Unsere Ellipsen Zahnräder
Wir fertigen Ellipsenzahnräder für Maschinen und Anlagen, in denen sich die Geschwindigkeit des Abtriebs innerhalb einer Umdrehung gezielt verändern soll. Während der Antrieb mit konstanter Drehzahl läuft, beschleunigt und verlangsamt sich das Abtriebsrad nach einem festgelegten Bewegungsprofil.
Diese mechanische Lösung eignet sich unter anderem für Verpackungsmaschinen, Textilmaschinen, Druckmaschinen, Automatisierungsanlagen sowie spezielle Förder- und Dosiersysteme. Wir fertigen elliptische Zahnräder nach Zeichnung, technischen Vorgaben oder auf Grundlage vorhandener Bauteile als Einzelstück und in Kleinserie.
Ellipsenzahnräder bei anspruchsvollen Bewegungsprofilen
Mit einem gewöhnlichen runden Zahnradpaar bleibt das Übersetzungsverhältnis konstant. Eine veränderliche Bewegung muss deshalb häufig durch Servoantriebe, elektronische Regelungen, Kurvenscheiben oder zusätzliche mechanische Komponenten erzeugt werden.
Das kann mehrere Schwierigkeiten verursachen:
Gerade bei bestehenden Maschinen reicht es daher nicht aus, lediglich ein Zahnrad mit ähnlichen Außenmaßen herzustellen. Das Ellipsenzahnrad muss zum vorgesehenen Achsabstand, zur Verzahnung, zum Gegenrad und zum erforderlichen Bewegungsverlauf passen.
Ellipsenzahnräder nach Zeichnung und technischen Vorgaben
Dadurch ändert sich auch das momentane Übersetzungsverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb. Läuft das Antriebsrad mit konstanter Drehzahl, bewegt sich das Abtriebsrad innerhalb jeder Umdrehung abwechselnd schneller und langsamer. Abhängig von der Auslegung kann sich zugleich das übertragene Drehmoment verändern.
Wir richten die Fertigung an den konkreten Anforderungen der Maschine aus. Dazu zählen insbesondere:
Vorteile von Ellipsenzahnrädern mit variabler Übersetzung
Ein konstant laufender Motor kann eine periodisch wechselnde Abtriebsbewegung erzeugen. Für den festgelegten Zyklus ist keine fortlaufende Anpassung der Motordrehzahl erforderlich.
Mechanisch definierter Bewegungsablauf
Die Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen wiederholen sich bei jeder Umdrehung. Das ist besonders interessant, wenn eine Maschine dauerhaft denselben Arbeitstakt ausführt.
Hohe Wiederholgenauigkeit
Da die Bewegung durch die Zahnradgeometrie vorgegeben wird, bleibt der Ablauf bei korrekter Montage von Zyklus zu Zyklus reproduzierbar.
Weniger steuerungstechnischer Aufwand
Bei geeigneten Anwendungen können Ellipsenzahnräder zusätzliche elektronische Regelkomponenten oder komplexe Kurvenmechanismen ersetzen.
Geeignet für bestehende Maschinenkonzepte
Auch bei älteren Anlagen kann eine mechanische Lösung sinnvoll sein, wenn elektronische Antriebe nicht vorgesehen sind oder ein bestehendes Bewegungsprinzip erhalten bleiben soll.
Robuste Ausführung für zyklische Prozesse
Ein fest ausgelegtes Zahnradpaar eignet sich für Maschinen, die über längere Zeit dasselbe Bewegungsprofil wiederholen.
Ellipsenzahnräder und ihre veränderliche Übersetzung
Bei einem runden Zahnrad bleibt der Abstand zwischen Drehachse und wirksamem Eingriffspunkt über die gesamte Umdrehung gleich. Das daraus resultierende Übersetzungsverhältnis ist konstant.
Bei einem Ellipsenzahnrad verändert sich dieser wirksame Abstand während der Drehung. In einem Bereich der Umdrehung greift ein größerer wirksamer Teilkreisdurchmesser. In einem anderen Bereich ist der wirksame Teilkreisdurchmesser kleiner. Dadurch verändert sich das momentane Verhältnis zwischen der Drehbewegung des antreibenden und des angetriebenen Zahnrads.
Das Abtriebsrad durchläuft deshalb wiederkehrende Phasen:
- Es beschleunigt
- Es erreicht einen festgelegten Bereich höherer Geschwindigkeit
- Es verlangsamt sich wieder
- Der Ablauf beginnt mit der nächsten Umdrehung erneut
Die beiden Ellipsenzahnräder müssen dabei als funktionale Einheit betrachtet werden. Ihre Geometrien, die Verzahnung, der Achsabstand und die Stellung bei der Montage bestimmen gemeinsam, wie die Bewegung übertragen wird.
Auch die Einbauposition spielt eine größere Rolle als bei vielen runden Zahnrädern. Werden die Räder gegeneinander verdreht montiert, verschiebt sich der zeitliche Verlauf von Beschleunigung und Verzögerung. Deshalb sind eindeutige Bezugspositionen, eine korrekte Montage und eine sorgfältige Einstellung erforderlich.
Ellipsenzahnräder für fest definierte Arbeitszyklen
Ellipsenzahnräder bieten klare Vorteile, haben aber auch konstruktive Grenzen. Wir sprechen diese Punkte offen an, weil sie für die Auswahl der richtigen Lösung entscheidend sind.
Die Konstruktion und Fertigung sind aufwendiger als bei gewöhnlichen runden Zahnrädern. Die Zahnform folgt keiner einfachen kreisförmigen Kontur. Zusätzlich müssen beide Räder als zusammenwirkendes System ausgelegt werden.
Der Bewegungsablauf ist fest vorgegeben. Nach der Fertigung lässt sich das Geschwindigkeitsprofil nicht beliebig per Software verändern. Soll eine Maschine häufig zwischen unterschiedlichen Bewegungsprogrammen wechseln, kann ein elektronisch geregelter Antrieb besser geeignet sein.
Montage und Einstellung erfordern eindeutige Bezugspunkte. Die Stellung beider Zahnräder zueinander beeinflusst, an welcher Stelle des Zyklus beschleunigt oder verzögert wird.
Bei Ersatzteilen müssen vorhandene Geometrien genau berücksichtigt werden. Ein nur annähernd passendes Zahnrad kann zu einem abweichenden Lauf, falschen Bewegungszeiten oder Problemen im Zahneingriff führen.
Ellipsenzahnräder funktionieren deshalb besonders gut, wenn folgende Voraussetzungen erfüllt sind:
Unter diesen Bedingungen entsteht eine kompakte und nachvollziehbare Lösung für wiederkehrende Bewegungen.
Ellipsenzahnräder vom Hersteller Dittler GmbH
Wir sind seit 1999 in der Antriebs- und Zerspanungstechnik tätig. An unserem Standort in Straubenhardt fertigen wir Zahnräder, Verzahnungen und mechanische Bauteile für Unternehmen aus dem Maschinenbau und weiteren Industriebereichen.
Ein Schwerpunkt unserer Arbeit liegt auf Sonderverzahnungen, Unrundzahnrädern und Ovalrädern. Ellipsenzahnräder gehören damit nicht zu einem beiläufigen Zusatzangebot, sondern zu den Zahnradarten, für deren Herstellung wir gezielt Fertigungsmöglichkeiten aufgebaut haben.
Für die Bearbeitung von Ellipsen Zahnrädern setzen wir unter anderem die Werkzeugmaschine PSA 300 Gleason Pfauter ein. Darüber hinaus stehen uns Möglichkeiten zum Verzahnen, CNC-Drehen, CNC-Fräsen und Schleifen zur Verfügung. Dadurch können wir je nach Bauteil mehrere Bearbeitungsschritte innerhalb eines abgestimmten Fertigungsablaufs umsetzen.
Wir fertigen Sonderzahnräder als Einzelstück und in Kleinserie. Das ist insbesondere für Maschinenbauer, Instandhalter und Betreiber älterer Anlagen interessant, die keine großen Serienmengen benötigen.
Unser Qualitätsmanagement ist nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert. Zur betrieblichen Qualitätssicherung gehören außerdem geregelte Prüfabläufe und ein klimatisierter Messraum mit 3D-Messtechnik.
Viele unserer Kunden benötigen keine Katalogware. Sie suchen ein Bauteil, das zu einer konkreten Maschine, einer vorhandenen Baugruppe oder einem fest definierten Bewegungsablauf passt. Genau auf solche Aufgaben ist unsere Fertigung ausgerichtet.
Ellipsenzahnräder für wiederkehrende Geschwindigkeitsänderungen
Das macht elliptische Zahnräder zu einer geeigneten Lösung für fest definierte Arbeitszyklen in Verpackungsmaschinen, Textilmaschinen, Druckmaschinen, Automatisierungsanlagen sowie Förder- und Dosiersystemen.
Ihre Stärke liegt in der mechanisch festgelegten, wiederholbaren Bewegung. Gleichzeitig müssen Konstruktion, Fertigung und Montage genauer aufeinander abgestimmt werden als bei runden Standardzahnrädern. Da das Bewegungsprofil durch die Geometrie vorgegeben ist, eignet sich die Lösung vor allem für dauerhaft wiederkehrende Abläufe.
Wir fertigen Ellipsenzahnräder nach Zeichnung, technischen Anforderungen und je nach Ausgangslage auch für bestehende Maschinen. Einzelstücke, Kleinserien und abgestimmte Ersatzlösungen können dabei ebenso umgesetzt werden wie Zahnradsätze für neue Anlagen.
Ellipsenzahnräder anfragen und fertigen lassen
Senden Sie uns Ihre Zeichnung, Ihre technischen Daten oder eine Beschreibung der Einbausituation über das Kontaktformular. Hilfreich sind Angaben zum Modul, zur Zähnezahl, zum Achsabstand, zum Werkstoff, zur Bohrung, zur Stückzahl und zum gewünschten Bewegungsverlauf.
Bei Ersatzteilen sollten nach Möglichkeit auch Informationen zum vorhandenen Gegenrad und zur Einbauposition vorliegen. Je vollständiger die Ausgangsdaten sind, desto gezielter können wir die Machbarkeit und den passenden Fertigungsweg beurteilen.
Häufige Fragen zu Ellipsenzahnräder
Was unterscheidet Ellipsenzahnräder von runden Zahnrädern?
Bei runden Zahnrädern bleibt das Übersetzungsverhältnis während der Drehung konstant. Ellipsenzahnräder besitzen dagegen einen wirksamen Teilkreisdurchmesser, der sich innerhalb einer Umdrehung verändert. Dadurch läuft das Abtriebsrad trotz konstanter Antriebsdrehzahl abwechselnd schneller und langsamer. Das entstehende Bewegungsprofil wiederholt sich mit jeder Umdrehung.
Sind Ellipsenzahnräder und Unrundzahnräder dasselbe?
Ellipsenzahnräder gehören zur Gruppe der Unrundzahnräder. Der Begriff Unrundzahnrad beschreibt allgemein Zahnräder, deren wirksame Kontur nicht kreisförmig ist. Ein Ellipsenzahnrad weist eine elliptische Grundform auf. Nicht jedes Unrundzahnrad ist deshalb automatisch ein Ellipsenzahnrad, da auch andere nicht kreisförmige Geometrien möglich sind.
Können Ellipsenzahnräder eine elektronische Steuerung ersetzen?
In geeigneten Anwendungen können sie eine veränderliche Bewegung ohne laufende elektronische Drehzahlregelung erzeugen. Das gilt vor allem für Maschinen, die dauerhaft denselben Zyklus ausführen. Muss das Bewegungsprofil während des Betriebs häufig geändert, neu programmiert oder an unterschiedliche Produkte angepasst werden, ist eine elektronische Lösung in der Regel flexibler.
Warum werden Ellipsenzahnräder meist als Paar ausgelegt?
Die gewünschte Übersetzung entsteht aus dem Zusammenspiel beider Zahnradgeometrien. Die Räder müssen über die gesamte Umdrehung korrekt miteinander kämmen und den vorgesehenen Achsabstand einhalten. Deshalb können die Geometrie und Verzahnung eines Rades nicht unabhängig vom Gegenrad betrachtet werden. Bei einem Ersatzteil muss geprüft werden, ob ein einzelnes Zahnrad passend zum vorhandenen Partner gefertigt werden kann oder ob ein neuer Satz sinnvoller ist.
Welche Angaben werden für die Fertigung von Ellipsenzahnrädern benötigt?
Idealerweise liegt eine vollständige technische Zeichnung vor. Wichtig sind unter anderem die Zahnradkontur, Modul, Zähnezahl, Achsabstand, Verzahnungsdaten, Bohrung, Nabe, Werkstoff, Stückzahl und Einbauposition. Zusätzlich sollte der gewünschte Drehzahl- oder Bewegungsverlauf bekannt sein. Bei Ersatzteilen helfen ein vorhandenes Muster, Angaben zum Gegenrad und Informationen zur Maschine.
Wie beeinflusst die Montage die Funktion eines Ellipsenzahnradpaares?
Die Winkelstellung beider Räder zueinander legt fest, wann das Abtriebsrad innerhalb des Zyklus beschleunigt oder verzögert. Eine verdrehte Montage kann das Bewegungsprofil zeitlich verschieben. Deshalb sollten Bezugsmarkierungen, Einbaupositionen und Einstellwerte eindeutig dokumentiert werden. Auch der vorgesehene Achsabstand muss eingehalten werden, damit die Verzahnung korrekt zusammenarbeitet.
Für welche Maschinen eignen sich Ellipsenzahnräder besonders?
Typische Anwendungen finden sich in Verpackungsmaschinen, Textilmaschinen, Druckmaschinen, Automatisierungsanlagen, Förderanlagen und Dosiersystemen. Entscheidend ist weniger die Branche als der Bewegungsbedarf: Innerhalb eines wiederkehrenden Arbeitszyklus soll eine Komponente zeitweise langsam, anschließend schneller und danach wieder langsamer bewegt werden.
Welche Nachteile haben Ellipsenzahnräder?
Konstruktion und Fertigung sind anspruchsvoller als bei runden Zahnrädern. Auch die Montage erfordert eine eindeutige Ausrichtung. Außerdem ist das Bewegungsprofil nach der Fertigung mechanisch festgelegt. Es kann nicht ohne eine Änderung der Zahnradgeometrie frei angepasst werden. Für Anwendungen mit häufig wechselnden Abläufen kann daher ein elektronisch gesteuerter Antrieb besser geeignet sein.
Lassen sich beschädigte Ellipsenzahnräder einzeln ersetzen?
Das hängt vom Zustand und von der Dokumentation des vorhandenen Zahnradpaares ab. Liegen verlässliche Zeichnungen und Geometriedaten vor, kann unter Umständen ein einzelnes Zahnrad passend zum Gegenrad gefertigt werden. Fehlen diese Daten oder weist auch das Gegenrad Verschleiß auf, sollte geprüft werden, ob die Fertigung eines neuen abgestimmten Paares technisch sinnvoller ist.
Aus welchen Werkstoffen können Ellipsenzahnräder gefertigt werden?
Der geeignete Werkstoff richtet sich nach Belastung, Drehzahl, Verschleißanforderung, Umgebung und vorhandener Konstruktion. Abhängig von diesen Anforderungen kommen unterschiedliche Stähle, Edelstähle, NE-Metalle oder technische Kunststoffe infrage. Die Werkstoffwahl sollte nicht isoliert erfolgen, sondern gemeinsam mit der Verzahnungsgeometrie und dem vorgesehenen Einsatz bewertet werden.
Sind Ellipsenzahnräder auch für Kleinserien erhältlich?
Ja. Ellipsenzahnräder werden häufig nicht in großen Standardserien benötigt, sondern für Sondermaschinen, Ersatzteilprojekte oder spezielle Baugruppen. Wir fertigen solche Zahnräder deshalb als Einzelstück und in Kleinserie. Bei wiederkehrendem Ersatzteilbedarf kann es sinnvoll sein, zusätzliche aufeinander abgestimmte Zahnradsätze einzuplanen.
Wie wird der Geschwindigkeitsverlauf eines Ellipsenzahnrads bestimmt?
Der Verlauf ergibt sich aus der Geometrie beider Zahnräder und dem sich während der Umdrehung verändernden wirksamen Teilkreisdurchmesser. Für die Auslegung muss bekannt sein, in welchen Bereichen des Zyklus der Abtrieb beschleunigen, mit höherer Geschwindigkeit laufen und wieder verzögern soll. Aus diesem Bewegungsbedarf wird die erforderliche Übersetzungsänderung abgeleitet.