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Harmonic Drive
Aus Kefk.
Das Harmonic Drive, deutsche Bezeichnung Gleitkeilgetriebe, ist ein Getriebe mit einem elastischen Übertragungselement, das sich durch hohe Übersetzung und Steifigkeit auszeichnet. Gleichzeitig ist es der Name eines Herstellers solcher Getriebe, der Harmonic Drive AG.
Aufbau
Ein Harmonic Drive besteht aus drei Elementen:
- Einer verformbaren zylindrischen Stahlbüchse mit Außenverzahnung, dem sogenannten Flexspline. In der Abbildung ist es der braunrote Zahnriemen.
- Einem starren zylindrischen Außenring mit Innenverzahnung, dem Circular Spline. In der Abbildung undeutlich zu erkennen, greifen am unteren Rand seine Zähne mit denen des Flexspline ineinander.
- Einer elliptischen Stahlscheibe mit aufgeschrumpftem Wälzlager und dünnem verformbarem Laufring, dem Wave Generator. Das abgebildete Harmonic Drive arbeitet ohne Wälzlagerring. Die elliptische Form der inneren hellen Scheibe ist nur schwer zu erkennen.
Die Außenverzahnung der Stahlbüchse hat weniger Zähne als die Innenverzahnung des Außenrings.
Funktionsweise
Die angetriebene elliptische Scheibe verformt die dünnwandige Stahlbüchse über den Außenring des Kugellagers. Dadurch greift die Außenverzahnung der Stahlbüchse im Bereich der großen Ellipsenachse in die Innenverzahnung des Außenrings. Hält man den Außenring fest, bleibt die Stahlbüchse, die als Abtrieb dient, bei einer Umdrehung der Antriebsscheibe entsprechend der geringeren Zahl der Zähne gegenüber dem Außenring zurück.
Durch die hohen Zähnezahlen der feinen Verzahnungen erhält man sehr große Übersetzungen. Beispielsweise bei z=200 Zähnen für die Innenverzahnung und z=198 für die Stahlbüchse beträgt die Übersetzung 200:2 = 100. Bei hundert Umdrehungen der elliptischen Scheibe dreht sich die verformbare Stahlbüchse einmal.
Ca. 8% der Zähne beteiligen sich an der Kraftübertragung. Zusammen mit dem hohen Übersetzungsverhältnis (160:1 und mehr) ist das Harmonic Drive sehr steif und hat ein geringes Spiel. Je nach Ausführung ist die Positioniergenauigkeit besser als 30". Das Getriebe ist kompakt und wartungsfrei. Ein Harmonic Drive wird für Achsantriebe bei Robotern, Antriebe in Flugsimulatoren, die Nachführung von großen Parabol-Antennen und in Antrieben von Druckmaschinen eingesetzt.
Weblinks
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