Mit Zykloidgetrieben zu längerer Lebensdauer
Robuste Gelenke für Sprinter
Wie ein Leistungssportler benötigt auch ein schneller Deltaroboter robuste und gut geschmierte Gelenke. Der französische Roboterhersteller Machines Pagès stellt daher in einem Projekt von Planetengetrieben auf Zykloidgetriebe um. Dadurch bieten die Roboter in schnellen Pick&Place-Anwendungen eine deutlich gesteigerte Lebensdauer.
Im Rahmen eines aktuellen Projekts setzt Machines Pagès Zykloidgetriebe der neuen RF-P-Serie von Nabtesco ein (Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH)
Der Roboterhersteller Machines Pagès hat sich auf Systeme für den Hochgeschwindigkeitsbereich spezialisiert. Die Roboter des Unternehmens kommen in erster Linie in den Bereichen Verpackung, Medizintechnik und in der Teilefertigung zum Einsatz. Sie eignen sich nicht nur für besonders schnelle Pick&Place-Applikationen, sondern auch zum Bewegen bzw. Positionieren von Spritzgießformen oder Etagenwerkzeugen. Aktuell sind weltweit über 1.200 Systeme von Machines Pagès im Einsatz, rund die Hälfte davon im Bereich In-Mold-Labelling. Pro Jahr fertigt die Firma im Schnitt 50 Maschinen; die Export-Rate beträgt dabei rund 70 Prozent. Das Unternehmen führt alle Phasen der Produktion – von der Konstruktion über die Teilefertigung und Software-Entwicklung bis zur Montage und Betrieb – selbst durch, um seinen Kunden die höchstmögliche Produktqualität und Betriebssicherheit zu garantieren.
Die RF-P-Baureihe basiert auf den RV-Reduziergetrieben von Nabtesco mit zweistufigem Untersetzungsprinzip. (Bilder: Nabtesco Precision Europe GmbH)
6m/s bei hoher Präzision
Die hohe Leistungsfähigkeit, Präzision und Zuverlässigkeit der Lösungen von Machines Pagès zeigen beispielsweise die Delta-Roboter, die bei Pick&Plac-Anwendungen von Lebensmittelverpackungen zum Einsatz kommen. Die Arme der High-Speed-Roboter bestehen aus leichten Carbonfasern und bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von teilweise über 6m/s. Bei einer derartig hohen Dynamik sind präzise und gleichzeitig langlebige Getriebe unabdingbar. Bisher setzte der Hersteller hierzu auf Planetengetriebe. Diese bestehen aus drei grundlegenden Elementen: einem mittigen sogenannten Sonnenrad, drei oder mehr Planeten- beziehungsweise Satellitenrädern und einem Hohlrad. In einem typischen Planetengetriebe überträgt das Sonnenrad die Bewegung zu den Satelliten. Diese rollen sich dann im statischen Hohlrad ab. Die Planetenräder sind am Planetenträger montiert, der die Drehzahl dann an die Abtriebswelle überträgt. Mit Planetengetrieben sind in der Regel mit einer oder zwei Getriebestufen Untersetzungen von 3:1 bis 100:1 möglich. Indem man eine oder mehrere Vorstufen hinzufügt, lässt sich die Gesamtuntersetzung weiter erhöhen. Doch Planetengetriebe weisen einen großen Nachteil auf, der sich bei dynamischen Pick&Place-Applikationen besonders auswirkt: Ihre Lebensdauer ist sehr begrenzt. „Planetengetriebe verschleißen schnell bei diesen Anwendungen“, bestätigt Robert Losch, Vertriebsingenieur bei Nabtesco.
Nabtesco hat mit der RF-P-Serie eine Getriebebaureihe in zykloider Bauart entwickelt, die sich speziell für Anwendungen mit hohen Drehzahlen eignet. (Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH)
Zykloidgetriebe verlängern die Lebensdauer
Im Rahmen eines aktuellen Projekts setzt Machines Pagès daher Zykloidgetriebe der neuen RF-P-Serie von Nabtesco ein. Exzentergetriebe dieser Art bestehen im Wesentlichen aus vier Bauelementen: einer Antriebswelle, drei Exzenterwellen, zwei Kurvenscheiben sowie einer Abtriebswelle. In der ersten Stufe wird die Drehbewegung des Antriebs über die Eingangswelle auf die Stirnräder übertragen. Dabei reduziert sich die Drehzahl entsprechend des Untersetzungsverhältnisses von Eingangswelle zu Stirnrädern. Für die zweite Untersetzungsstufe ist an der Innenseite des Gehäuses ein Kurvenprofil entsprechend der Kurvenscheiben eingearbeitet. Das Kurvenprofil im Gehäuse weist dabei eine Vertiefung mehr auf als die Kurvenscheiben. Bolzen, die zwischen den Kurvenscheiben und dem Kurvenprofil im Gehäuse angeordnet sind, übertragen die Drehbewegung wälzend an die Abtriebswelle. Haben die Exzenterwellen eine volle Drehung durchlaufen, drehen sich die Kurvenscheiben außermittig um eine Teilung weiter. Zykloidgetriebe wie die eingesetzte RF-P-Serie kommen in der zweiten Stufe ohne Zahnräder aus. Plötzliche schockbedingte Ausfälle sind somit ausgeschlossen. Die gleichmäßige Lastverteilung innerhalb des Getriebes, eine hohe Schockabsorption und ein über Rollen hergestellter Kontakt zwischen der Zykloidscheibe und dem Gehäuse sorgen für einen besonders verschleißarmen Betrieb. „Gegenüber herkömmlichen Planetengetrieben weisen Zykloidgetriebe eine deutlich höhere Lebensdauer auf“, sagt Vertriebsingenieur Losch. Ein weiterer Vorteil gegenüber Planetengetrieben ist die Untersetzung: Da Zykloidgetriebe ohne zusätzliche Vorstufen auskommen, erlauben sie Untersetzungen von 30:1 bis über 300:1.
Durch einen Wechsel zu Zykloidgetrieben erwartet das französische Unternehmen eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer der Getriebe bei erhöhter Präzision im Dauereinsatz. (Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH)
