Wellenverzahnung

Wellenverzahnung, im Englischen oft als wave gear oder harmonic drive bezeichnet, ist ein Getriebesystem, das hohe Übersetzungen in sehr kompakten Gehäusen ermöglicht. Es basiert auf drei Komponenten: dem flexiblen Innenverzahnungselement (Flex-Spline), dem festen Außenverzahnungselement (Circular-Spline) und dem elliptischen Wave-Generator, der innerhalb des Flex-Spline rotiert. Durch die von dem Wave-Generator erzeugte Wellenform verschiebt sich die Kontaktzone der Zähne, sodass nur ein Teil der Zähne zwischen Flex-Spline und Circular-Spline eingreift. Die Untersetzung ergibt sich aus dem Verhältnis der Zähnezahlen dieser Bauteile und kann pro Stufe sehr hoch ausfallen.

Eigenschaften: Vorteile sind eine sehr hohe Untersetzung pro Stufe, weitgehend kein Rückschlag (Backlash), hohe Drehstabilität und eine kompakte Bauweise. Nachteile beinhalten einen höheren Fertigungs- und Montageaufwand, Verschleißanfälligkeit des Flex-Spline aufgrund zyklischer Beanspruchung, Empfindlichkeit gegenüber Fehlausrichtung und Schmierbedarf, sowie höhere Kosten. Die Effizienz liegt typischerweise im moderaten Bereich und hängt stark von Last, Schmierung und Lagerung ab.

Anwendungsgebiete: Wellenverzahnungen finden breite Anwendung in der Präzisionsrobotik, der Luft- und Raumfahrt, in Optik- und Messsystemen sowie in medizinischen Geräten und Positioniersystemen. Wegen der hohen Untersetzung werden sie oft dort eingesetzt, wo exakte Positionierung, hohe Stiffness und geringes Spiel gefordert sind.

Historisch betrachtet entwickelte sich die Wellenverzahnung aus dem Bedarf an kompakten Präzisionsgetrieben; heute werden Harmonic-Drive-Systeme von mehreren Herstellern angeboten und in vielen Bereichen als Alternative zu konventionellen Planeten- oder Stirnradgetrieben genutzt.

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