Der Konstrukteur - Antreiben - Steuern - Bewegen - 2023
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Der Konstrukteur - Antreiben - Steuern - Bewegen - 2023
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GETRIEBE, KUPPLUNGEN, BREMSEN<br />
REVOLUTION<br />
IM ROBOTER<br />
Etwas relativ Bewährtes durch etwas Besseres ersetzen?<br />
Das ist jetzt in der Robotik mit einem neuen<br />
Getriebe möglich. In kompakte und marktübliche<br />
Baugrößen verpackt, liefert es im Vergleich zu<br />
Wellgetrieben deutlich mehr Steifigkeit,<br />
Drehmomentdichte, Überlastfähigkeit im<br />
Not-Aus-Moment und Nullspiel. Zudem wartet<br />
das neue Getriebe mit einem sehr großen<br />
Hohlwellendurchmesser auf. Alles<br />
ideale Eigenschaften für den Einsatz in<br />
Medizin- und Präzisionsrobotern, in<br />
Handlingsystemen für Halbleiter und Wafer<br />
oder in High-End-Werkzeugmaschinen.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Das neue Galaxie-Getriebe ist in der Baugröße kompatibel<br />
zu Wellgetrieben – es bietet aber verglichen damit<br />
eine bessere Leistungsfähigkeit in den relevanten Kenngrößen.<br />
Die Gegenüberstellung der technischen Daten<br />
zeigt: Das miniaturisierte Getriebe bietet in seinen Baugrößen<br />
von heute 90 und 110 mm eine bis zu 40 Prozent höhere Drehmomentdichte,<br />
eine um den Faktor 3 bessere Verdrehsteifigkeit,<br />
ein doppelt so hohes Not-Aus-Moment, absolutes Nullspiel über<br />
die gesamte Lebensdauer sowie eine fast 50 Prozent größere<br />
Hohlwelle. Dies sind Leistungsdimensionen, die den <strong>Konstrukteur</strong>en<br />
von Robotern neue Möglichkeiten eröffnen.<br />
VON DER RADIALEN ZUR AXIALEN<br />
BEWEGUNGSFÜHRUNG<br />
Um die Ansprüche der Galaxie-Baureihe in kleineren, marktkompatiblen<br />
Baugrößen erfüllen zu können, war ein Umdenken<br />
in der Bewegungsführung bei der Kraftübertragung erforderlich –<br />
nämlich von radial zu axial. Im neuen Getriebe greifen die als<br />
Zahnring verbundenen Einzelzähne innerhalb des Zahnträgers –<br />
Nadine Hehn, Business Pionier Manager, Karoline Scheuermann,<br />
Business Developer im Business Pionier, WITTENSTEIN SE, Igersheim<br />
angetrieben von einer Polygonscheibe mit zwei Hochpunkten –<br />
wie in einer Schraubbewegung axial in die Planrad-Helixverzahnung<br />
ein. Dieser kinematische Aufbau ist verantwortlich dafür,<br />
dass das neue Galaxie kompakte Außenmaße in marktüblichen<br />
Bauformen erreicht – und dabei mit 150 und 250 Nm im Vergleich<br />
zu Wellgetrieben um bis zu 40 Prozent höhere Beschleunigungsmomente<br />
ermöglicht.<br />
Ein weiteres Highlight der neuen Kinematik ist die absolute<br />
Spielfreiheit bei hohen Verdrehsteifigkeiten. Im Vergleichstest<br />
übertrifft das miniaturisierte Getriebe marktgängige Wellgetriebe<br />
in puncto Steifigkeit um das Dreifache – und das über<br />
den gesamten Drehmomentbereich. Dies resultiert zum einen<br />
daraus, dass der Zahneingriff nicht wie bei Wellgetrieben über<br />
eine Linienberührung, sondern über einen nahezu vollflächigen<br />
Kontakt der Flanken der Königszähne im miniaturisierten<br />
Galaxie erfolgt. Zum anderen ist beim Zahneingriff – bedingt<br />
durch die Bewegung des Polygons – immer ein großer Teil der<br />
Königszähne an der Drehmomentübertragung und Steifigkeitsbildung<br />
beteiligt. Das Königszahn-Konzept hat zugleich einen<br />
weiteren Vorteil: es ermöglicht Übersetzungen von i=60/61<br />
und erfüllt damit eine wesentliche Leistungsanforderung in<br />
Robotik-Applikationen.<br />
VERBESSERTES RESONANZVERHALTEN<br />
VON ROBOTERN<br />
Zur Reduzierung von Schwingungen und Vibrationen erfolgt in<br />
der Regel eine steifigkeitsbasierte Auslegung von Roboterachsen.<br />
Hierfür wird die Resonanzfrequenz der einzelnen Achsen<br />
anhand des Massenträgheitsmomentes der Applikation und<br />
36 DER KONSTRUKTEUR <strong>2023</strong> / ASB www.derkonstrukteur.de
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