Robotergetriebe Bei leistungsfähigen Cobots zählt jede einzelne Komponente

Das Gespräch führte Ute Drescher

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Ralf Moseberg, Leiter Geschäftsbereich Industrial Automation bei Schaeffler, erklärt, welchen Einfluss Systemkomponenten auf die Leistungsfähigkeit von Cobots und Leichtbaurobotern haben und welche konstruktiven Freiräume sie bieten.

"Unser Portfolio stößt auf großes Interesse bei den Roboter-Herstellern, auch weil im High-End-Bereich für Präzisionswellgetriebe die Anzahl der Anbieter weltweit sehr überschaubar ist", erklärt Ralf Moseberg, Leiter Geschäftsbereich Industrial Automation bei Schaeffler.
"Unser Portfolio stößt auf großes Interesse bei den Roboter-Herstellern, auch weil im High-End-Bereich für Präzisionswellgetriebe die Anzahl der Anbieter weltweit sehr überschaubar ist", erklärt Ralf Moseberg, Leiter Geschäftsbereich Industrial Automation bei Schaeffler.
(Bild: U. Drescher/konstruktionspraxis)

Mit welchen Herausforderungen sind die Hersteller von Cobots und Leichtbaurobotern besonders konfrontiert und welche Ziele stehen im Vordergrund?

Ralf Moseberg: In der produzierenden Industrie besteht der Wunsch, Leichtbauroboter (LBR) und Cobots viel flexibler einsetzen zu können, das heißt sowohl kollaborativ als auch als „kleine Industrieroboter“ hochproduktiv. Die Hersteller von Robotern haben vor allem zum Ziel, weitere Anwendungsfelder und Branchen für ihre Produkte zu erschließen. Die prognostizierten Stückzahlen sind enorm.

Wie müssen Cobots und LBR konkret konzipiert sein, um diese Ziele zu erreichen?

Ralf Moseberg: Wenn Roboter dynamischer und tragfähiger sein sollen, dennoch so präzise und kompakt wie bisher, sensorisch mit der Umgebung interagieren sollen, dann stehen Sie vor diversen Zielkonflikten. Um diese zu minimieren oder zu vermeiden, muss jede einzelne Systemkomponente, also Getriebe, Motor, Lagerung und Kraft- bzw. Drehmoment-Sensorik, deutlich verbessert werden. Mit diesem Anspruch haben wir unser Portfolio für die Robotik entwickelt.

Welche Vorteile bieten Schaeffler-Komponenten den Cobot-Herstellern?

Ralf Moseberg: Der herausragende Vorteil für unsere Kunden besteht nicht darin, einige Leistungsdaten wie beispielsweise die Traglasten ODER die Geschwindigkeiten anheben zu können. Mit unseren Komponenten hat er die freie Auswahl, um wie viel Prozent er zum Beispiel die Geschwindigkeit erhöht UND gleichzeitig die Positionierzeit verringert UND etwa modular eine Sensorik in das System integrieren kann. Der Cobot-Konstrukteur kann sich konzeptionell auf einem weiten Spielfeld bewegen und muss weniger Kompromisse eingehen. Dieser Freiraum wird es den Herstellern ermöglichen, ihre LBR und Cobots an deutlich breitere „Aufgabenspektren“ in der industriellen Produktion anpassen zu können.

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Was meinen Sie mit Aufgabenspektren?

Ralf Moseberg: Stellen Sie sich vor, es soll ein Leichtbauroboter für Montagezwecke in hochautomatisierten Fertigungen entwickelt werden, mit einer Traglast von x kg, hoher Einschaltdauer, hoher Zyklenzahl aber auch mit der Fähigkeit zur gelegentlichen Kollaboration. Dies erfordert einen Antrieb mit besonders geringer Verlustleistung und eine gute Wärmeabfuhr, außerdem eine sehr steife Cobotstruktur, die entsprechend kippsteife Lager und torsionssteife Getriebe voraussetzt. Die Sensorik sollte möglichst nicht die Positioniergenauigkeit beeinflussen.

Ein anderes Beispiel: Es gilt einen Cobot für einen hohen Anteil an 3.-Hand-Operationen zu entwickeln. Das kann nur mit einer geringen Verlustleistung und einem sehr geringen Cogging des Motors sowie einer präzisen Drehmomenterfassung erreicht werden. Schaeffler bietet in all diesen Disziplinen die erforderlichen Fortschritte.

In jede Achse integrierte Sensoren haben grundsätzlich den Charme, dass sie das Drehmoment in jeder Achse sehr exakt kennen.

Ralf Moseberg

Die Messung von äußeren Belastungen löst Schaeffler mit einer integrierten Drehmomentsensorik. Was ist das Besondere daran und welche Probleme lassen sich damit lösen?

Ralf Moseberg: In jede Achse integrierte Sensoren haben grundsätzlich den Charme, dass sie das Drehmoment in jeder Achse sehr exakt kennen – und nebenbei über die Steifigkeitskennlinie der Getriebe auch den Verdrehwinkel der einzelnen Arme. Steuerungstechnisch kann man diese Abweichung nun kompensieren und so die Positioniergenauigkeit unter Last oder bei hoher Dynamik verbessern.

Unsere Sensorik ist integrierter Bestandteil des Getriebes, benötigt daher keinen zusätzlichen Bauraum und kaum Gewicht. Am wichtigsten ist jedoch, dass die Sensorik nicht die Steifigkeit des Getriebes bzw. die Präzision des Roboters beeinflusst, wie dies bei vielen anderen Lösungen am Markt üblich ist. Die Sensorik unterstützt die Sicherheitsfunktionen, die Positions- und Prozessregelung und kann auch zur Realisierung einer aktiven Schwingungskompensation dienen. Damit kann man das Eigenschwingverhalten der Roboter bei hohen Beschleunigungen in den Griff bekommen und die Positionierzeit weiter reduzieren.

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Gibt es schon erste Anwendungen und Cobots, die mit Schaeffler-Komponenten ausgerüstet sind?

Ralf Moseberg: Wir betreiben unsere Produktentwicklung sehr eng mit unseren Kunden. Daher gab es bereits zu Serienstart etliche Anwendungen und Bemusterungen. Besonders interessant ist ein Medizinroboter, den wir mit unserem sensorisiertem Wellgetriebe RT1-T ausrüsten. Überzeugt hat den Kunden der sehr kompakte Bauraum der Getriebe-Sensor-Motor-Baugruppe, die hohe Systemsteifigkeit ohne Steifigkeitsverlust durch den Sensor und unsere System-Kompetenz. Unser Portfolio stößt auf großes Interesse bei den Roboter-Herstellern, auch weil im High-End-Bereich für Präzisionswellgetriebe (RT1-Getriebe) die Anzahl der Anbieter weltweit sehr überschaubar ist. Neben der Robotik sind unsere Wellgetriebe zum Beispiel auch bei Werkzeugmaschinen gefragt, oftmals auch als Gelenk-Systemlösung inklusive UPRS-Motor und Peripherie. Wiederholt wird das besonders gleichmäßige Reibverhalten unseres XZU-Lagers gelobt. Unsere Strategie, die Zielkonflikte der Robotik-Branche auf Produktebene zu lösen, damit die Hersteller konzeptionell auf Kompromisse verzichten können, zahlt sich nun voll aus.

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