Er zijn vandaag op de markt al een aantal sterk ontwikkelde precisie-tandwielkasten verkrijgbaar die op het holle-asprincipe zijn gebaseerd. Waarom besloot u een gloednieuwe generatie tandwielkasten uit te vinden en te ontwikkelen?

“WITTENSTEIN is gespecialiseerd in innovaties in de tandwielsector. In het bijzonder onze planetaire tandwielkasten behoren tot de stijfste en meest nauwkeurige die waar ook te koop zijn. Hoewel ze nog altijd over optimalisatiepotentieel beschikken, zagen we geen mogelijkheden voor grote ontwikkelingssprongen. Daarom begon ik mij af te vragen welke vorm de tandwielkasten zouden kunnen aannemen die onze klanten nodig hebben voor de volgende generatie krachtige machines. Alle tandwielconcepten – rechte vertanding, schuine vertanding, hypoïde vertanding, harmonic drive principe, excentrische vertanding en cycloïdale vertandingen – hebben specifieke sterke en zwakke punten. Ik kan er echter niet één voor de geest halen dat voor alle toepassingen even goed werkt. Stijfheid, belastbaarheid, spelingsarm, precisie, een grote holle as, enzovoort – we zochten naar alles tegelijk en veel, veel beter!”

Waar vond u dan het verborgen potentieel dat u vol ongeduld wilde benutten?
“De meeste tanden op een tandwiel worden maar zelden ‘gebruikt’ – ze draaien gewoon onbenut. Evolvente vertanding maakt lineair contact, wat de overbrengbare koppels ernstig beperkt ten gevolge van de hoge druk op het contactoppervlak. Deze twee basisproblemen van alle tandwielkasten betekenen een aanzienlijke verspilling van potentieel!”

Hoe hebt u die problemen opgelost?
“Het tandwielontwerp wordt gekenmerkt door twee hoofdvertandingstypes: evolvente en cycloïde vertanding, plus enkele subtypes. De logaritmische spiraal is een fundamenteel nieuwe functie voor vertanding die door ons werd ontdekt en ontwikkeld. Deze functie komt momenteel in nog geen enkel handboek voor. Spiralen komen ook voor in de natuur. Een groot aantal plantensoorten, slakkenhuizen en zelfs melkwegstelsels in de ruimte zijn “ontworpen” volgens het principe van de logaritmische spiraal. Daarom was “Galaxie” een voor de hand liggende naamkeuze voor het nieuwe aandrijfsysteem.”

Wat onderscheidt het Galaxie Aandrijfsysteem van andere types tandwielkasten?
“Wij ontwikkelden het tandcontact als een echte tandkrans die gebaseerd is op de logaritmische spiraal! Het tandwiel is verdeeld in afzonderlijke tanden, wat betekent dat bijna alle tanden nu gelijktijdig kunnen worden gekoppeld. Zelfs in vergelijking met de beste planetaire tandwielkasten met schuinvertanding heeft het Galaxie Aandrijfsysteem een oppervlak voor koppeloverbrenging dat 6,5 keer groter is! We hebben dat gecontroleerd met FEM. Het Galaxie Aandrijfsysteem bewerkstelligt een torsiestijfheid en overbelastingscapaciteit die verscheidene malen beter zijn dan andere tandwielkasttypes, zonder toename van het fysieke volume. Alle contacten werden ontwikkeld met een lage oppervlaktedruk in gedachten. Er wordt een hydrodynamische smeerruimte gevormd, zowel in de geleidegaten van de afzonderlijke tanden als in het drijfwerk zelf. Voor deze tandwielkast met een hoge overbrengingsverhouding werd reeds een efficiëntie van maar liefst 91 procent gemeten. Tegelijkertijd boogt de aandrijving op een buitengewone precisie en vrijwel geen speling.”

Zorgen de nieuwe tanden en het nieuwe bewegingssysteem van de tandwielkast ook voor een volledig gelijkmatige overbrenging?
“Inderdaad. Een perfect gelijkmatige overbrenging wordt verkregen als de invoerpolygoon is ontworpen om voor een schuifbeweging van de afzonderlijke tanden langs de tandkrans te zorgen, die beide een logaritmische spiraal als tandgeometrie volgen. Er moest eerst een geschikte polygoon worden ontwikkeld om de tanden aan te drijven. Bijgevolg was er een twee- of driehoekig lager nodig. Dat betekende dat we een rolcontactlager met een veelhoekige binnenloopring en een gesegmenteerde buitenloopring moesten uitvinden en ontwikkelen.”

Welke andere voordelen heeft de Galaxie-tandwielkast de gebruikers te bieden?
“De tandwielkast is vrijwel slijtagevrij; zelfs na twee en een half jaar 24 uur per dag en 7 dagen per week te hebben gewerkt, vertoont de kast geen enkele spelingstoename. Deze tandwielkast kan zelfs worden uitgevoerd zonder de minste speling, door de onderdelen dienovereenkomstig te selecteren – zonder enige verlaging van de maximaal overbrengbare koppels! Aangezien er geen meetbare slijtage is, blijft de kast permanent spelingsvrij. Er is nog één bepalend element dat ik moet vermelden: de spelingsvrije versie van de tandwielkast behoudt haar volledige, ongelooflijk hoge stijfheid op de nuldoorgang, zelfs bij veranderlijke belastingen. Daarbij komt nog dat de tandwielkast de grootste holle as combineert met een bijzonder laag geluidsniveau dat niet als hinderlijk wordt ervaren. En om dezelfde koppels te krijgen als bij de Galaxie, zouden we om het even welk ander type tandwielkast minstens twee of zelfs drie keer groter moeten maken.”

Zal de elektrische motor niet relatief groot moeten zijn om het volledige potentieel van de tandwielkast te benutten?
“WITTENSTEIN cyber motor ontwikkelde een buitengewoon krachtige motor voor het Galaxie Aandrijfsysteem en stemde de motor specifiek af op de karakteristieken van de tandwielkast. De motor en de tandwielkast vormen een mechatronische eenheid met ongeveer dezelfde diameter en lengte. De ingebouwde sensoren zijn ontworpen om deze pas ontwikkelde krachtige motor te doen samensmelten met de tandwielkast, om zo een ultracompact holle-asaandrijfsysteem met Industrie 4.0-connectiviteit te vormen.”

Welke voordelen kunnen ingenieurs uit het Galaxie Aandrijfsysteem halen?
“Het Galaxie Aandrijfsysteem overtreft moeiteloos alle concurrerende producten als het op de belangrijke details aankomt. Desondanks concurreert het andere systemen niet weg, omdat de productiekosten op dit ogenblik nog altijd hoger zijn. De afgelopen twee jaar hebben onze leidende klanten echter ontdekt dat het Galaxie Aandrijfsysteem, met maar liefst 580 procent meer stijfheid en een veel grotere precisie tijdens de productie, de traditionele grenzen gemakkelijk verlegt en de productiviteit drastisch verhoogt. Tegen die achtergrond is de prijs van het Galaxie Aandrijfsysteem zonder twijfel bijkomstig.”

Kunt u enkele concrete toepassingen beschrijven?
“Het Galaxie Aandrijfsysteem verlengt de levensduur van werktuigmachines aanzienlijk, omdat het permanente spelingsvrijheid combineert met buitengewone stijfheid en precisie. Daardoor zijn hogere snij- en aanvoersnelheden mogelijk. Ook de productiekwaliteit gaat er duidelijk op vooruit. De bewegende snijkoppen die noodzakelijk zijn voor machinale bewerking, zijn maar half zo groot als normaal en, wat meer is, compactheid en vermogensdichtheid zijn niet langer een probleem. Het Galaxie Aandrijfsysteem is in het bijzonder ideaal voor de A-, B- en C-assen van precisiemachines, en voor wafes-handling assen of wanneer ook precieze draai- en grijpbewegingen en bijzonder grote krachten essentieel zijn, maar de ruimte beperkt is. Het systeem is ook een zeer aantrekkelijk alternatief voor dure directe of gespannen aandrijvingen, omdat het permanent spelingsvrij is. Het is nu aan de ingenieurs om hun bestaande machineontwerpen volledig opnieuw te overdenken en ontwikkelings-sprongen te realiseren die tot nu toe onmogelijk waren.”

Waarom heeft WITTENSTEIN twee jaar gewacht met de officiële marktlancering? Was de markt er nog niet klaar voor?
“De markt was er vast en zeker klaar voor. De werkingsprincipes, zoals het hydrodynamische tandcontact over het volledige oppervlak en het bewegingssysteem van het Galaxie Aandrijfsysteem, zijn echter zo fundamenteel nieuw en de resultaten voor alle belangrijke parameters zijn zo enorm verbeterd dat we er niet beschuldigd van wilden worden gewoon onze eigen loftrompet te steken. We geloofden dat getuigenissen van de eerste echte klanten meer gewicht in de schaal zouden leggen. Na meer dan twee jaar gebruik in de productie is de tijd nu rijp.”

Wenst u meer info over de Galaxie? Contacteer: Jelle.vanDeun@wittenstein.biz– tel 09 326 73 85