstärke des Planetenradsatzes zum Motorgehäuse hinzufügt.

Zwei Eingangskonfigurationen decken das gesamte Spektrum der Motorkopplungsszenarien ab: S-Typ (massive Eingangswelle) zur direkten Ankopplung über Faltenbalg- oder Klauenkupplungen an Standardmotorwellen, und F-Typ (Hohlbohrungseingang) Für die direkte Durchgangsmontage der Motorwelle, wodurch die Kupplungselemente vollständig entfallen – dies reduziert das Spiel, verkürzt die Montagezeit und minimiert die Gesamtlänge des Systems. Die Baugrößen B bis E decken die Kompatibilität mit Servomotoren ab 50 W bis 5.000 W mit Übersetzungsverhältnissen von 3:1 bis 81:1.

VR-S Typ — Massive Eingangswelle

• ▸ Eingangswelle mit Passfeder zur Kupplungsbefestigung
• ▸ Kompatibel mit jedem Motor über Balg- oder Klauenkupplung
• ▸ Gleicht Wellenfluchtungsfehler durch Kupplungsauswahl aus.
• ▸ Geeignet für den Motorwechsel ohne Getriebeausbau
• ▸ Ideal für: Laborautomatisierung, Testgeräte, allgemeine Servomotoren

VR-F Typ — Hohlbohrungseingang ★ Am häufigsten spezifiziert

• ▸ Die Motorwelle verläuft durch die Bohrung – keine Kupplungsbeschläge
• ▸ Minimale axiale Systemlänge – Motorflansch stößt direkt an Getriebe
• ▸ Beitrag des Kupplungsspiels zum Gesamtspiel des Systems: Null.
• ▸ Der schlüssellose Klemmring sichert die Motorwelle ohne Keilnuten.
• ▸ Ideal für: Spindelantriebe, Hochgeschwindigkeits-Indexierung, platzsparende Konstruktionen

Wafer Chuck & Stage Drives

Die Rotation der Theta-Achse des Halbleiter-Wafer-Chucks und die präzisen XY-Tischantriebe nutzen die VR-Rahmen B und C für eine koaxiale Drehmomentübertragung innerhalb der zulässigen Bauhöhe des Tisches. Versiegeltes Fett verhindert die Kontamination von Reinraumpartikeln durch Schmierstoffdämpfe, die herkömmliche ölgeschmierte Getriebe unbrauchbar machen würden.

Teleskop-Nachführantriebe

Äquatorialmontierungen für Amateur- und Profiteleskope benötigen eine koaxiale Untersetzung sowohl in der Rektaszension als auch in der Deklination. Die geräuschlose Funktion der VR-Serie bei siderischen Nachführgeschwindigkeiten (0,0007 U/min Ausgangsdrehzahl) und das geringe Rastmoment verhindern die Mikroschrittvibrationen, die bei Langzeitbelichtungen in der Astrofotografie mit Brennweiten über 1000 mm zu Unschärfen führen.

Medizinische Diagnosegeräte

Die Rotationsantriebe für CT-Scanner-Gantrys und die Gradientenspulenaktuatoren für MRT-Geräte arbeiten in Umgebungen, in denen jegliche Kontamination durch Metallpartikel oder Schmierstoffe unzulässig ist. Die VR-gedichtete Fettfüllung und das IP54-geschützte Gehäuse erfüllen die Anforderungen an die Kontaminationskontrolle von Medizinprodukten ohne zusätzliche Gehäusehardware.

Die Überprüfung der Konzentrizität ist ein zusätzlicher Abnahmetestschritt, der nur bei der VR-Serie durchgeführt wird – die koaxiale Abtriebswelle wird mit Hilfe einer CMM-Vorrichtung auf Rundlaufabweichungen relativ zur Mittellinie der Eingangsbohrung gemessen, wodurch die Kernleistungsaussage der Konstruktion vor dem Versand überprüft wird.

Werksabnahmetests – Jede Einheit

• ✔ Koaxiale Konzentrizität – Eingang zu Ausgang ≤0,005 mm TIR
• ✔ Spielmessung pro Güteklasse
• ✔ Drehmomentprüfung unter Volllast bei Nennleistung 110%
• ✔ Überprüfung des Drehmomentkapazitäts der F-Typ-Bohrungsklemme
• ✔ IP54-Dichtheitsprüfung – Druckdifferenz

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→ Präzisions-CV-Antriebswellen

Bei Spindelkonfigurationen mit großer Reichweite und Primärspiegelantrieben für Teleskope, bei denen der VR-Abtriebsflansch nicht direkt neben dem Lastlager liegen kann, übertragen Präzisions-CV-Wellen das Drehmoment mit einem Rundlaufbeitrag von ≤0,005 mm – wodurch der Rundlaufvorteil erhalten bleibt, der die VR-Serie zur bevorzugten Konstruktionswahl macht.

• ▸ Rundlaufbeitrag ≤0,005 mm
• ▸ Längen 50–500 mm für kompakte Systeme

→ Selbsthemmendes Schneckengetriebe

Rundsteuerköpfe mit Haltefunktion nutzen eine VR-Vorstufe zur Drehzahlreduzierung, gefolgt von einer Schneckenstufe für die selbsthemmende Halteposition. Die VR-Vorstufe sorgt für eine effiziente Drehzahlreduzierung; die Schnecke gewährleistet die mechanische Verriegelung und verhindert so ein Kriechen des Tisches unter Last während Montage- oder Testvorgängen.

• ▸ Kombinierte Kennzahlen bis 6.000:1
• ▸ Die Selbstverriegelung macht Bremsenteile überflüssig.

→ Mehrfachausgangs-Fasenstufe

Wenn in einem Automatisierungssystem mit mehreren Köpfen zwei senkrecht zueinander stehende Achsen von einem einzigen VR-Ausgang angetrieben werden müssen, teilt eine nachgeschaltete Schrägstufe den koaxialen Ausgang in zwei rechtwinklige Antriebe mit einem Wirkungsgrad von 96–981 TP3T pro Stufe auf – wodurch die Energieeffizienz des Systems erhalten bleibt, die die VR-Serie über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg kosteneffektiv macht.

• ▸ Fasenwirkungsgrad 96–98%
• ▸ Kompakte Aufteilung für beengte Mehrachsen-Layouts

VR-F Frame C-Einheiten an unseren PCB-Mikrobohrköpfen. Die Hohlbohrung vom Typ F reduzierte die Spindelbaugruppe um 32 mm im Vergleich zur vorherigen Kombination aus Kupplung und Standard-Reduzierstück – genau die benötigte Toleranz, um den Bohrkopf innerhalb des Maschinenportals zu montieren. Der Rundlauf wurde bei allen 24 Einheiten mit 0,004 mm gemessen. 18 Monate Betrieb, keine Ausfälle.

Für die Genomforschung wurde der VR-S-Rahmen B über 8 Achsen eines Flüssigkeitshandhabungsroboters spezifiziert. Die Verwendung von versiegeltem Fett war aus Gründen der Biosicherheit zwingend erforderlich – offene Schmierung war im Umkreis von 500 mm um die Probenhandhabungszonen nicht zulässig. Der Gehäusedurchmesser des Rahmens B passte perfekt in unser 40-mm-Armgelenkprofil. 14 Monate täglicher automatisierter Betrieb ohne Zwischenfälle im Zusammenhang mit der Schmierung.

VR-F Rahmen D für einen Präzisions-Rundteilkopf in einer Halbleiter-Chipbonding-Maschine. Die koaxiale Anordnung war die einzige Lösung, die in die Z-Achsen-Säule der Maschine passte – eine Beschränkung auf 90 mm Durchmesser, die den Einsatz von Offset-Getrieben überflüssig machte. Die Indexierzykluszeit verbesserte sich gegenüber der vorherigen Riemen- und Riemenscheibenanordnung um 18%, da die Riemennachgiebigkeit bei hohen Beschleunigungen eliminiert wurde. Zwei Jahre Betrieb, wartungsfrei.

VR-S-Rahmen C auf der RA-Achse unseres astronomischen Teleskops. Die koaxiale Geometrie ermöglichte einen kompakten Montierungskopf; das geringe Rastmoment eliminierte den periodischen Antriebsfehler, der bei Langzeitbelichtungen mit f/10 zu Unschärfen führte. Bei 5-minütigen Belichtungen und 1200 mm Brennweite waren keine Vibrationen feststellbar. Hinweis: Längere Lieferzeit als bei Standardserien – bitte bestellen Sie frühzeitig, wenn die Lieferzeit wichtig ist.

QWorin besteht der Unterschied zwischen den Typen VR-S und VR-F, und wie wähle ich den richtigen aus?

VR-S verwendet eine massive, mit einer Passfeder versehene Eingangswelle, die über eine Balg-, Klauen- oder Scheibenkupplung mit dem Motor verbunden wird. Dies ermöglicht eine flexible Motorauswahl und einen einfachen Motorwechsel vor Ort. VR-F hingegen verwendet eine Hohlbohrung mit einem spielfreien Klemmring, durch den die Motorwelle direkt geführt wird. Dadurch entfällt die Kupplungshardware, die Systemlänge wird reduziert und das Kupplungsspiel aus dem Gesamtfehlerbudget des Systems eliminiert. Wählen Sie Typ F, wenn minimale axiale Länge, spielfreies Kupplungsspiel und eine permanente Motor-Getriebe-Einheit Priorität haben. Wählen Sie Typ S, wenn ein einfacher Zugang zum Motorwechsel oder die Kompatibilität mit unterschiedlichen Motorwellendurchmessern erforderlich ist.

QWorin unterscheidet sich die VR-Serie von der PLE/PLF-Serie, die ich bereits verwende?

PLE/PLF verwendet eine Standard-Flanschabtriebsanordnung, bei der die Abtriebswelle aus der Vorderseite herausragt – die Mittellinien von Motor- und Lastwelle liegen auf derselben Achse, jedoch vergrößert das Planetengetriebegehäuse die seitliche Breite. Die VR-Serie erreicht einen echten koaxialen Abtrieb, bei dem der Gehäusedurchmesser lediglich die Wandstärke des Hohlrads zum Motordurchmesser hinzufügt. Dies ermöglicht deutlich kompaktere Achsenkonstruktionen. Wenn Ihre aktuelle PLE/PLF-Konstruktion ausreichend Platz bietet, bleiben Sie bei PLE/PLF. Wenn Sie den Gehäusedurchmesser einer Spindel oder Achsensäule reduzieren müssen, ist die VR-Serie die richtige Wahl.

QWarum ist der Verhältnisbereich auf 3:1 – 81:1 begrenzt, im Gegensatz zu anderen Serien, die Werte von bis zu 512:1 erreichen?

Die koaxiale Anordnung schränkt die verfügbaren Kaskadenoptionen für mehrstufige Getriebe ein. Das Hinzufügen von Planetenstufen innerhalb des koaxialen Gehäuses erhöht die Gehäuselänge proportional – bei Übersetzungen über 81:1 (typischerweise drei Stufen) übersteigt die Gehäuselänge den Größenvorteil, der die VR-Serie zur koaxialen Wahl macht. Für Übersetzungen über 81:1 mit Koaxialitätsanforderung besteht der Standardansatz darin, die VR-Serie mit einer nachgeschalteten Schneckenstufe zu kaskadieren, wodurch kombinierte Übersetzungen bis zu 6.000:1 erreicht werden, wobei der koaxiale Abtriebsflansch der VR-Serie als struktureller Bezugspunkt dient.

QKann ich den Typ VR-F verwenden, wenn meine Motorwelle eine Keilnut hat?

Ja. Der schlüssellose Spannring in der VR-F-Bohrung erzeugt eine symmetrische radiale Spannkraft und benötigt keine glatte Welle. Motorwellen mit Standard-IEC-Keilnuten sind kompatibel – der Spannring überbrückt die Keilnut problemlos. Bei Anwendungen mit sehr hohen Stoßbelastungen, bei denen eine Spannungskonzentration in der Keilnut problematisch ist, empfiehlt sich VR-S mit einer Kupplung, die das Drehmoment über den gesamten Wellenumfang durch Reibungsklemmung anstatt durch Abscherung der Keilnut verteilt.

QIst die VR-Serie für den Dauerbetrieb mit hohen Drehzahlen über 3.000 U/min geeignet?

Ja, und dies ist ein spezifischer Konstruktionsvorteil der koaxialen Bauweise. Die symmetrische Massenverteilung des Planetenradträgers der VR-Serie um die Rotationsachse eliminiert die Rotationsunwucht, die die nutzbare Drehzahl bei versetzten Planetengetrieben begrenzt. Die VR-Serie ist für die maximale Eingangsdrehzahl ohne Vibrationsreduzierung ausgelegt und getestet. Für einen Dauerbetrieb über 5.000 U/min empfehlen wir die Baugröße B oder C (kleinere, leichtere Planetenradsätze) und stellen sicher, dass die Öltemperatur am gewählten Betriebspunkt unter 80 °C bleibt. Bitte kontaktieren Sie unser Entwicklungsteam mit Angabe der Motordrehzahl und des Betriebszyklus für eine thermische Bestätigung.

QWelche Motoradapterflansche sind für den Typ VR-F erhältlich?

IEC B5- und B14-Motorflansche sind Standard für die Baugrößen B bis E in den Ausführungen S und F. Die Standardbohrungsdurchmesser der Ausführung F entsprechen den IEC-Motorwellenabmessungen der jeweiligen Baugröße (z. B. nimmt die Ausführung F der Baugröße C Motorwellen mit 14 mm, 16 mm, 19 mm und 24 mm Durchmesser und dem passenden Klemmring auf). Für nicht-IEC-konforme Motorflansche, einschließlich Nema 23/34 und herstellerspezifischer Servomotorgehäuse, ist eine kundenspezifische Adapterfertigung mit einer Lieferzeit von 2 Wochen möglich – bitte geben Sie die Flanschabmessungen aus dem Motordatenblatt zur Passgenauigkeitsprüfung an.