01. JULI 2016

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Das Prinzip Lego


Getriebe - Mit Lego-Steinen können Kinder beliebig konstruieren. Der Fantasie sind kaum Grenzen gesetzt. Leider ist das ›Prinzip Lego‹ in den Konstruktionsabteilungen bisher noch nicht überall Standard. Allerdings stehen die Chancen ziemlich gut, dass sich das Spiel mit den Modulen im Getriebebau durchsetzt.

Manch ein Konstrukteur beneidet seine Kinder, die mit einer Handvoll unterschiedlicher Lego-Steine in Nullkommanichts eigene Konstruktionen verwirklichen, sie ebenso schnell variieren oder wieder neue zusammenstecken. Ein Wunschtraum jedes Maschinenbauers. Es mangelt nicht an Bemühungen, das Lego-Prinzip ins industrielle Umfeld einzuführen man denke zum Beispiel an Profilsysteme, die es in Grundzügen übernommen haben. Komplexe Aggregate wie Getriebemotoren jedoch ließen sich bislang alles andere als spielend konfektionieren.
Mit der Unibloc-Baureihe von Schneckengetrieben kommt Getriebebau NORD diesem Ziel sehr nahe: Beinahe im Handumdrehen erlaubt das System die Konstruktion und schnelle Modifikation anwendungsspezifischer Getriebe. Die Beschaffung herkömmlicher Getriebe für eine bestimmte Anwendung ist oft eine zeitraubende Prozedur. Gewöhnlich gilt es zunächst den erforderlichen Getriebetyp in einer passenden Konfiguration zu spezifizieren. Mit der exakten Bestellnummer, vielfach noch mühsam anhand von Kennziffern für Ausstattungsdetails zusammengesetzt, geht der Lieferauftrag an den Hersteller.
Ist der gewünschte Typ nicht am Lager, muss er anschließend noch produziert werden, bis das Gerät endlich angeliefert und an der Maschine installiert wird. Doch nicht allein der hohe Zeitaufwand ist problematisch. Auch die Flexibilität konventioneller Lösungen lässt häufig zu wünschen übrig: Oft sind nachträgliche Änderungen solcher Getriebe kostspielig und führen erneut zu Verzug. Der Ablauf kann vereinfacht, flexibilisiert und beschleunigt werden: Ein neues Getriebe muss dort, wo es benötigt wird, direkt zusammengefügt werden können. Dies setzt voraus, dass es sich aus wenigen modularen Komponenten aufbauen lässt, die selbst am Lager gehalten oder zumindest ständig kurzfristig bezogen werden können. Beim Unibloc-System genügt eine kleine Zahl unterschiedlicher Bausteine, um beinahe jedes gewünschte Schneckengetriebe zu konstruieren. Das Sortiment umfasst vier Grundmodulgruppen Schneckengetriebe, Abtriebsflansch, Einsteckwelle und Anbau , die je eine Hand voll unterschiedlicher, beliebig kombinierbarer Elemente enthalten.
Bauklötze staunen
Für eine Unibloc-Konstruktion müssen lediglich Drehmoment und Drehzahl festgelegt werden, gegebenenfalls ein Stellbereich für variable Drehzahlen. Über die Drehzahl wird das Übersetzungsverhältnis das Getriebe-i errechnet und das Motormoment ermittelt.
Schon nach diesem Schritt kann man Getriebegrundmodul und Motor aus dem Baukasten aussuchen. Die Motorwahl bedingt auch die Entscheidung über die Motoradaptionsmodule einschließlich der Kupplung. Je nach Untersetzungsverhältnis werden Getriebevorstufen mit einem zusätzlichen i von 10 einmal oder mehrfach vorgeschaltet. Nun wird die mechanische Integration festgelegt. Über einen Antriebsflansch wird das Getriebe mit der Mechanik gekoppelt, wenn notwendig eine Drehmomentenstütze angefügt, und der Wellenanschluss mit Hohl- oder Vollwelle ausgewählt. Schon vorweg kann jeder Anwender mit dem Unibloc-Modulbaukasten standardisieren, indem er Vorzugstypen aus einer Auswahl von Modulen bildet. So vereinfacht sich die Lagerverwaltung noch einmal erheblich.
3D-Modelle helfen planen
Beim Konstruieren von Unibloc-Getrieben assistiert die PC-Software NORD CAD: Neben 2D-Maßbildern und Umrisszeichnungen der gewünschten Variante gibt das Programm auch fertige 3D-Modelle aus, die sich direkt ins eigene CAD-Programm übernehmen lassen. Durch das modulare Prinzip gewährleistet die Baureihe selbst bei der Montage noch größte Flexibilität auch in letzter Minute können noch Änderungen an der Ausstattung vorgenommen werden. Stellt beispielsweise der Monteur vor Ort fest, dass der Wellenabgang rechts statt links liegen muss, so lässt sich die Welle einfach auf der anderen Seite montieren, ohne dass ins Getriebeinnere eingegriffen werden muss. Und ist der eigentlich vorgesehene Motor nicht verfügbar, kann ebenso problemlos und unabhängig vom Hersteller auf jeden anderen Normmotor zurückgegriffen werden.
Das Getriebe-Grundmodul
Das fertig montierte und ölgefüllte Schneckengetriebe-Grundmodul steht in 60 SI-Varianten zur Verfügung, die sich aus fünf Standardgrößen mit je zwölf Untersetzungen ergeben. Der Drehmomentenbereich reicht bei Unibloc bis rund 500 Nm. Für hohe Wirkungsgrade sorgt die gehärtete Schnecke mit sehr glatten Zahnflanken und ei-nem Schneckenrad aus Spezialbronze. Als Schmierstoff kommt synthetisches Polyglykol-Öl zum Einsatz. Die einteiligen Blockgehäuse sind in Aluminium-Druckgusstechnik gefertigt, also auch für sensible Umgebungen geeignet: Sie erfüllen beispielsweise die Hygieneanforderungen in der Lebensmittelindustrie. Die Getriebegehäuse bestehen nicht wie üblich aus zwei Halbschalen, sondern aus einem einzigen Block, in den alle Lagerstellen integriert sind. Diese Konstruktion verhindert drehmoment- und querkraftbelastete Dichtflächen, wie sie gewöhnlich durch angeschraubte Flansche oder Lagerflächen entstehen. Der steife Gehäuseblock hält hohen Belastungen stand und bietet eine Vielzahl von Befestigungsmöglichkeiten. Alle Lagerstellen und Bezugsflächen werden in einer Aufspannung bearbeitet und exakt passend ausgeführt: Damit entfallen Ungenauigkeiten, die bei konventionell hergestellten Modellen Abnutzung und Materialermüdung provozieren. Die Getriebe erreichen nicht nur eine längere Lebensdauer, sondern arbeiten zudem durch den runderen Lauf besonders geräuscharm.
Antriebsseitig kann das Getriebe mit Standard IEC-/Nema-Normmotoren verbunden werden. Alternativ lassen sich auch kompakte B-14-Motoren anschließen. Dazu steht eine Modulreihe von Zwischenflanschen und Motorwellen-Kupplungshülsen zur Verfügung. Die einteilige Kupplungsverzahnung der Schneckenwellen, in die innenverzahnte Kupplungshülsen eingreifen, schafft einfach zu montierende Verbindungen ohne Verspannungen. Wird erst bei der Inbetriebnahme festgestellt, dass der Untersetzungsbereich nicht ausreicht, so lässt sich auch dann noch auf das Modul Stirnradstufe zurückgreifen: Dieses Unibloc-Element hat ein i von 10 und lässt sich beliebig kaskadieren. Durch seine Montage kann daher nahezu jede Untersetzung realisiert werden.
Anbau an die Mechanik
Unibloc-Schneckengetriebe sind standardmäßig mit Fußbefestigungen an drei Seiten sowie mit zweiseitig angebrachten B14-Flanschen versehen. Hinzu kommen die Module Drehmomentstütze, Abtriebsflansch und Doppelgetriebeanbau, mit denen die benötigte Ausführung konfiguriert werden kann. Die Abtriebswellen gibt es als Vollwelle oder in Hohlwellenausführung.
Die neue Unibloc-Schneckengetriebereihe schafft mit ihrem modularen und flexiblen Aufbau neue Freiheiten in der Konstruktion, bei der betrieblichen Logistik, in der Montage und beim Service. Damit können die Kosten in diesen Bereichen reduziert und Lieferzeiten verkürzt oder ganz eliminiert werden. Aus wenigen Grundkomponenten (fünf Baugrößen mit je zwölf Übersetzungen, fünf Arten von Motoradaptionen, den drei Wellenmodulen sowie drei Modulen für die Antriebsadaption) lassen sich mehr als hunderttausend Varianten zusammenstellen und trotzdem passt diese Vielfalt ins Lager.
Ralf Brenneisen, Getriebebau Nord

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