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Weiterentwickelte Tribo-Polymer-Wellgetriebe von Igus

Getriebe-Entwicklungen von Igus
Wellgetriebe im Cobot-Getriebebaukausten

Zur Hannover Messe 2021 hat Igus seine weiterentwickelten Wellgetriebe, basierend auf Tribo-Polymer-Technologie, als aktuelle Generation modularer Robolink-Antriebselemente und im Sinne günstiger Roboterarme in den Fokus gestellt: Neu ist ein Getriebebaukasten für Cobots, bei dem das vollintegrierte Tribo-Wellgetriebe – plus Motor, Absolutwert-Encoder, Kraftregelung und Controller – als Plug-and-Play-Lösung im Mittelpunkt steht.

 

» Nico Schröder, Korrespondent KEM Konstruktion, Augsburg

Inhaltsverzeichnis
1. Neuer Getriebebaukasten für Cobots
2. Fokus: Low-Cost-Automation
3. Tribo-Wellgetriebe punkten
4. Herzstück der Roboter
5. Online-Marktplatz

Der neue Getriebebaukasten für Cobots, den Igus zur Hannover Messe 2021 zeigt, soll EntwicklerInnen spannende Cobot-Ideen ermöglichen, ohne dass diese sich besondere Gedanken zur Leistungselektronik machen müssen. Er ergänzt bestehende Angebote im Bereich Low-Cost-Automation – von Getrieben über verschiedene Roboterkinematiken bis hin zur Steuerung. Der Getriebebaukasten besteht aus Tribo-Wellgetrieben in den Größen 80 und 105 mit integriertem Motorcontroller, Kraftregelungselektronik, Absolutwert-Encoder und Motor. Im Getriebe kommen Tribo-Wellgenerator und Tribo-Flexring mit Außenverzahnung sowie ein Außenläufer-Brushless-DC-Motor zum Einsatz.

Neuer Getriebebaukasten für Cobots

Auf Basis der Getriebe lässt sich mithilfe von Verbindungselementen ein individueller Roboter konstruieren – mit zusätzlichen elektronischen Komponenten auch als Cobot. Laut Alexander Mühlens, Leiter Low-Cost-Automation bei Igus, bestehen für die leichten Kunststoff-Wellgetriebe besondere Marktchancen in Robotern, die komplett unter acht Kilogramm wiegen: „Denn bei der Robotik in der Low-Cost-Automation ist neben der Traglast und einem günstigen Preis immer auch das Eigengewicht wichtig. So lassen sich leichte Roboter einfacher transportieren und effizienter auf fahrerlose Transportsysteme, auf siebten Roboterachsen oder in naher Zukunft sogar an Drohnen einsetzen.“ Das geringe Gewicht ist gerade auch beim Einsatz in Cobots ein deutlicher Pluspunkt, denn kleinere Massen bedeuten auch kleinere Kräfte bei Kollisionen. Aufgrund der elektronischen Komponenten im vollintegrierten Wellgetriebe sind MRK-Fähigkeiten möglich. Mittels Absolutwert-Encoder-Technologie können Kräfte wie auch Momente über den Motorstrom ermittelt und sicher begrenzt werden. Dafür setzt Igus auf einen Doppelencoder, bei dem eine Messung vor und hinter dem Gelenk erfolgt, um Kräfte und Drehmomente zu erkennen und darauf reagieren zu können.

Fokus: Low-Cost-Automation

Auch in einer neuen Version des Igus-Serviceroboters ReBeL sollen die neuen vollintegrierten Wellgetriebe in diesem Jahr zum Einsatz kommen. Diese Robotergeneration soll dadurch wesentlich schlanker und durch die integrierten BLDC-Motoren mit Leistungselektronik auch günstiger werden. Alexander Mühlens erläutert: „Unser Ziel ist es, den ReBeL bereits ab geringen Stückzahlen für 2900 Euro auf den Markt zu bringen. Er soll 2 kg tragen können, eine Reichweite von bis zu 650 Millimetern besitzen, sowie ein Eigengewicht von unter 10 kg und eine Mindestlaufzeit von zwei Millionen Zyklen haben.“

Low-Cost-Automation bedeute sowohl kostengünstige Einstiegspreise als auch nur so viel zu automatisieren, wie notwendig, so Mühlens, wodurch sich die Investition innerhalb weniger Monate amortisiere.

Tribo-Wellgetriebe punkten

Noch im vergangenen Jahr hat Igus seine neue Generation an Tribo-Wellgetrieben für die Bewegung an der 5. Roboterachse vorgestellt: Reibung und Verschleiß werden durch schmierfreie Tribo-Polymere optimiert. Der Einsatz von Kunststoffen ermöglicht eine kompakte Bauweise und eine kostengünstige Herstellung. Das Drygear-Wellgetriebe kann beispielsweise in der letzten Achse von Gelenkarm-, Portal- und Delta-Robotern vor verschiedenen Greifersystemen eingesetzt werden. Um beispielsweise Bewegungen an der fünften Roboterachse kostengünstig zu realisieren, hat Igus neuartige Wellgetriebe auf Basis seiner Tribo-Polymer-Technologie entwickelt. Durch schmierfreie Hochleistungskunststoffe sind diese kompakt und leicht sowie wartungsarm und langlebig.

Die Hauptbestandteile der Getriebe umfassen einen Wellgenerator und Flexring mit Außenverzahnung sowie einen gehäusefesten Außenring und ein drehbares Abtriebselement mit Innenverzahnung. Durch die Verwendung schmierfreier Hochleistungskunststoffe wird die notwendige Flexibilität bei sehr hoher Verschleißfestigkeit erreicht. Der Wellgenerator weist eine elliptische Form auf, die auf den umliegenden Flexring übertragen wird. Dabei greift die Verzahnung des Flexrings an zwei Stellen in die Innenverzahnung von Außenring und Abtriebselement. Da der Außenring zwei Zähne mehr besitzt als die anderen Bauteile, wird der Flexring bei der Rotation des Wellgenerators pro Umdrehung nur um zwei Zähne weiterbewegt.

Herzstück der Roboter

In der letzten Achse von Gelenkarm-, Portal- und Delta-Robotern übernimmt das Wellgetriebe die Aufgabe, nicht-rotationssymmetrische Objekte zu greifen und genau zu positionieren. Die aktuelle Entwicklung beruht auf der Baugröße Nema 17 – für die direkte Anbindung an einen Schrittmotor – und ist problemlos auf andere Motortypen adaptierbar. Durch Untersuchungen im Testlabor wurde die Belastbarkeit der Wellgetriebe in Versuchen ermittelt. So zeigt das Getriebe mit einer Übersetzung von 28:1 eine Lebensdauer von 1 Million Zyklen bei einer Belastung von 1,5 Nm und einer Drehzahl von 6 rpm. Im nächsten Schritt ist die Übertragung der Entwicklungsschritte auf die Baugröße Nema 23 geplant.

„Wir befähigen Konstrukteure mit unseren Low-Cost-Automation-Lösungen, kostengünstig in die Zukunft der Servicerobotik einzusteigen“, sagt Stefan Niermann, der bei Igus in der erweiterten Geschäftsführung für den Bereich Low-Cost-Automation zuständig ist. Eine besonders wichtige Rolle würden dabei eben die Getriebe, quasi als Herzstück eines jeden modernen Roboters, spielen.

Weitere Details zu den Drygear-Getrieben von Igus:
hier.pro/XeqpM

Kontakt:
Igus GmbH
Spicher Str. 1a
51147 Köln
Tel. +49 2203 9649 0
info@igus.de


Online-Marktplatz

Der neue Getriebebaukasten wird auch auf RBTX.com verfügbar sein. Auf dem Online-Marktplatz können sich Interessenten ihre Roboterkinematik mit Vision-, Safety- oder Greiferkomponenten so zusammenstellen, dass sie ihren Anforderungen und ihrem Budget entspricht.

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