De juiste tandwielkoppeling kiezen: Expert tips voor optimale koppel en efficiëntie

Meer koppel bij lagere RPM's

Hoe de juiste tandwielkoppeling te kiezen: Het juiste gebruik van tandwielen in uw bewegingcontrole-applicatie laat het draaien bij lagere rpm's en levert meer koppel. Besluit u een tandwielkoppeling te gebruiken, beschikbare configuraties: in-line of hoekige tandwielkoppeling. Ook beslissen of u een motor met geïntegreerde tandwielkoppeling wilt. De montage omvat zowel tandwielkoppeling als motor in een enkele behuizing.

Typen tandwielkoppels

In-line tandwielkoppels

In-line tandwielkoppels worden veel gebruikt in bewegingcontrole omdat ze hogere koppeluitgang en lagere terugslag (backlash) hebben dan hoekige tandwielkoppels. Ze kosten ook minder. In-line tandwielkoppels hebben een uitvoeras in lijn en gecentreerd met de motoras.

Hoekige tandwielkoppeling

Een hoekige tandwielkoppeling wordt gebruikt wanneer een servomotor in een kleine ruimte moet passen. De uitvoeras staat onder 90 graden ten opzichte van de motoras. Daarom is het grootste deel van de tandwielkoppelingbehuizing, en de gehele motorbehuizing, parallel aan de zijkant van de machine – kleinere machine-omhulling. Let op: sommige tandwielkoppels, zoals wormwieltandwielkoppels, hebben een inherent hoekig ontwerp omdat de aandas van de worm (schroef) onder 90 graden staat ten opzichte van de as van het wormwiel.
Fig 1. Een hoekige tandwielkoppeling zoals deze wordt veel gebruikt wanneer een servomotor in een kleine ruimte moet passen

Losse motoren en tandwielkoppels

Meeste bewegingcontrolesystemen met tandwielen gebruiken losse motoren en tandwielkoppels. Deze aanpak laat u de motor en tandwielkoppeling kiezen die meest geschikt zijn voor de applicatie, zelfs van verschillende fabrikanten. Typisch kunt u tandwielkoppels op bijna elke servomotor monteren. Alleen vereist: koppelvlansen monteren met standaard schroeven. Deze configuratie is flexibeler dan een geïntegreerde tandwielmotor en makkelijker te onderhouden. Tandwielkoppels slijten sneller dan de motor zelf, dus bij defect tandwielkoppeling vervangt u alleen die, niet de motor.

Geïntegreerde tandwielmotoren

Toch is een geïntegreerde tandwielmotor de beste keuze voor bepaalde toepassingen. Voordeel: totale lengte van de montage kan een inch of korter zijn dan losse tandwielkoppeling en motor.
Systeemontwerp is eenvoudiger: u heeft maar één snelheids- en koppelcurve nodig om te bepalen of een tandwielmotor de benodigde prestaties levert. Dit elimineer ontwerpfouten.
Montage is ook eenvoudiger. Omdat tandwielkoppeling en motor geïntegreerd zijn, is het onmogelijk de montagefouten te maken die bij het monteren van een tandwielkoppeling op een motor ontstaan.

Gebruik in voedselverwerking

Geïntegreerde tandwielmotoren werken goed in zware omgevingen zoals voedselverwerking. Omdat behuizingen van 300-graden roestvrij staal zijn en voldoen aan IP69K standaarden voor weerstand tegen hoge temperatuur-hoge druk water, kan personeel machines gemakkelijk afspoelen zonder schade. Het ontwerp elimineert de naht tussen motor en tandwielkoppeling – geen plek voor voedsel vast te zitten.

Flensgezicht tandwielkoppels

Een nieuwere trend: flensgezicht tandwielkoppels. In plaats van een uitvoeras, hebben ze een rotterende schijf met schroefgaten op de uitgang. Het aangedreven machine monteert direct op de flens. Dit elimineert de noodzaak voor een flexibele koppeling en al de bijbehorende problemen. Zowel tandwielkoppels als tandwielmotoren beschikbaar met flensgezicht.
Fig 2. Om een tandwielkoppeling op een servomotor te monteren, hoeft u alleen de koppelvlansen met standaard schroeven te bevestigen. Hier bevestigt een splitschijfmechanisme op het invoertandwiel het aan de motoras.

Hoe de juiste tandwielkoppeling kiezen

Er zijn veel verschillende typen tandwielkoppels voor bewegingcontrolesystemen. De kenmerken van elk kennen helpt de beste keuze maken voor verschillende toepassingen:

• Straandtandwielen (Spur) hebben tanden loodrecht op het tandwielvlak. Compact, kosteneffectief, hoge translaties mogelijk. Nadelen: lawaaierig, slijtagegevoelig.
• Wormwieltandwielen (Worm) gebruikt waar kracht op 90 graden getransporteerd moet worden en hoge reducties nodig. Precies, stil, weinig onderhoud. Nadelen: relatief lage rendement, niet omkeerbaar.
• Planetaire tandwielen (Planetary) – centrale "zonnetandwiel" drijft planeet-tandwielen om zich heen. Planeet-tandwielen drijven uitvoeras. Voordelen: compact, hoge rendement, lage terugslag, hoge koppel-gewichtsverhouding. Nadelen: complex ontwerp, hoge lagerbelasting.
• Harmonische tandwielen (Harmonic) – golfgenerator, flexibele spline, cirkelvormige spline. Voordelen: licht, compact, geen terugslag, hoge translaties, hoog koppel, coaxiale in/uitgang. Nadeel: tandwielen slijtagegevoelig.
• Cycloidale drives (Cycloidal) – invoeras drijft excentrische lager → cycloïdale schijf. Hoge translaties bij kleine afmetingen. Nadelen: verhoogde trilling door cycloïdale beweging → slijtage tandschijftanden.

Fig 3. U heeft maar één snelheids- en koppelcurve nodig om te bepalen of een geïntegreerde tandwielmotor zoals deze de benodigde prestaties levert.

Voor meer informatie over het kiezen van de juiste tandwielkoppeling en tandwielmotoren voor uw ontwerp, bel Paul Hoerning op (920) 209-5303 of Travis Strebe op (920) 757-0500.