Entscheiden Sie sich für einen Harmonic-Drive-Motor mit Hohlwelle, wenn die Anlage eine interne Verlegung von Kabeln, Rohren, Wellen, Vakuumleitungen oder optischen Pfaden erfordert. Er eignet sich besonders für Robotergelenke, mehrachsige Automatisierungssysteme, Halbleiteranlagen, medizinische Robotik und Präzisionsmaschinen, die eine saubere, kompakte und geschützte Kabelführung erfordern.

Entscheiden Sie sich für einen Harmonic-Drive-Motor mit Vollwelle, wenn die Maschinenkonstruktion einfach ist, keine durchgehende Wellenführung erforderlich ist, die Kostenkontrolle wichtig ist und eine externe Kabelführung akzeptabel ist. Er ist eine praktische Wahl für allgemeine Automatisierungsachsen, Rundschalttische, Verpackungsmaschinen, Förderband-Verstellsysteme und einfache Drehpositioniervorrichtungen.

Was ist ein Harmonic-Drive-Motor mit Hohlwelle?

Ein Harmonic-Drive-Motor mit Hohlwelle ist mit einer Bohrung durch die Mitte der Abtriebswelle ausgestattet. Diese Bohrung kann genutzt werden, um elektrische Kabel, Luftschläuche, Vakuumleitungen, Sensorverkabelungen, Glasfaserkabel, Laserstrahlen oder sogar eine mechanische Welle durch die Drehachse zu führen.

Diese Konstruktion ist sehr nützlich, wenn das Automatisierungssystem eine kontinuierliche Drehung erfordert oder wenn Kabel vor Verdrehung geschützt werden müssen. Beispielsweise ermöglicht eine Hohlwelle in einem Roboterhandgelenk, dass Kabel für den Endeffektor, die Kamera, den Greifer oder den Schweißbrenner durch die Gelenkmitte geführt werden können. In einer Prüfmaschine können optische Komponenten oder Luftleitungen durch die rotierende Achse geführt werden, ohne dass externe Kabelschleifen entstehen.

Harmonic Drive-Hohlwellen-Getriebe sind so konstruiert, dass Wellen, Drähte, Schläuche oder andere Komponenten direkt durch die Mitte des Getriebes geführt werden können, wobei Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit erhalten bleiben.

Was ist ein Harmonic-Drive-Motor mit massiver Welle?

Ein Harmonic-Drive-Motor mit Vollwelle verwendet eine herkömmliche Welle oder einen Abtriebsflansch. Er verfügt nicht über eine große Durchgangsbohrung in der Mitte. Der Abtrieb kann direkt mit einer Riemenscheibe, einer Kupplung, einem Arm, einem Tisch, einer Halterung oder einem anderen mechanischen Bauteil verbunden werden.

Ausführungen mit Vollwelle sind in vielen Automatisierungsmaschinen weit verbreitet, da sie einfach, kompakt und leicht zu installieren sind. Wenn das System keine Kabelführung durch die Achse erfordert, kann ein Harmonic-Drive-Motor mit Vollwelle eine praktische und kostengünstige Wahl sein.

Beispielsweise werden Motoren mit massiver Welle häufig in kleinen Drehpositioniertischen, Indexiertischen, Achsen von Verpackungsmaschinen, einfachen Robotergelenken, Verstellachsen von Förderbändern und Laborautomationsgeräten eingesetzt. In diesen Anwendungen können Kabel außerhalb des rotierenden Mechanismus verlegt werden, sodass eine hohle Welle nicht erforderlich ist.

Harmonic-Drive-Motoren mit Hohlwelle vs. Vollwelle

Artikel	Harmonic-Drive-Motor mit Hohlwelle	Harmonic-Drive-Motor mit Vollwelle
Wellenstruktur	Zentrale Durchgangsbohrung	Herkömmliche Abtriebswelle oder Flansch
Kabelführung	Kabel, Rohre oder Wellen können durch die Mitte geführt werden	Kabel werden in der Regel außerhalb der Achse verlegt
Mechanischer Aufbau	Übersichtlicher bei komplexen rotierenden Systemen	Einfacher bei Standardmechanismen
Am besten geeignet für	Robotergelenke, Drehtische, optische Geräte, mehrachsige Systeme	Allgemeine Automatisierung, Indexierung, Verpackung, einfache Drehbewegungen
Einbauraum	Kann externe Kabelschleifen reduzieren	Oft kompakt und unkompliziert
Kosten	In der Regel höher	In der Regel niedriger
Konstruktionsaufwand	Erfordert die Berücksichtigung der Durchgangslochgröße und des Kabelschutzes	Einfacher zu konstruieren und zu montieren
Wartung	Einfacherer Kabelschutz, jedoch muss die interne Verlegung geplant werden	Einfacherer Zugang zu externen Kabeln
Typischer Vorteil	Bessere Integration und Kabelmanagement	Einfacherer Aufbau und geringere Kosten
Auswahlrisiko	Durchgangsbohrungen können je nach Konstruktion den verfügbaren Platz für Lager oder die Struktur einschränken	Externe Kabel können sich verdrehen oder die Bewegung beeinträchtigen

Wann sollte man sich für einen Harmonic-Drive-Motor mit Hohlwelle entscheiden?

Wenn Kabel durch die Drehachse geführt werden müssen

Der wichtigste Grund für die Wahl eines Hohlwellenmotors ist die Kabelführung. Wenn die Maschine über elektrische Leitungen, Pneumatikschläuche, Hydraulikleitungen, Vakuumschläuche, Glasfaserkabel oder Sensorkabel verfügt, die durch ein rotierendes Gelenk geführt werden müssen, ist eine Hohlwellenkonstruktion in der Regel die bessere Wahl.

Dies ist häufig der Fall bei:

• Roboter-Handgelenken
• Gelenken von kollaborativen Robotern
• Endeffektoren von Schweißrobotern
• Kamera-Inspektionssystemen
• Laserbearbeitungsanlagen
• Handhabungssysteme für Halbleiterwafer
• Medizinische Roboterarme
• Drehtische mit Vakuumhalterungen

Ohne Hohlwelle müssen Kabel möglicherweise um die Außenseite des Gelenks herumgeführt werden. Dies kann den Verschleiß erhöhen, den Drehwinkel einschränken und Wartungsprobleme verursachen.

Wenn eine kontinuierliche Drehung erforderlich ist

Wenn sich eine Achse kontinuierlich oder häufig über einen großen Winkel drehen muss, können sich externe Kabel verdrehen, verbiegen oder reißen. Eine Hohlwelle ermöglicht es dem Konstrukteur, Kabel durch die Mitte zu führen und die Konstruktion mit einem Schleifring, einer Drehdurchführung oder einem Kabelmanagementsystem zu kombinieren.

Dies ist besonders nützlich für Drehtische, Roboterhandgelenke und automatisierte Prüfsysteme, bei denen sich die Achse während der Produktion wiederholt drehen kann.

Wenn die Maschine eine übersichtlichere Anordnung benötigt

Ein Hohlwellenmotor kann für ein übersichtlicheres Maschinenlayout sorgen. Anstatt Kabel an der Außenseite der Achse freiliegend zu verlegen, kann der Konstrukteur sie im Inneren der Achse verbergen. Dies verbessert das Erscheinungsbild und kann das Risiko von Kabelschäden verringern.

Bei hochwertigen Automatisierungsanlagen geht es bei einer übersichtlichen Kabelführung nicht nur um das Erscheinungsbild. Sie trägt auch dazu bei, Störungen durch bewegliche Teile zu verringern, die Sicherheit zu verbessern und die Integration der Anlage in beengte Räume zu erleichtern.

Wenn optische oder Fluidleitungen durch die Mitte verlaufen müssen

Manche Systeme benötigen mehr als nur elektrische Kabel. Beispielsweise benötigt ein Laserinspektionssystem möglicherweise einen Lichtweg durch den Drehpunkt. Ein Vakuum-Drehtisch benötigt möglicherweise einen Vakuumkanal durch die Achse. Eine Halbleitermaschine erfordert möglicherweise die Führung von Luft, Vakuum oder Flüssigkeiten durch einen rotierenden Mechanismus.

In diesen Fällen kann eine Hohlwellenkonstruktion die gesamte Maschinenstruktur vereinfachen.

Wenn es sich um ein Robotergelenk handelt

Robotergelenke gehören zu den häufigsten Anwendungen für Harmonic-Drive-Motoren mit Hohlwelle. Bei mehrachsigen Robotern benötigt jedes Gelenk oft Motorstromkabel, Encoder-Kabel, Bremskabel, Sensorkabel und Leitungen für den Endeffektor. Werden all diese Kabel extern verlegt, wird der Roboter sperrig und schwieriger zu warten.

Eine Hohlwellenkonstruktion ermöglicht die interne Kabelführung, was eine kompaktere und professionellere Roboterstruktur ermöglicht.

Wann sollte man sich für einen Harmonic-Drive-Motor mit Vollwelle entscheiden?

Wenn keine Kabelführung durch die Achse erforderlich ist

Wenn Ihre Automatisierungsanlage keine Kabel, Schläuche oder Wellen benötigt, die durch die Mitte verlaufen, reicht oft ein Harmonic-Drive-Motor mit Vollwelle aus. Es besteht keine Notwendigkeit, die Kosten für eine Hohlwellenkonstruktion zu tragen, wenn die Maschine mit einer externen Kabelführung gut funktioniert.

Beispielsweise benötigt eine einfache Drehpositionierachse den Motor möglicherweise nur, um einen Tisch oder eine Halterung zu drehen. In diesem Fall ist eine Vollwellenausführung in der Regel sinnvoll.

Wenn die Kostenkontrolle wichtig ist

Hohlwellenkonstruktionen sind in der Regel komplexer. Sie erfordern unter Umständen spezielle Lager, einen größeren Einbauraum, eine sorgfältigere Abdichtung und eine präzisere Montage. Daher sind sie meist teurer als Standardmodelle mit Vollwelle.

Bei kostensensiblen Automatisierungsanlagen kann ein Vollwellenmotor die bessere Option sein, sofern er die Anforderungen an Drehmoment, Drehzahl, Genauigkeit und Einbau erfüllt.

Wenn der Maschinenaufbau einfach ist

Bei vielen Verpackungsmaschinen, Förderband-Verstellsystemen, kleinen Rundschalttischen und allgemeinen Automatisierungsgeräten ist der mechanische Aufbau unkompliziert. Die Achse dreht sich innerhalb eines begrenzten Winkels, und Kabel können außerhalb des beweglichen Teils befestigt werden.

In diesen Fällen ist ein Harmonic-Drive-Motor mit Vollwelle einfacher zu installieren und zu warten.

Wenn höhere Einfachheit und Robustheit bevorzugt werden

Ein Aufbau mit Vollwelle kann mechanisch einfach sein. Der Innendurchmesser der Bohrung, der Biegeradius der Kabel innerhalb der Welle oder der Platz für die interne Kabelführung müssen nicht berücksichtigt werden. Für Anwendungen mit Stoßbelastungen, häufigen Start-Stopp-Bewegungen oder einfachem Drehausgang kann diese Einfachheit von Vorteil sein.

Allerdings hängen Festigkeit und Überlastfähigkeit stets von der jeweiligen Produktserie, der Getriebegröße, der Lagerauslegung und der Wellenstruktur ab. Nabtesco weist beispielsweise darauf hin, dass bei Zahnradkonstruktionen mit Dehnungswellen-Getriebe „Hut“-Zahnräder eine größere Hohlwelle ermöglichen, während „Becher“-Zahnräder eine höhere Überlastfähigkeit bieten können. Dies verdeutlicht, warum Ingenieure die tatsächlichen Katalogdaten vergleichen sollten, anstatt davon auszugehen, dass eine Konstruktion grundsätzlich immer stärker ist als die andere.

Wichtige Auswahlkriterien

Kabel- und Rohrführung

Dies ist die erste Frage:

Werden Kabel, Schläuche oder Bauteile durch die Drehachse verlaufen?

Wenn ja, wählen Sie eine Hohlwellenausführung. Wenn nein, ist eine Vollwellenausführung möglicherweise wirtschaftlicher und einfacher.

Erforderliches Drehmoment

Sowohl Harmonic-Drive-Motoren mit Hohlwelle als auch mit Vollwelle können ein hohes Drehmoment liefern, doch das Nenndrehmoment hängt von der Baugröße, dem Untersetzungsverhältnis, der Lagerauslegung und der Motorleistung ab. Die FBS-Getriebeserie mit Hohlwelle von Harmonic Drive beispielsweise ist mit einer großen Hohlwelle und einem kompakten Außendurchmesser für Roboter und Maschinen konzipiert, die eine komplexe Verkabelung durch die Drehachse erfordern, und legt gleichzeitig Wert auf Drehmoment, Torsionssteifigkeit, lange Lebensdauer und gleichmäßigen Lauf.

Vergleichen Sie bei der Auswahl folgende Punkte:

• Dauer-Drehmoment
• Spitzendrehmoment
• Not-Aus-Drehmoment
• Zulässiges Beschleunigungsdrehmoment
• Nennausgangsdrehzahl
• Einschaltdauer

Wählen Sie nicht ausschließlich nach dem Wellentyp aus. Wählen Sie stets entsprechend den tatsächlichen Lastbedingungen aus.

Durchgangsbohrungsdurchmesser

Bei Hohlwellenmotoren ist die Größe der Durchgangsbohrung entscheidend. Sie muss groß genug sein, damit alle Kabel, Schläuche oder Wellen hindurchpassen.

Prüfen Sie:

• Anzahl der Kabel
• Außendurchmesser der Kabel
• Mindestbiegeradius
• Steckergröße
• Größe des Luftschlauchs oder Vakuumschlauchs
• Größe des Schleifrings oder der Drehdurchführung
• Platz für zukünftige Erweiterungen

Ein häufiger Fehler ist die Auswahl eines Hohlwellenmotors mit ausreichendem Drehmoment, aber zu wenig Platz im Inneren für die Kabel.

Belastung des Abtriebslagers

Viele Harmonic-Drive-Motoren sind direkt mit Armen, Drehtischen, Vorrichtungen oder Roboterlenkern verbunden. Das Abtriebslager muss Seiten-, Axial- und Kippkräfte aufnehmen.

Prüfen Sie diese Belastungen sorgfältig:

Belastungsart	Bedeutung	Typisches Beispiel
Radiale Belastung	Seitliche Belastung der Abtriebsseite	Riemenspannung, seitlich montierte Halterung
Axiale Belastung	Schieben oder Ziehen entlang der Welle	Druck, Heben, vertikale Belastung
Momentbelastung	Kippkraft auf die Abtriebsseite	Versetzter Roboterarm, Ausleger-Tisch

Bei Hohlwellenmotoren kann die Innenbohrung je nach Produkt die Lager- und Gehäusekonstruktion beeinflussen. Bei Vollwellenmotoren lässt sich die Abtriebswelle möglicherweise leichter mit einfachen Kupplungen oder Riemenscheiben verbinden. Die endgültige Auswahl sollte gemäß den Nennlastangaben des Herstellers erfolgen.

Einbauraum

Ein Hohlwellenmotor kann den Platzbedarf für externe Kabel verringern, hat jedoch möglicherweise einen größeren Durchmesser. Ein Vollwellenmotor ist zwar kleiner und einfacher zu montieren, benötigt jedoch möglicherweise zusätzlichen Platz für die Kabelführung außerhalb der Achse.

Der eigentliche Vergleich beschränkt sich also nicht nur auf die Motorgröße. Sie sollten den gesamten Maschinenplatz vergleichen, einschließlich:

• Motorkörper
• Kabelweg
• Freiraum für Steckverbinder
• Kabelschutz
• Montagehalterung
• Kupplung
• Schleifring
• Drehdurchführung
• Wartungszugang

Drehwinkel

Wenn sich die Achse nur um 90 Grad oder 180 Grad dreht, können externe Kabel ausreichend sein. Wenn sich die Achse um 360 Grad, um mehrere Umdrehungen oder kontinuierlich dreht, ist eine Hohlwellenführung wesentlich vorteilhafter.

Anwendungsvergleichstabelle

Anwendung	Bessere Wahl	Grund
Roboter-Handgelenk	Hohlwelle	Interne Kabelführung für Greifer, Sensoren, Kameras oder Werkzeuge
Einfacher Rundschalttisch	Vollwelle	In der Regel keine Kabelführung durch die Achse erforderlich
Handhabung von Halbleiterwafern	Hohlwelle	Saubere Verlegung von Vakuum-, Luft- und Sensorleitungen
Drehachse einer Verpackungsmaschine	Vollwelle	Einfache Bewegung und kostengünstige Konstruktion
Medizinischer Roboterarm	Hohlwelle	Kompakte und übersichtliche interne Kabelführung
Kleiner Inspektionsdrehteller	Vollwelle	Einfache Installation und geringere Kosten
Laserbearbeitungsanlagen	Hohlwelle	Optischer Pfad oder Kabelführung durch die Mitte
Einstellachse des Förderers	Vollwelle	Grundlegende Drehbewegung mit einfacher mechanischer Verbindung
Gelenk eines kollaborativen Roboters	Hohlwelle	Besserer Kabelschutz und kompakte Gelenkkonstruktion
Hochbelastbare Drehvorrichtung	Abhängig von der Belastung	Vergleich von Drehmoment, Lagerbelastung und Momentbelastbarkeit

Letztendlich hängt die beste Wahl nicht allein von der Entscheidung für eine Hohlwelle oder eine Vollwelle ab. Der richtige Harmonic-Drive-Motor muss den tatsächlichen Anforderungen des Automatisierungssystems hinsichtlich Drehmoment, Drehzahl, Genauigkeit, Einschaltdauer, Massenträgheit, Lagerbelastung, Einbauraum und Kabelführung entsprechen. Eine Hohlwellenkonstruktion löst Integrations- und Verlegungsprobleme. Eine Vollwellenausführung bietet Einfachheit und Kosteneffizienz. Die richtige Lösung ist diejenige, die sowohl den Anforderungen an die mechanische Struktur als auch an die Bewegungsleistung Ihrer Anlage gerecht wird.