Roboter sind besonders aus der heutigen Automobilindustrie, aber auch aus der Lebensmittelproduktion, der Verpackungstechnik oder der Elektronikfertigung nicht mehr wegzudenken. Ein Großteil der Industrieroboter findet im Bereich des Punktschweißens, bei Lackieranwendungen sowie Pick-and-Place- und Handling-Applikationen Verwendung. Diese Einsatzbereiche erfordern ein hohes Maß an Geschwindigkeit, Beschleunigung, Präzision und Beständigkeit über einen langen Zeitraum, um teure Stillstandszeiten zu vermeiden. Anforderungen, die genauso für die „Gelenke“ der Roboter gelten: Die Getriebe in der Robotik sind besonders hohen Belastungen ausgesetzt und müssen dabei reibungslos und zuverlässig ihr Werk verrichten.
Zu diesem Zweck haben sich die Zykloidgetriebe von Nabtesco etabliert und setzen mit einem Marktanteil von rund 60 % den Standard in der Branche. Die Getriebe dieses Typs, wie beispielsweise die Serien RV-N, RV-C, RF-P oder RH-N, arbeiten im Gegensatz zu Planetengetrieben mit zweistufigen Antriebskomponenten, die hauptsächlich aus vier Bauelementen bestehen: einer Antriebswelle, zwei oder drei Exzenterwellen, zwei Kurvenscheiben sowie einer der Untersetzung entsprechend langsam laufenden Abtriebswelle.
Zykloide Bauweise bietet Vorteile
Da die beiden Kurvenscheiben auf den Exzentern um 180° zueinander verschoben sind, ist auf dem gesamten Umfang des Kurvenprofils ein sogenannter Zahneingriff gewährleistet. Dies erlaubt es, sehr hohe Drehmomente mit extremer Präzision und Laufruhe zu übertragen und – dank der beiden Untersetzungsstufen – ohne zusätzliche Vorstufen Untersetzungsverhältnisse von 30:1 bis über 300:1 zu erzielen. Die Kraftübertragung über Bolzen und Rollen sorgt für einen hohen Wirkungsgrad, eine lange Lebensdauer und ein extrem geringes Spiel des Getriebes“, fasst Marcus Löw, Vertriebsdirektor von Nabtesco Precision Europe, die wichtigsten Vorteile der Zykloidgetriebe zusammen. Die rollende Reibung aller an der Kraftübertragung beteiligten Elemente würden zudem ein sehr geringes Losbrechmoment ermöglichen.
Das zweistufige Untersetzungsprinzip, das bei den RV-Einbausätzen, der Basis des Produktprogramms von Nabtesco, Verwendung findet, reduziert die Vibrationen sowie die Massenträgheit und lässt größere Untersetzungen zu. Der fast vollständige Kontakt innerhalb der Zykloiden-Bolzen-Konstruktion und die gleichmäßige Kraftverteilung innerhalb des Getriebes erlauben außerdem eine hohe Belastung bei geringem Spiel. Da die Getriebe hohe Lastspitzen bis zum Fünffachen des Nenndrehmoments verkraften, stellen Not-Aus-Situationen kein Problem dar.
Die passenden Einbausätze für den Roboter
Eine besonders kompakte und leichte Ausführung der RV-Einbausätze ist die RV-N-Serie. Diese entwickelte Nabtesco speziell für Robotik-Anwendungen, die zwar hohe Drehmomentleistungen erfordern, der verfügbare Bauraum jedoch stark begrenzt ist. Dies ist beispielsweise bei kleinen Pick-and-Place-Robotern häufig der Fall. Diese Getriebe-Serie bieten dank einer verstärkten Exzenterwellenlagerung eine hohe Leistungsdichte und Schockbelastbarkeit. Außerdem arbeiten die RV-N-Getriebe extrem genau und verschleißarm, was hohe Standzeiten der Roboter sicherstellt.
Neuentwicklung für hohe Leistungsdichte und Wirkungsgrad
Speziell für Delta- und SCARA-Roboter hat Nabtesco die RF-P-Serie konstruiert. Diese Neuentwicklung bietet sich wie die RV-N-Baureihe bei begrenztem Platzangebot an. „Neben einer kompakten Bauweise standen eine hohe Leistungsdichte und ein hoher Wirkungsgrad im Fokus der Entwicklung“, sagt Vertriebsdirektor Löw. So ermöglicht der Einbausatz Abtriebsgeschwindigkeiten von 200 min-1 und arbeitet dabei außerordentlich präzise. „Ein geringes Spiel über die komplette Lebensdauer von bis zu 20.000 Betriebsstunden ist sichergestellt“, verspricht Löw.
Dass die kompakten und leichten RF-P-Getriebe in der High-Speed-Robotik ihre Vorteile besonders ausspielen können, zeigt der Einsatz in den Delta-Robotern eines französischen Herstellers für Pick-and-Place-Anwendungen in der Lebensmittelindustrie. Die Arme dieser Hochgeschwindigkeitsroboter bestehen aus leichten Carbonfasern und bewegen sich dank der Zykloidgetriebe von Nabtesco mit Geschwindigkeiten von teilweise über sechs Metern pro Sekunde. Aufgrund der deutlich besseren Leistungsdaten hat der Roboter-Hersteller die bisher verwendeten Planetengetriebe durch Zykloidgetriebe ersetzt.
Plug-and-Play-Getriebekopf mit vorgefüllten Schmiermitteln
Ein kompletter, einbaufertiger Getriebekopf für Robotik-Anwendungen ist die RH-N-Baureihe, die speziell auf den europäischen Markt zugeschnitten ist. Sie eignet sich besonders für Handling- und Palettierroboter. Dank ihres modularen Designs mit definierten Schnittstellen ist diese Plug-and-Play-Getriebelösung besonders flexibel. Antriebsritzel und Motorflansch für gängige Motortypen sind im Getriebekopf bereits integriert, wodurch die Getriebe leicht zu montieren und wartungsarm sind.
Die Getriebeköpfe der RH-N-Serie liefert Nabtesco seinen Kunden ab Werk mit Schmiermitteln vorgefüllt und verschlossen. Gerade bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen bietet sich dazu das neue RV Oil an. „Dieses synthetische Getriebeöl haben wir in Zusammenarbeit mit unseren Kunden und einem externen Forschungsinstitut als leistungsfähige Alternative zu Schmierfetten entwickelt“, erklärt Löw. „Zahlreiche Tests und Analysen haben bestätigt, dass RV Oil sowohl bei hohen Drehzahlen einen wirksamen kühlenden Effekt hat als auch gegenüber Schmierfetten eine deutlich bessere Wärmekapizität aufweist und homogenere Wärmeverteilung im Getriebe erlaubt.“ Für Anwendungen in der Medizintechnik und der Lebensmittelbranche bietet Nabtesco zudem auch H1-Schmierstoffe an, die sich durch Lebensmittelverträglichkeit und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen auszeichnen.
Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten dank Customizing
Getriebelösungen wie die RH-N-Baureihe passt Nabtesco auf Wunsch auch individuell an die jeweiligen Anforderungen des Anwenders an. Oft reicht zwar schon die richtige Zusammenstellung und Lieferung bereits vorhandener Komponenten. In anderen Fällen müssen Ritzel, Aufnahmebohrungen, Abdeckungen oder Antriebe jedoch verändert werden, um die jeweiligen Anforderungen zu erfüllen.
Spezielle Antriebslösungen hat Nabtesco beispielsweise für einen Hersteller von Bohrplattform-Robotern entwickelt. Dort kommen sie unter anderem in einem 7-Achs-Roboter zum Einsatz, der eine maximale Traglast von 1500 kg hat. Dank der Anpassungen, die die Ingenieure von Nabtesco für diese Anwendung an den Sondergetrieben vornahmen, ist der Roboter trotz seiner extremen Leistungsfähigkeit in der Lage, sich außerordentlich präzise und dynamisch zu bewegen.
In Fällen wie diesen übernehmen die Konstrukteure von Nabtesco das Engineering und entwickeln gemeinsam mit dem Kunden eine maßgeschneiderte Lösung. Zu diesem Zweck hat der Getriebespezialist an seinem Standort in Düsseldorf in den vergangenen Jahren seine Kompetenzen stark ausgebaut. Mit einem Stab an erfahrenen Entwicklungsingenieuren verfügt Nabtesco Precision Europe somit heute über umfassende Customizing-Möglichkeiten, um den vielen verschiedenen Anforderungen der Branche gerecht zu werden.
