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Sechsarmiger Knickarmroboter Dank Zykloidgetriebe präzise, dynamisch und kompakt

Von Daniel Obladen 4 min Lesedauer

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Nabtesco Precision Europe GmbH
Heidrive GmbH
SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH
FAULHABER Antriebssysteme

Beim neuen sechsarmigen Knickarmroboter machen Cloos und Nabtesco wieder gemeinsame Sache. Das Ergebnis ist einer der kompaktesten und leistungsfähigsten Roboter seiner Klasse.

Der neue Qirox QRC-30/45/60-PL von Cloos: Allroundroboter mit großer Tragkraft.(Bild: Carl Cloos Schweißtechnik GmbH)
Der neue Qirox QRC-30/45/60-PL von Cloos: Allroundroboter mit großer Tragkraft.
(Bild: Carl Cloos Schweißtechnik GmbH)

Alles oder nichts: Das war das Motto beim neuen Qirox QRC-30/45/60-PL. Der sechsarmige Knickarmroboter verfügt über ein Classic-Handgelenk, an dem er Arbeitsmittel mit einem Gewicht von 30, 45 oder 60 kg aufnimmt. Dank des optionalen Wechselwerkzeugs lassen sich mehrere Arbeitsprozesse in einem Roboter kombinieren – vom Laser-Hybrid- oder Laser-Schweißen über Handlingprozesse bis hin zu Schleifaufgaben. Zudem weist der Qirox QRC-30/45/60-PL eine hohe Dynamik, ein schlankes Produktdesign sowie ein geringes Eigengewicht auf. Durch die Verwendung von Carbon-Bauteilen werden Schwingungen an der Mechanik gedämpft.

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Die Reichweite des Roboters beträgt 4.500, 4.200 bzw. 3.900 mm – und das bei einem minimalen Platzbedarf von 540 × 490 mm. Anwender profitieren außerdem von der hohen Wiederholgenauigkeit (± 0,06 mm), hohen Standzeiten und langen Wartungsintervallen. Ein modularer Aufbau ermöglicht Flexibilität: Erweiterungen und Umbau sind jederzeit möglich.

Getriebe mit geringem Spiel und hoher Steifigkeit

Einen großen Anteil an der hohen Dynamik und Bahntreue des Qirox QRC-30/45/60-PL haben die eingesetzten Getriebe. Sie wandeln Drehmoment sowie Drehzahl und sind damit eine entscheidende Komponente zum Erreichen der gewünschten Leistungsdaten. Geringes Spiel und eine hohe Steifigkeit waren Cloos daher sehr wichtig. Die Wahl fiel auf Nabtesco. Bereits seit mehr als 20 Jahren arbeiten die Schweißtechnikspezialisten mit dem Unternehmen zusammen.

„Durch die fast 20-jährige Zusammenarbeit sind wir von der Qualität der Getriebe absolut überzeugt.

Stephan Pittner, Leiter Automation bei Cloos

Den Anfang machte seinerzeit der Romat 320. „Damals waren wir auf der Suche nach Getrieben mit geringem Spiel, hoher Steifigkeit sowie kompakter Baugröße. Außerdem benötigten wir eine Hohlwelle zur geschützten Verlegung der Verkabelung. Dies ist bei Schweißrobotern sehr wichtig“, erinnert sich Dirk Haubrich, Leiter Konstruktion bei Cloos, und erzählt weiter: „Nach intensiven Recherchen entschieden wir uns für Nabtesco. Ein Volltreffer – bei Umsetzung und Auslegung wurden wir technisch ausgesprochen gut betreut.“ Das erste gemeinsame Projekt verlief so erfolgreich, dass seitdem sowohl Cloos-Roboter als auch Peripherieachsen in Positionierern mit Zykloidgetrieben von Nabtesco ausgestattet werden. „Durch die fast 20-jährige Zusammenarbeit sind wir von der Qualität der Getriebe absolut überzeugt“, sagt Stephan Pittner, Leiter Automation bei Cloos. „Unsere bisher gemachten Erfahrungen sind durchweg positiv. Auch bei den selten aufgetretenen Problemen wurde immer sehr kompetente Unterstützung geleistet.“

Zykloidgetriebe in allen sechs Achsen

Im Qirox QRC-30/45/60-PL finden sich die Zykloidgetriebe von Nabtesco in allen sechs Achsen: fünf Vollwellengetriebe der Serie RV-N (Achsen 2 bis 6) sowie ein Hohlwellengetriebe aus der RV-C-Serie (Achse 1). Sie ermöglichen schnelles Beschleunigen sowie Abbremsen und positionieren hochgenau mit einem Spiel von unter einer Winkelminute. Schweißpunkte – seien es noch so komplizierte geometrische Strukturen – im Hundertstel-Millimeterbereich lassen sich so punktgenau schweißen, ohne das Werkstück aus- und wieder einspannen zu müssen. Auch bei Handlingaufgaben kommt den neuen Qirox-Robotern die sehr gute Wiederhol- und Bahngenauigkeit der Zykloidgetriebe zugute. Selbst bei dynamischen und abrupten Bewegungen gewährleisten sie ein präzises Greifen sowie Ablegen.

Die hohe Präzision und Dynamik der Nabtesco-Getriebe sind das Ergebnis ihrer besonderen Konstruktion. Dank der zykloiden Bauform erfolgt eine nahezu spielfreie Kraftübertragung bei sehr hoher Steifigkeit und Übertragungsgenauigkeit. Die aus zwei versetzt zueinander installierten Kurvenscheiben bestehende Zykloidstufe macht die Getriebe außerdem unempfindlich gegen Schockbelastungen (bis zum 5-Fachen des Nenndrehmoments) und erlaubt hohe Beschleunigungsmomente (bis zum 2,5-Fachen des Nenndrehmoments).

Die großen, integrierten Schrägkugellager nehmen äußere Kräfte und Momente auf und verlängern die Lebensdauer zusätzlich. Eine bauseitige Lagerung und der damit verbundene Fertigungsaufwand für die Lageraufnahmen entfallen. Ihr geringes Gewicht sorgt zudem für eine niedrigere Massenträgheit, verbesserte Lastbedingungen und Energieeinsparungen bei der Anwendung.

Die Hohlwelle beim RV-C in Achse 1 ist großzügig bemessen und bietet Platz zum Durchführen von Strom- und Versorgungsleitungen. Sie bleibt nicht starr, sondern dreht konstruktionsbedingt mit der Abtriebsdrehzahl mit. Dies hat den Vorteil, dass über einen Geber an der Hohlwelle die Position der Antriebswelle direkt ermittelt werden kann.

Mithilfe der Nabtesco-Getriebe ließ sich einer der kompaktesten und leistungsfähigsten Roboter seiner Klasse realisieren.

Dirk Haubrich, Leiter Konstruktion bei Cloos

Gemeinsam individuelle Antriebslösungen entwickeln

Als wichtiger Partner der Robotik wird Nabtesco bereits in der Planungsphase eingebunden und realisiert gemeinsam mit dem Kunden individuelle Antriebslösungen, die auf die jeweilige Applikation und Roboterachse angepasst sind.

So auch beim Qirox QRC-30/45/60-PL: Für jede einzelne Achse wurden die Anforderungen genau ermittelt und die optimalen Getriebe spezifiziert. So wurde beispielsweise das Achse-6-Getriebe mit einem Normflansch an der Abtriebsseite ausgestattet. Mit der Zusammenarbeit war Cloos wie immer sehr zufrieden. „Auch beim Qirox QRC-30/45/60-PL lief die Auslegung bzw. Spezifikation der Getriebe wieder sehr konstruktiv und zielgerichtet ab. Bei Nabtesco stimmt einfach das Gesamtpaket“, ist Stephan Pittner begeistert. Dirk Haubrich ergänzt: „Mithilfe der Nabtesco-Getriebe ließ sich einer der kompaktesten und leistungsfähigsten Roboter seiner Klasse realisieren.“ Seine Feuertaufe hat das Allroundtalent erfolgreich bestanden. Beim Landtechnikunternehmen Agco Fendt wird der 6-Achs-Roboter in einer Schleifanwendung eingesetzt und überzeugt dort auf ganzer Linie.

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Hintergrund

Cloos – Pionier, Vorreiter, Technologieführer

Mit Acetylen-Gaserzeugern und Autogenschweißbrennern fing 1919 alles an. Heute, über ein Jahrhundert später, gehört Cloos mit Hauptsitz in Haiger zu den wichtigsten Unternehmen der Schweiß- und Robotertechnik. Eine besondere Stärke liegt dabei in der breit angelegten Kompetenz: Angefangen von der Schweißtechnik über die Robotermechanik und -steuerung bis hin zu Positionierern, Software und Sensorik – bei Cloos kommt alles aus einer Hand.

* Daniel Obladen ist Head of Sales General Industries bei der Nabtesco Precision Europe GmbH.

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