antriebstechnik 6/2016

AUTOMATION UND ROBOTIK I SPECIAL
Hand-in-Hand
Die Mensch-Roboter-Kollaboration wird Realität
Gerhard Reininger
Die Zeiten, in denen Menschen und Roboter
ausschließlich in streng voneinander abgeschirmten
Arbeitsräumen ihren jeweiligen Tätigkeiten
nachgehen, sind vorbei. Eine neue Generation von
Robotern ist im Anmarsch: leicht, leise, beweglich
und vor allem sensibel im Zusammenspiel mit ihrer
Umgebung sind sie auf dem Weg, Grenzen aufzulösen
und dem Menschen in seiner Welt ein Partner zu
werden. Lesen Sie mehr.
In Form von Montagehilfen oder als Serviceroboter
arbeiten die flinken Helfer
dem Menschen zu und greifen dort ein wo
es unbequem, schwer oder für Menschen
mühsam wird. Damit die interaktive Kollaboration
einwandfrei funktioniert sind die
Roboter mit intelligenter Sensorik ausgerüstet,
um auf ihre Umgebung individuell
zu reagieren.
Neben Elektronik und Steuerungs-Know-
How sind es rein mechanische Qualitäten,
mit denen die modernen Kleinroboter
überzeugen. Schlanke Bauweise, geringes
Gewicht und eine hohe Beweglichkeit sind
Voraussetzungen für Leichtbauroboter, um
ohne großen Installationsaufwand an allen
möglichen Stellen einsetzbar zu sein und
Gerhard Reininger ist tätig in der
Öffentlichkeitsarbeit bei Franke in Aalen
dort anfallende Aufgaben zu übernehmen.
Für die Gelenke der Roboter bevorzugen die
Konstrukteure daher Lagerungen, die zum
einen ein geringes Gewicht und einen kleinen
Einbauraum aufweisen, zum anderen
jedoch eine hohe Steifigkeit besitzen, um
die auftretenden Momente sicher aufzunehmen.
Außerdem wünschen sich die
Roboterbauer einen definierten Drehwiderstand
für gleichförmige Bewegungen und
zur exakten Auslegung der Antriebsleistung.
Flexibel und intelligent
Franke Drahtwälzlager sind für diese Anforderungen
prädestiniert. Die Lagerelemente,
bestehend aus gehärteten Laufringen mit
profilierter Laufbahn, werden direkt in die
weiterführende Konstruktion eingelegt. Das
spart Einbauraum und gibt den Konstrukteuren
größtmöglichen Freiraum bei der
Gestaltung der umschließenden Teile. Dies
betrifft auch das für die Gehäuseteile eingesetzte
Material. Da Leichtbau bei der Roboterkonstruktion
ein großes Thema ist, können
durch die Verwendung von Drahtwälzlagern
alternative Werkstoffe wie Aluminium, Kunststoff
oder gar Karbon (CFK) eingesetzt werden.
Tatsächlich wurden bei Franke bereits
komplette Drehverbindungen realisiert,
deren Gehäuseteile aus Karbon gefertigt
sind. Umfangreiche Labortests haben dabei
ergeben, dass das Karbonlager in seinem
Einsatz alternativen Aluminiumlagern
nicht nachsteht – und das bei halbem spezifischem
Gewicht.
Durch die Anordnung der Laufdrähte
kann die Lagerung an die vorherrschenden
Belastungsverhältnisse angepasst werden.
Als reines 4-Punkt-Lager nimmt das Lagerelement
gleich hohe Lasten aus allen Richtungen
auf. Werden die Laufringe in O-Anordnung
als zweireihiges Schrägkugellager
montiert, resultiert daraus eine noch höhere
Steifigkeit bei gleichzeitig geringerem
Drehwiderstand. Weitere Anpassungen
können über den Grad der Schmiegung,
d. h. der Größe der Kontaktfläche zwischen
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