Digital gesteuerte Regelgetriebe

Dipl.-Ing. Hans-Joachim Wunn

Die Getriebebaureihe plaromaster von planetroll ist eine Weiterentwicklung der Regelgetriebe der Serien AR und A. Wie die Vorgängermodelle ist plaromaster ein echtes Null-Regelgetriebe. Seine kleinste Abtriebsdrehzahl beträgt 0 1/min. Die Drehzahl ist auch im Stillstand sowohl in Richtung höhere als auch niedrigere Drehzahlen einstellbar. Die Baureihe plaromaster umfasst sieben Baugrößen und reicht vom kleinsten Null-Regelgetriebe MRV bis zum Typ MR11, dem mit 150 Nm größten und leistungsstärksten planetroll-Getriebe.

Gegenüber den Null-Regelgetrieben plaromaster, stellen die Getriebe der Baureihe plarotec einen Regelbereich von 1:6 zur Verfügung. Diese Regelbereichs-Einschränkung empfiehlt sich für Anwendungen, die mit Sicherheit keine Drehzahl Null benötigen und etwas weniger anspruchsvoll sind. Durch ihren einfacheren Aufbau bieten diese Getriebe allerdings auch Preisvorteile. Die Reihe plarotec ist in drei Größen unter der Bezeichnung PR1 bis PR5 ausgeführt. Bei Bewegungsabläufen wie Heben, Senken und Reversieren oder beim Einsatz als Exzenterantrieb kann der Anpresskraftregler bei plaromaster und plarotec durch ein Tellerfederpaket ersetzt werden. Damit ist das Umstellen von „treiben“ auf „getrieben“ problemlos möglich. Da beide Baureihen außerdem die identischen Haupt- und Anschlussmaße wie die Vorgängersysteme AR und A aufweisen, ist der Austausch der Getriebe und damit das Umrüsten und Modernisieren einer bestehenden Anlage sehr einfach durchzuführen.

Die digitale Steuerung plarotronic und die elektronische Drehmomenterfassung plarotorque unterstützen den Anwender bei der Steuerung und Überwachung der Antriebe. Die digitale, frei programmierbare Steuerung bietet für vernetzte Produktionsanlagen fast unbegrenzte Kommunikationsmöglichkeiten. Dank ihrer Charakteristik sind damit alle Voraussetzungen für eine flexible Automatisierung von Regelgetrieben gegeben. Die Installation der Steuerung erfolgt mit dem Regelgetriebe vor Ort. Durch die dezentrale Intelligenz und die Bus-Fähigkeit lässt sich damit der Automatisierungsgrad in der Anlage steigern. Die elektronische Drehmomenterfassung plarotorque liefert kontinuierlich exakte Angaben über das Drehmoment an der Antriebswelle. Dieser Wert wird bei komplexen Aufgabenstellungen mit unterschiedlichen Betriebszuständen sehr oft als prozesstechnische Kenngröße benötigt. Für den Schutz einer Anlage liefert plarotorque damit gleichzeitig auch Grenzwertgrößen.

Ein Anpresskraftregler verhindert bei den planetroll-Getrieben die funktionsbedingten Nachteile der Reibradgetriebe wie Verschleiß und Durchrutschen, mit all den negativen Auswirkungen auf die Betriebssicherheit und die Folgekosten. Er sorgt für die optimale Anpresskraft, proportional zum abgenommen Drehmoment. Das Regelgetriebe stellt also immer nur das Drehmoment zur Verfügung, das für den jeweiligen Antrieb unbedingt erforderlich ist. Da bei einem Großteil von Anwendungen das benötigte Drehmoment nicht exakt bekannt und in einem wirtschaftlich vertretbaren Rahmen auch nicht zu ermitteln ist, sind viele Antriebe überdimensioniert. Dieser Sicherheitszuschlag beeinflusst sowohl die Beschaffungs- als auch die laufenden Betriebskosten. Hier bietet das Regelgetriebe mit intelligenter Drehmomentregelung zusätzliche anwendungstechnische und wirtschaftliche Vorteile. Die drehmomentabhängige Belastung aller Getriebe-Teile wirkt sich außerdem positiv auf die Lebensdauer des Getriebes aus. Diese lässt sich ähnlich wie die von Kugellagern über die Ermüdungsfestigkeit berechnen.

Die besondere Charakteristik der plaromaster und plarotec Regelgetriebe, auch bei geringsten Drehzahlen höchste Drehmomente zu übertragen, bietet zahlreiche Vorteile. Bei vielen Anwendungen ist es unerlässlich, aus der Drehzahl Null heraus das größtmögliche Drehmoment zu erreichen. Weitere wichtige Merkmale der Getriebe-Baureihen sind die exakten, reproduzierbaren Drehzahleinstellungen sowie die lineare Regelcharakteristik. Die An- und Abtriebswelle liegen koaxial zueinander und drehen in gleicher Richtung. Dabei ist die Einbaulage des Getriebes beliebig wählbar. Weitere Vorteile sind die nach IEC genormten Achshöhen, die niedrige Geräuschentwicklung und der schwingungsarme Betrieb. Im Gegensatz zu den Vorgängermodellen besteht der zylindrische Getriebekörper nur bei der Größe MR3 aus Grauguss oder Aluminium. Alle anderen Größen vom MRV bis zum MR11 beim plaromaster und vom PR1 bis zum PR5 beim plarotec besitzen ausschließlich Gehäuse aus Aluminium. Bei allen Getrieben kommen jeweils sieben Übertragungskugeln zum Einsatz.

Die plaromaster-Getriebe sind für Leistungsbereiche von 0,027 bis 7,5 kW erhältlich. Die Baugröße 11 erreicht mit einem integrierten Planetengetriebe nach dem Prinzip der Leistungsverzweigung bis zu 15 kW. Unter Verwendung eines vierpoligen Motors lässt sich über alle Baugrößen ein Drehmomentbereich von 0,4 bis 150 Nm abdecken. Deutliche Drehmomentsteigerungen bis 40 000 Nm sind mit nachgeschalteten Untersetzungsgetrieben möglich.

Alle Regelgetriebe besitzen eine Untersetzung von n2 = 0 bis 0,43 x n1. Sie zeichnen sich durch eine Steigerung des Wirkungsgrades um 5%, die Senkung der Beharrungstemperatur um durchschnittlich15 °C und die daraus resultierende deutlich höhere Betriebssicherheit und Lebensdauer aus. Außerdem konnte das Drehzahleinstellmoment um ca. 20% reduziert werden. Von besonderer Bedeutung für den Anwender ist die Öl(Traktionsfluid)-Einfüllmenge, die unabhängig von den Einbaulagen immer identisch ist.

Mit dem Inkrafttreten der EG-Richtlinie 94/9/EG (Atex 100a) ab 1. Juli 2003, müssen die Anbieter von mechanischen Komponenten ihre Produkte in explosionsgefährdeten Bereichen entsprechend dem von ihnen ausgehenden Gefahrenpotential auslegen. Nach dieser Richtlinie werden die Ursachen einer Explosion nicht mehr ausschließlich dem elektrischen Teil eines Antriebes angelastet. Um zum Beispiel die Gefahren einer Staubexplosion zu reduzieren, muss die äußere Form der Komponenten Staubablagerungen weitestgehend verhindern. Diese Forderung erfüllen die Getriebe plaromaster und plarotec durch eine zylindrische Grundform mit glatten und abgerundeten Formen. Gleichzeitig werden durch die Getriebe die Forderungen des GMP-Standards nach leicht zu reinigenden Oberflächen erfüllt.