speeroX – Innovative Verzahnungstechnologie für effiziente Winkelgetriebe

EISENBACH. Framo Morat - ein renommierter Spezialist in der Entwicklung und Fertigung von Zahnrädern und Verzahnungskomponenten aus unterschiedlichen Metallen und technischen Kunststoffen sowie von kompletten Antriebssystemen, die die Vorzüge der beiden Materialen kombinieren - hat mit der speeroX-Verzahnung eine neuartige Lösung für Winkelgetriebe entwickelt. Die Technologie zielt darauf ab, die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Antrieben zu verbessern - insbesondere in Anwendungsbereichen, in denen konventionelle Getriebekonzepte an ihre Grenzen stoßen.

Um die Ecke gedacht - Hohe Übersetzung in nur einer Stufe

Ein Elektromotor liefert hohe Drehzahlen bei vergleichbar geringem Drehmoment. Um Lasten bewegen zu können, werden Getriebe eingesetzt, die die vom Elektromotor bereitgestellte Drehbewegung in eine langsamere, dafür aber kräftigere Bewegung umwandeln. Die Klassiker bei hochübersetzenden Getrieben sind mehrstufige Stirnrad- und Planetenradsätze oder Kegel- und Schneckenradsätze, wenn eine winklige Anordnung erforderlich ist. Häufig kommen Kombinationen aus den genannten Varianten zum Einsatz.

Aufgrund der vom Anwendungsfall abhängigen Anforderungen an Wirkungsgrad, Lebensdauer, Laufgeräusch oder Bauraum liefern die herkömmlichen Getriebevarianten mitunter nicht die gewünschten Ergebnisse. Mehrstufige Stirnrad- und Planetenradsätze bestehen aus vielen Komponenten, die zu einer erhöhten Geräuschemission führen und aufwendig zu montieren sind. Kegelradsätze sind vergleichsweise laut und erfordern mindestens eine Vorstufe. Schneckenradsätze verlieren mit zunehmender Laufleistung durch Reibung Genauigkeit, Leistung und Lebensdauer. Hier kommt die von Framo Morat entwickelte, hochübersetzende speeroX-Verzahnungstechnologie ins Spiel.

Ausgehend von einem Schneckengetriebe wird durch die Verlagerung der Verzahnung des Rads von der Stirnseite auf die Planseite der Bauraum reduziert. Es entsteht eine Verzahnung mit Spiralcharakter, die durch eine modifizierte Schnecke auf der Planseite entsprechend angetrieben wird. Daraus resultieren kinematisch günstige Verhältnisse, die die Gleitanteile und damit die Reibung reduzieren. Dennoch bleibt die Verzahnung dank der hohen Überdeckung und des eingleitenden Eingriffs leise. Eine verschleißarme Stahl-Stahl-Paarung erhöht die Leistungsdichte und die Lebensdauer. Wenn nur eine Drehrichtung gefordert ist bzw. ein Lastfall in eine Richtung vorliegt, kann durch eine entsprechende Auslegung der speeroX-Verzahnungsflanken eine besonders hohe Performance erzielt werden.

In der passenden Anwendung schlägt der speeroX-Radsatz klassische mehrstufige Getriebe. Er ist leise und weist einen hohen Wirkungsgrad bei langer Lebensdauer auf. Und das in nur einer Getriebestufe mit reduziertem Gewicht und Montageaufwand, bestehend aus lediglich zwei Komponenten: Schnecke und Rad.

Individuelle Entwicklung und maßgeschneiderte Lösungen

Die speeroX-Verzahnung liefert insbesondere dann Vorteile, wenn maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Kundenanforderungen erforderlich sind. Hier kommt die 112-jährige Erfahrung in der Zahnrad- und Antriebstechnik von Framo Morat zum Tragen, da die speeroX-Verzahnung eine gezielte Auslegung ermöglicht, bei der Schlüsselkriterien wie Bauraumreduktion, Geräuschminimierung oder Wirkungsgradsteigerung im Fokus stehen, die je nach Auslegungsziel priorisiert werden können.

Auf Basis des kundenseitigen Anforderungsprofils werden die Vorteile von speeroX gegenüber klassischen Getriebelösungen bereits in der frühen Projektphase evaluiert. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie kann die Verzahnung unter Berücksichtigung der Auslegungspriorität dahingehend ausgelegt und optimiert werden, dass bestimmte Antriebskonzepte überhaupt erst durch den Einsatz von speeroX realisierbar sind.

Besonders geeignete Anwendungen für den Einsatz von speeroX liegen vor, wenn der Antrieb vorwiegend in eine Richtung betrieben wird oder wenn nur eine Lastrichtung zugrunde liegt, wie beispielsweise im Bereich der Förder- und Hebetechnik. In derartigen Fällen wird die speeroX-Verzahnung so ausgelegt, dass insbesondere eine Zahnflanke in Vorzugsrichtung performanter ist als die andere. In der Medizingerätetechnik liefert die geringe Geräuschentwicklung und hohe Laufruhe, gepaart mit der kompakten Bauweise, ein entscheidendes Argument für den Einsatz der speeroX-Getriebe in medizinischen Geräten und Instrumenten. Darüber hinaus eignet sich speeroX hervorragend für Robotik-Anwendungen und Automationssysteme, die kompakte und leistungsstarke Antriebslösungen verlangen, während in Pumpen- und Dosiereinheiten häufig ein hoher Wirkungsgrad als oberste Auslegungspriorität gefordert ist.

Je nach Kundenwunsch legt Framo Morat jedoch nicht nur die Verzahnung des Radsatzes aus, sondern entwickelt das gesamte Getriebe, inklusive Lager-, Wellen-, und Dichtungskonzept, oder das  vollständige Antriebssystem, inklusive Motor und Elektronik. Ein prominentes Beispiel hierfür ist der auf der speeroX-Verzahnung basierende Fahrantrieb für Hubwagen und kleine Gabelstapler. Das System besteht aus einem leistungsstarken Elektromotor, einer schräg verzahnten Stirnradstufe und einem speeroX-Radsatz als Winkelstufe. Gegenüber bestehenden Systemen überzeugt die neuartige Entwicklung durch ihre Wirtschaftlichkeit, Leistungsdichte, Dynamik, Langlebigkeit und Systemkompetenz.

Technologische Innovation und intensive Beforschung

Der Markteinführung der speeroX-Verzahnung auf der Messe sps im Herbst 2022 ging eine intensive Entwicklungs- und Erprobungsphase voraus. Durch Dauerlauferprobungen mit einer Laufzeit von über 12.000 Stunden sammelte Framo Morat wertvolle Erfahrungen und optimierte kontinuierlich die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Technologie. Inzwischen hat sich die speeroX-Verzahnung sowohl in der energieeffizienten ENEX-Getriebebaureihe des Getriebespezialisten Ruhrgetriebe sowie als Radsatzpaar in zahlreichen kundenspezifischen Applikationen bewährt.

Die bislang am häufigsten realisierten Auslegungen bewegen sich in einem Übersetzungsbereich von i=8 bis i=22 und ermöglichen Drehmomente von bis zu 90 Nm, während der Achsabstand des Tellerrads zumeist in einem Spektrum von 12 mm bis 20 mm liegt. Weitere Konfigurationen sind je nach Auslegungspriorität auch außerhalb der genannten Bereiche projektspezifisch umsetzbar.

Darüber hinaus werden kontinuierlich neue Materialien und Materialkombinationen sowie Werkzeugkonzepte und Fertigungstechnologien in der hauseigenen Musterfertigung und im Prüflabor erprobt und getestet, um den technologischen Fortschritt weiter voranzutreiben.

Fazit: Fortschrittliche Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen

Die speeroX-Verzahnungstechnologie von Framo Morat stellt eine innovative Antwort auf die aktuellen Trends in der Antriebstechnik dar. Mit ihrem Fokus auf Effizienz, Geräuschminimierung und Kompaktheit ermöglicht speeroX neue Anwendungsmöglichkeiten und verbessert die Leistung bestehender Systeme in verschiedenen Branchen.