Unsere Unrundzahnräder
Wir fertigen Unrundräder für Maschinen und Anlagen, in denen einzelne Bewegungsphasen unterschiedlich schnell ablaufen sollen. Der Antrieb kann dabei mit konstanter Drehzahl arbeiten. Die Form der Zahnräder bestimmt, wann der Abtrieb beschleunigt, langsamer wird oder sein Drehmoment verändert.
Typische Einsatzgebiete sind Verpackungsmaschinen, Textilmaschinen, Druckmaschinen, Förderanlagen, Montageeinrichtungen, Werkzeugmaschinen und landwirtschaftliche Maschinen. Wir fertigen Unrundzahnräder nach Zeichnung, technischen Vorgaben oder einem vorhandenen Muster als Einzelstück und in Kleinserie.
Unrundzahnräder bei komplexen Maschinenbewegungen
Ein rundes Zahnrad überträgt die Drehbewegung mit einem konstanten Übersetzungsverhältnis. Es kann solche Geschwindigkeitswechsel nicht allein durch seine Geometrie erzeugen. Dafür werden häufig zusätzliche Steuerungen, Servoantriebe, Kurvenscheiben oder mehrteilige Mechanismen eingesetzt.
Vor der Beauftragung einer Fertigung stellen sich daher mehrere technische Fragen:
Schon eine abweichende Form oder Einbaustellung kann dazu führen, dass die Maschine an der falschen Stelle beschleunigt oder abbremst.
Unrundzahnräder nach Zeichnung oder Muster fertigen
Zu den relevanten Fertigungsangaben gehören unter anderem:
Geometrie und Kontur des Unrundzahnrades
Art der Verzahnung
Modul und Zähnezahl
Achsabstand des Zahnradpaares
Stückzahl
Werkstoff und gegebenenfalls Wärmebehandlung
Belastung und Betriebsdrehzahl
Einbaulage und Winkelstellung
Unrundzahnräder werden häufig als zusammengehöriger Satz eingesetzt. Deshalb betrachten wir nicht nur das einzelne Bauteil, sondern dessen Funktion innerhalb der Baugruppe. Bei einem Austausch prüfen wir, ob ein einzelnes Zahnrad passend zum vorhandenen Partner gefertigt werden kann oder ob ein neuer, aufeinander abgestimmter Satz technisch sinnvoller ist.
Vorteile von Unrundzahnrädern mit variabler Übersetzung
Die Abtriebsbewegung verändert sich, obwohl der Motor gleichmäßig läuft. Der Geschwindigkeitsverlauf wird mechanisch erzeugt und muss nicht während jedes Taktes neu berechnet werden.
Wiederholbarer Ablauf bei jeder Umdrehung
Die Zahnradform gibt vor, wann beschleunigt und wann verzögert wird. Bei korrekter Montage wiederholt sich dieser Verlauf mit jeder Umdrehung.
Kompakter Aufbau
Ein geeignet ausgelegtes Unrundzahnradpaar kann Bewegungsaufgaben übernehmen, für die andernfalls zusätzliche Getriebeglieder, Kurvenmechanismen oder Steuerungskomponenten notwendig wären.
Robuste mechanische Funktionsweise
Der Bewegungsablauf ist unmittelbar im Zahnradpaar hinterlegt. Bei Anwendungen mit dauerhaft gleichbleibendem Takt entsteht eine gut nachvollziehbare mechanische Lösung.
Konstante Antriebsdrehzahl
Der Motor muss nicht fortlaufend beschleunigt und abgebremst werden. Die Veränderung findet innerhalb des Zahnradpaares statt.
Geeignet für wiederkehrende Maschinenzyklen
Unrundräder sind besonders interessant, wenn sich ein definierter Ablauf über lange Zeit unverändert wiederholt.
Einsatz in bestehenden Maschinen
Bei älteren Anlagen kann das vorhandene mechanische Bewegungsprinzip erhalten werden, ohne die gesamte Maschine auf eine elektronische Antriebslösung umzubauen.
Unrundzahnräder und ihre Funktionsweise
Bei einem kreisförmigen Zahnrad bleibt der wirksame Abstand zwischen Drehachse und Zahneingriff über die Umdrehung gleich. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb verändert sich deshalb nicht.
Bei einem Unrundzahnrad ändert sich der wirksame Radius während der Drehung. In einem Abschnitt der Umdrehung greift ein größerer wirksamer Durchmesser, in einem anderen Abschnitt ein kleinerer. Dadurch verändert sich fortlaufend das momentane Übersetzungsverhältnis.
Der Abtrieb kann innerhalb eines Zyklus beispielsweise:
- langsam anlaufen
- anschließend beschleunigen
- eine Phase höherer Geschwindigkeit durchlaufen
- vor einer Übergabe wieder abbremsen
- danach in die Ausgangsbewegung zurückkehren
Die genaue Abfolge hängt von der Form des Zahnradpaares ab. Elliptische und ovale Zahnräder gehören zu den Unrundzahnrädern, bilden jedoch nur einen Teil dieser Zahnradgruppe. Auch andere nicht kreisförmige Konturen sind möglich, wenn ein spezieller Bewegungsverlauf benötigt wird.
Die beiden Zahnräder müssen während der gesamten Umdrehung miteinander kämmen. Deshalb werden ihre Geometrien nicht unabhängig voneinander betrachtet. Der Verlauf des einen Rades beeinflusst unmittelbar die Form des Gegenrades.
Auch die Winkelstellung ist wichtig. Werden die Zahnräder gegeneinander verdreht montiert, verschiebt sich der Zeitpunkt der Beschleunigung und Verzögerung. Eindeutige Bezugsmarkierungen und dokumentierte Einbaupositionen erleichtern deshalb die Montage und den späteren Austausch.
Unrundzahnräder für Verpackungsmaschinen und Fördertechnik
In einer Verpackungsmaschine kann ein Unrundzahnrad einen Greifer mechanisch durch mehrere Geschwindigkeitsphasen führen.
Während der Produktaufnahme bewegt sich der Greifer langsam. Dadurch steht ausreichend Zeit zur Verfügung, um das Produkt zu erfassen. Anschließend beschleunigt der Greifer und transportiert es zur nächsten Station. Kurz vor der Übergabe wird die Bewegung wieder langsamer.
Der Motor kann während des gesamten Vorgangs mit gleichbleibender Drehzahl laufen. Der wechselnde Bewegungsverlauf entsteht durch die Form der Unrundräder.
Weitere typische Anwendungen sind:
Die Anwendung entscheidet über die Zahnradform. Ein Bewegungsprofil für einen Verpackungsgreifer kann nicht unverändert auf einen Papiertransport oder ein landwirtschaftliches Förderaggregat übertragen werden.
Jede Kontur muss aus dem tatsächlich benötigten Maschinenablauf abgeleitet werden.
Unrundzahnräder für fest definierte Bewegungsprofile
Die Stärke eines Unrundzahnrades liegt in einem festgelegten und wiederkehrenden Bewegungsablauf. Diese Eigenschaft setzt zugleich klare Grenzen.
Die Konstruktion ist anspruchsvoller als bei einem runden Standardzahnrad. Neben der Verzahnung müssen der veränderliche Radius, der Bewegungsverlauf und die Geometrie des Gegenrades berücksichtigt werden.
Auch die Fertigung erfordert passende Maschinen und abgestimmte Bearbeitungsschritte. Die Zahnflanken verlaufen entlang einer nicht kreisförmigen Kontur. Ein gewöhnlicher Fertigungsablauf für runde Zahnräder lässt sich deshalb nicht ohne Weiteres übertragen.
Weitere Punkte, die bei der Auswahl berücksichtigt werden sollten:
Unrundzahnräder eignen sich daher besonders, wenn der Maschinenzyklus bekannt ist, dauerhaft gleich bleibt und ohne fortlaufende elektronische Anpassung ausgeführt werden soll.
Unrundzahnräder vom Hersteller Dittler GmbH
Unrundzahnräder, Ovalräder und elliptische Zahnräder gehören zu den Schwerpunkten unserer Zahnradfertigung. Wir richten uns dabei besonders an Unternehmen, die kein Standardteil aus einem Katalog suchen, sondern ein Zahnrad für eine konkrete Baugruppe, eine Sondermaschine oder einen bestehenden Antrieb benötigen.
Unser Leistungsspektrum umfasst unter anderem:
Unser Qualitätsmanagement ist nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert. Für Fertigungs- und Endkontrollen nutzen wir einen räumlich getrennten Messraum mit 3-Koordinaten-Messtechnik.
Bei wiederkehrenden Sonderanfertigungen achten wir außerdem auf eine nachvollziehbare Zuordnung der Zahnradsätze. Das ist besonders relevant, wenn später ein Ersatzteil benötigt wird und der ursprüngliche Bewegungsablauf erhalten bleiben soll.
Unrundzahnräder als mechanische Lösung für variable Übersetzungen
Auf diese Weise lassen sich Greifer, Werkstücke, Papierbahnen, Folien, Textilien oder Förderkomponenten innerhalb eines Zyklus unterschiedlich schnell bewegen. Der Bewegungsverlauf entsteht mechanisch und wiederholt sich bei jeder Umdrehung.
Die Lösung eignet sich vor allem für Maschinen mit einem festen Arbeitstakt. Konstruktion, Gegenrad, Achsabstand und Montageposition müssen jedoch gemeinsam betrachtet werden. Nur ein abgestimmtes Zahnradpaar kann den vorgesehenen Verlauf von Drehzahl und Drehmoment erzeugen.
Wir fertigen Unrundzahnräder nach Zeichnung, technischen Anforderungen und abhängig von der Ausgangslage auch nach einem vorhandenen Muster. Möglich sind Einzelstücke, Kleinserien und Ersatzlösungen für bestehende Maschinen.
Unrundzahnräder anfragen und fertigen lassen
Senden Sie uns Ihre Zeichnung, technischen Daten oder Angaben zur vorhandenen Baugruppe über das Kontaktformular. Für eine erste Prüfung sind insbesondere Informationen zur Verzahnung, zum Achsabstand, zum Werkstoff, zur Stückzahl und zum gewünschten Bewegungsverlauf hilfreich.
Bei Ersatzteilen sollten nach Möglichkeit auch das Gegenrad, die Einbaulage und vorhandene Unterlagen zur Maschine berücksichtigt werden. Je genauer die Ausgangssituation beschrieben ist, desto besser lässt sich beurteilen, welcher Fertigungsweg für das Unrundzahnrad geeignet ist.
Häufige Fragen zu Unrundzahnrädern und variabler Übersetzung
Was ist ein Unrundzahnrad?
Ein Unrundzahnrad ist ein Zahnrad mit einer nicht kreisförmigen wirksamen Kontur. Während sich das Zahnrad dreht, verändert sich der Abstand zwischen seiner Achse und dem jeweiligen Zahneingriff. Dadurch entsteht ein veränderliches Übersetzungsverhältnis. Der Abtrieb läuft trotz gleichbleibender Antriebsdrehzahl innerhalb einer Umdrehung unterschiedlich schnell.
Welche Zahnradarten zählen zu den Unrundzahnrädern?
Elliptische und ovale Zahnräder gehören zur Gruppe der Unrundzahnräder. Der Oberbegriff umfasst jedoch auch andere nicht kreisförmige Zahnradgeometrien. Welche Kontur benötigt wird, hängt vom gewünschten Bewegungsverlauf ab. Ein elliptischer Verlauf ist daher nur eine von mehreren möglichen Ausführungen.
Wie wird das Bewegungsprofil eines Unrundzahnrades festgelegt?
Ausgangspunkt ist der gewünschte Bewegungsablauf der Maschine. Es muss bekannt sein, an welcher Position der Abtrieb langsam laufen, beschleunigen oder wieder abbremsen soll. Aus diesen Angaben wird der benötigte Verlauf des Übersetzungsverhältnisses abgeleitet. Daraus ergeben sich die Konturen der miteinander arbeitenden Zahnräder.
Warum werden Unrundzahnräder meistens als Paar betrachtet?
Die Veränderung der Übersetzung entsteht durch das Zusammenspiel beider Zahnräder. Ihre Konturen müssen über die gesamte Umdrehung miteinander kämmen und zum vorgesehenen Achsabstand passen. Ein einzelnes Unrundzahnrad kann deshalb nicht losgelöst von seinem Gegenrad ausgelegt werden. Auch bei Ersatzteilen muss die vorhandene Paarung berücksichtigt werden.
Können Unrundzahnräder elektronische Antriebe ersetzen?
Bei einem festgelegten, regelmäßig wiederkehrenden Bewegungsprofil können Unrundzahnräder eine variable Bewegung ohne laufende elektronische Drehzahlregelung erzeugen. Sie sind jedoch kein allgemeiner Ersatz für Servoantriebe. Muss der Ablauf während des Betriebs häufig geändert werden, bietet eine programmierbare Antriebslösung meist mehr Flexibilität.
Welche Daten werden für die Fertigung von Unrundzahnrädern benötigt?
Hilfreich sind eine technische Zeichnung, Verzahnungsdaten, Modul, Zähnezahl, Achsabstand, Werkstoff, Bohrung, Nabe und Einbaulage. Zusätzlich wird der gewünschte Verlauf von Drehzahl oder Drehmoment benötigt. Bei einem Ersatzteilprojekt sollten nach Möglichkeit auch das vorhandene Gegenrad und Informationen zur ursprünglichen Winkelstellung vorliegen.
Warum ist die Winkelstellung bei Unrundzahnrädern wichtig?
Die Stellung der Zahnräder zueinander bestimmt, an welcher Stelle des Maschinenzyklus die Übersetzung steigt oder fällt. Werden die Räder versetzt montiert, verschiebt sich der Bewegungsablauf. Der Greifer oder das Förderorgan könnte dann zu früh oder zu spät beschleunigen. Bezugsmarkierungen und dokumentierte Montagepositionen sind deshalb wichtig.
Können einzelne beschädigte Unrundzahnräder ersetzt werden?
Das ist abhängig von den vorhandenen Unterlagen und vom Zustand des Gegenrades. Liegen vollständige Geometriedaten vor und ist das Gegenrad noch verwendbar, kann unter Umständen ein einzelnes Ersatzrad gefertigt werden. Fehlen die Daten oder weist die Paarung Verschleiß auf, kann ein neuer abgestimmter Zahnradsatz die bessere Lösung sein.
Für welche Maschinen eignen sich Unrundzahnräder?
Unrundzahnräder eignen sich für Maschinen, die innerhalb eines wiederkehrenden Taktes unterschiedliche Geschwindigkeiten benötigen. Dazu gehören Verpackungsmaschinen, Textilmaschinen, Druckmaschinen, Förderanlagen, Montagetechnik, Werkzeugmaschinen und landwirtschaftliche Maschinen. Entscheidend ist der Bewegungsbedarf, nicht allein die Branche.
Welche Einschränkungen haben Unrundzahnräder?
Das Bewegungsprofil ist nach der Fertigung mechanisch festgelegt. Eine Änderung setzt meist eine neue Zahnradkontur voraus. Darüber hinaus sind Konstruktion, Herstellung und Montage aufwendiger als bei runden Standardzahnrädern. Beide Räder müssen gemeinsam ausgelegt und in der vorgesehenen Winkelstellung eingebaut werden.
Sind Unrundzahnräder als Einzelstück erhältlich?
Ja. Unrundzahnräder werden häufig für Sondermaschinen, Versuchsaufbauten oder als Ersatzteil benötigt. Daher ist eine Fertigung als Einzelstück oder in kleiner Stückzahl möglich. Für Maschinen mit langfristigem Ersatzteilbedarf kann es sinnvoll sein, zusätzliche abgestimmte Zahnradsätze fertigen zu lassen.
Wie unterscheiden sich Unrundzahnräder von Kurvenscheiben?
Beide Lösungen können ungleichförmige Bewegungen erzeugen, arbeiten jedoch nach unterschiedlichen Prinzipien. Ein Unrundzahnrad überträgt die Drehbewegung über miteinander kämmende Zahnflanken. Eine Kurvenscheibe führt meist einen Abnehmer entlang einer vorgegebenen Kontur. Welche Variante besser geeignet ist, hängt von Bewegungsart, Bauraum, Belastung und Maschinenaufbau ab.