Antriebstechnik

Robotik: Ohne Antriebstechnik geht hier nichts mehr

| Autor: Karin Pfeiffer

Die für kollaborative Anwendungen zertifizierte 5-Finger-Greifhand Schunk SVH schafft neue Möglichkeiten beim Greifen und Manipulieren.
Die für kollaborative Anwendungen zertifizierte 5-Finger-Greifhand Schunk SVH schafft neue Möglichkeiten beim Greifen und Manipulieren. (Bild: Schunk)

Neun Experten schätzen mit unterschiedlichen Blickwinkeln die technologischen Trends in der Antriebstechnik ein. Die Robotik stellt dabei ein zentrales Thema dar.

Sie spielen eine Schlüsselrolle in der Automatisierung der Fertigungsindustrie, sollen in unserer Gesellschaft womöglich strukturelle Funktionen übernehmen und leisten Präzisionsarbeit, die menschliche Fähigkeiten übersteigt: Robotik-Systeme entwickeln sich rasant – und das wäre ohne Antriebstechnik wohl gar nicht denkbar. Was können Komponenten hier alles leisten? So schätzen neun Experten mit unterschiedlichen Blickwinkeln die technologischen Trends in der Antriebstechnik ein:

Volker Schlotz, Leiter Markt- und Produktmanagement CNC-Systeme bei der Bosch Rexroth AG:
Volker Schlotz, Leiter Markt- und Produktmanagement CNC-Systeme bei der Bosch Rexroth AG: (Bild: Volker Schlotz/Bosch Rexroth)

Volker Schlotz, Leiter Markt- und Produktmanagement CNC-Systeme bei der Bosch Rexroth AG:

In der Fabrik der Zukunft werden Automationsmodule flexibel neue Aufgaben übernehmen. Damit gewinnt die schaltschranklose Antriebs- und Steuerungstechnik immer mehr an Bedeutung. Sie verringert den Verkabelungsaufwand um bis zu 90 %. Ein Hybridkabel für Strom und Kommunikation versorgt schaltschranklos alle angeschlossenen Antriebe bis hin zum Greifer und anderen Werkzeugen. Die Integration der Motion Control direkt in den Antrieb erhöht die Flexibilität entscheidend, denn Roboter und Handlingsysteme können ohne Eingriffe in einen Schaltschrank neue Aufgaben an anderer Stelle übernehmen.

In Zukunft werden Roboter viel enger mit Menschen zusammenarbeiten als heute. Damit gewinnt die Maschinensicherheit noch mehr an Bedeutung. In den Antrieben integrierte und zertifizierte Sicherheitsfunktionen der höchsten Stufe schützen die Menschen zuverlässig. Gleichzeitig hilft diese Safe Motion Herstellern, normgerechte Sicherheit mit geringem Aufwand umzusetzen. So können mehrere Rexroth-Antriebe, auch schaltschranklose, einfach zu Sicherheitszonen verknüpft werden. Es reicht ein Fingertipp und alle beteiligten Achsen wechseln in einen sicheren Zustand, ohne dass die Maschine abgeschaltet werden muss. Damit kann sie sofort nach manuellen Eingriffen weiter produzieren.

Daniel Ruf, Product Owner Motors & Drive Components bei Kuka.
Daniel Ruf, Product Owner Motors & Drive Components bei Kuka. (Bild: Kuka)

Daniel Ruf, Product Owner Motors & Drive Components bei Kuka: MRK-Anwendungen, die zum Beispiel das Führen eines sensitiven Roboters wie des Kuka LBR iiwa per Hand ermöglichen, sind antriebstechnisch eine Herausforderung. Im Gegensatz zu klassischen Industrierobotern haben wir es hier zum Beispiel mit Momenten- statt Positionsregelung zu tun. Regelungstechnisch müssen Algorithmen und Verfahren entwickelt werden, die die sensitive Interaktion mit dem Roboter ermöglichen. Im Gegensatz zu den meisten Maschinen oder Anlagen ist das Einsatzspektrum von Industrierobotern extrem vielfältig. Das wiederum beeinflusst die antriebstechnische Auslegung. Bei vielen Anwendungen ist etwa ein dauerhaft hohes Hal-temoment erforderlich. Will heißen: Ein Roboter bewegt häufig hohe Lasten bei einer hohen Präzision, erreicht durch den Reversierbetrieb im Mittel aber eher eine überschaubare Geschwindigkeit. Allerdings gibt es auch Anwendungen, die eine hohe Dynamik erfordern. Einen Antrieb zu entwickeln, der diese Flexibilität bietet und gleichzeitig die Kosten im Blick zu haben, ist eine der zentralen Herausforderungen der Antriebsauslegung und -entwicklung.

So sieht die Antriebstechnik der Zukunft aus

Elektrische Antriebe

So sieht die Antriebstechnik der Zukunft aus

Wie sieht der elektrische Antrieb der Zukunft aus? Welche Entwicklungen im Hinblick auf Digitalisierung und Industrie 4.0 sind zu erwarten? Einen Überblick gibt das Dossier "Elektrische Antriebe" weiter...

In Zukunft könnten Antriebe immer mehr in den Roboter integriert werden. Die elektronische Antriebssteuerung wird derzeit hauptsächlich in einem Schaltschrank verbaut, während künftig Frequenzumrichter im Roboter oder direkt im Motor integriert sein könnten.

Etienne Axmann, Referent Integrated Assembly Solutions beim VDMA Robotik + Automation.
Etienne Axmann, Referent Integrated Assembly Solutions beim VDMA Robotik + Automation. (Bild: VDMA)

Etienne Axmann, Referent Integrated Assembly Solutions beim VDMA Robotik + Automation:

Es lässt sich ein Trend von den pneumatischen hin zu den Servo-Greifern beobachten. Das heißt jedoch nicht, dass pneumatische Greifer nicht mehr benötigt werden. Servo-Greifer bieten jedoch neue Anwendungsfelder für anspruchsvolle und flexible Greifaufgaben. Elektrische Antriebe lassen sich feiner steuern als pneumatische. Durch die exakte Regulierung der Kräfte, lassen sich auch empfindliche Bauteile sicher greifen. Außerdem bietet sich hier die Möglichkeit an – auch ohne zusätzliche Sensoren – Zustandsdaten zu extrahieren, zum Beispiel für Condition Monitoring. Durch die voranschreitende Digitalisierung und das Mooresche Gesetz werden die Controller immer günstiger, kleiner und leistungsfähiger und somit in die Komponente integriert.

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