Wie ein Leistungssportler benötigt auch ein schneller Deltaroboter robuste und „gut geschmierte“ Gelenke. Der französische Roboterhersteller Machines Pagès mit Hauptsitz in Foncine-le-Haut setzt daher auf die Getriebeköpfe der neuen RF-P-Serie von Nabtesco. Die Vorteile der Zykloidgetriebe kommen hierbei voll zur Geltung.
Machines Pagès ist ein auf Robotersystemen für den Hochgeschwindigkeitsbereich spezialisierter Hersteller. Die Roboter kommen in erster Linie in den Bereichen Verpackung und Medizintechnik sowie in der Teilefertigung zum Einsatz. Sie eignen sich nicht nur für besonders schnelle Pick-and-Place-Applikationen, sondern auch zum Bewegen bzw. Positionieren von Spritzgießformen oder Etagenwerkzeugen. Derzeit befinden sich weltweit über 1.200 Systeme von Machines Pagès im Einsatz, rund die Hälfte davon im IML-Bereich. Das Unternehmen führt alle Phasen der Produktion von der Konstruktion über die Teilefertigung und Softwareentwicklung bis hin zur Montage und Inbetriebnahme durch, um seinen Kunden die höchstmögliche Produktqualität und Betriebssicherheit zu garantieren.
Sechs Meter pro Sekunde bei hoher Präzision
Die Delta-Roboter, die im Bereich Pick and Place von Lebensmittelverpackungen zum Einsatz kommen, überzeugen durch hohe Leistungsfähigkeit, Präzision und Zuverlässigkeit. Die Arme der Highspeed-Roboter bestehen aus leichten Carbonfasern und bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von teilweise über sechs Metern pro Sekunde. Bei einer derart hohen Dynamik sind präzise und gleichzeitig langlebige Getriebe unabdingbar. Bisher setzte man dabei auf Planetengetriebe. Sie haben allerdings einen großen Nachteil, der sich insbesondere bei dynamischen Pick-&-Place-Applikationen auswirkt: Ihre Lebensdauer ist sehr begrenzt. „Planetengetriebe verschleißen bei diesen Anwendungen schnell“, sagt Marcus Löw, Vertriebsdirektor bei Nabtesco.
Marcus Löw
„Durch den Wechsel zu Zykloidgetrieben erwartet Machines Pagès eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer der Getriebe bei erhöhter Präzision im Dauereinsatz. Somit ließen sich auch die Wartungsintervalle der Roboter verlängern und damit die Instandhaltungskosten reduzieren, fasst Marcus Löw, Vertriebsdirektor bei Nabtesco Precision Europe GmbH, zusammen.
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 dem Untersetzungsverhältnis von Eingangswelle zu Stirnrädern. Für die zweite Untersetzungsstufe ist an der Innenseite des Gehäuses ein Kurvenprofil entsprechend den 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.
Die Zykloidgetriebe der RF-P-Getriebebaureihe wurden speziell für Anwendungen mit hohen Drehzahlen konzipiert. (Bild: Nabtesco)
Zykloidgetriebe wie die der RF-P-Serie von Nabtesco 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“, betont Marcus Löw. Ein weiterer Vorteil gegenüber Planetengetrieben ist die Untersetzung: Da Zykloidgetriebe ohne zusätzliche Vorstufen auskommen, erlauben sie Untersetzungen von 30 : 1 bis über 300 : 1.
Einbausätze sollen Planetengetriebe ersetzen
Die neue RF-P-Baureihe basiert auf den RV-Reduziergetrieben von Nabtesco mit zweistufigem Untersetzungsprinzip und ist speziell für den Einsatz in Armachsen von Delta- und Scara-Robotern konzipiert. Die Getriebe bieten hohe Abtriebsgeschwindigkeiten von bis zu 200 min-1 und kommen dank ihrer kompakten Ausmaße mit geringem Bauraum aus. Ihre Konstruktion sorgt für ein sehr gutes Getriebeverhalten hinsichtlich der Dynamik sowie für eine hohe Wiederhohl- und Bahngenauigkeit – auch bei sehr schnellen und abrupten Bewegungen, wie sie bei Pick-&-Place-Anwendungen in der modernen Automatisierung üblich sind. Diese Genauigkeit können diese Getriebe auch über eine längere Zeit im Betrieb aufrechterhalten – ein entscheidender Vorteil gegenüber Planetengetrieben, bei denen im Lauf der Lebenszeit auch eine erhebliche Spielzunahme zu beobachten ist.
Die Getriebe kommen dank ihrer kompakten Ausmaße mit geringem Bauraum aus. (Bild: Nabtesco)
Nabtesco bietet die Einbausätze in verschiedenen Ausführungen, RF-19P und RF-32P, an. Sie halten selbst hohen Schockbelastungen von bis zu 570 bzw. 960 Nm stand. Dies entspricht dem Dreifachen ihres zulässigen Nennmoments. Die RF-19-P-Variante stellt eine Erweiterung der RF-32P-Getriebe dar und ist auf geringere Drehmomente zugeschnitten. In sehr schnellen Robotern für Handlingaufgaben mit besonders kleinen Teilen (beispielsweise beim Verpacken von Kleinstteilen und Blisterverpackungen) wäre die 32-P-Ausführung überdimensioniert. Die Zykloidgetriebe der RF-P-Serie sind bei Machines Pagès seit einigen Monaten erfolgreich im Einsatz und das französische Unternehmen erwägt, mittelfristig durchgehend auf Zykloidgetriebe von Nabtesco umzusteigen.
