Robotik-Trends zur automatica 2023

Fragen: Nico Schröder, Korrespondent KEM Konstruktion, Augsburg

Inhaltsverzeichnis

1. Sichere Robotik im Fokus
2. Neue Getriebeentwicklungen
3. Nachhaltige und flexible Automationslösungen

KEM Konstruktion: Welche Robotik-Entwicklungen zeigen Sie auf der automatica 2023 und welchen technologischen Anforderungen des Marktes „Automation und Robotik“ entsprechen Sie damit?

Dr. Peter Kremer (ACE): Wer schnell fährt, braucht gute Bremsen – dementsprechend kommen wir mit unseren Lösungen im Bereich der Dämpfungs- und Sicherheitstechnik den größer werdenden Anforderungen in der Automatisierung und Robotik nach. Wer unseren Stand in München besucht, bekommt neben den Standardkomponenten aus unserem Katalogprogramm viele Sonderlösungen gezeigt, für deren Stärke ACE bekannt ist.

Das beginnt in Form unserer Crash-Dämpfer aus Aluminium oder Stahl sowie den Festkörperdämpfern aus Kunststoffen namens TUBUS TI. Damit stehen reversible und irreversible Sicherheitsprodukte zur Verfügung, die extra leicht und somit Energie sparend sind. Viele Kunden setzen sie bereits als so effektiven wie ökonomischen Endlagenschutz für teures lineartechnisches Equipment ein. Unser Programm endet noch lange nicht bei reinraumtauglichen Versionen hydraulischer Klein- und Industriestoßdämpfer aus Edelstahl, die wir zum Beispiel für fotolithografische Sondermaschinen in der Halbleiterindustrie kundenspezifisch in Kleinserien auslegen, testen und nach Maß fertigen.

Denn dazwischen lässt sich in Halle 5 auf Stand 518 bei ACE das breite Spektrum unserer Maschinenelemente entdecken. Das leistet, wie etwa Industriegasfedern und hydraulische Bremszylinder, wichtige Beiträge zur stromlosen Geschwindigkeitsregulierung und Steuerung im industriellen Umfeld. Oder es entkoppelt, beispielsweise unsere Drahtseilfedern und Gummi-Metall-Isolatoren, Bauteile oder ganze Konstruktionen von störenden Schwingungen und Vibrationen, sodass Automatisierung rund und störungsfrei läuft. Das Ganze geht einher mit einer singulären Kombination aus digitalen und persönlichen Dienstleistungen.

Sichere Robotik im Fokus

Bernd Kees (mayr): Roboterarme dürfen nach Ausschalten des Stroms, bei Stromausfall oder Not-Halt nicht unkontrolliert absinken oder abstürzen. Für die nötige Sicherheit sorgen unsere schlanken, leichtbauenden Roboterbremsen, die wir auf der automatica 2023 zeigen. Mit der ROBA-Servostop-Baureihe haben wir Federdruckbremsen für Servomotoren entwickelt, die speziell an die hohen Anforderungen der Robotik angepasst sind – nicht nur in der Industrie, sondern zum Beispiel auch für die Medizintechnik. mayr Antriebstechnik kann dafür auf über 20 Jahre Erfahrung aus der Zusammenarbeit mit renommierten Forschungseinrichtungen zurückgreifen. Der neue Standardbaukasten, der jetzt auch die Hohlwellen-Ausführungen umfasst, schafft dabei nicht nur ein hohes Maß an Flexibilität für die verschiedenen Einbausituationen. Für Anwender bedeutet das auch einen leichten und unkomplizierten Zugang zu Bremsen und einen schnellen Überblick über einzelne Lösungen.

Wir liefern auch den Zugang zu den für die Auslegung und die Auswahl notwendigen Daten wie die Definition der Bremsmomente, Schaltzeiten, Massenträgheiten, Reibarbeiten bei Not-Stopp, die Anzahl zulässiger Not-Stopps bei verschiedenen Anwendungsbedingungen oder auch Informationen zur geometrischen Anbindung. Das sorgt für gute Orientierung. Unsere Sicherheitsbremsen erfüllen damit nicht nur alle Marktanforderungen – Schlagworte sind zum Beispiel: Energiesparen, einfache Integrierbarkeit oder intelligentes Monitoring – sondern sind in der Praxis auch einfach zu handhaben.

Daniel Obladen (Nabtesco): Nabtesco ist der weltweit größte Hersteller von Präzisionsgetrieben in zykloider Bauart, seit mehr als 35 Jahren Partner der Robotik und mit einem Marktanteil von über 60 % Weltmarktführer im Bereich Robotergetriebe. Wir wissen, was der Kunde braucht und entwickeln unser Automationsportfolio kontinuierlich weiter. Neuestes Beispiel ist das Neco HT-900, eine weitere Baugröße unserer erfolgreichen High-Torque-Serie Neco HT. Diese hochpräzisen und robusten Schwerlastgetriebe sind modular aufgebaut. Das gewährleistet hohe Wirtschaftlichkeit sowie Verfügbarkeit und ist einzigartig im Bereich großer Präzisionsgetriebe. Mit dem Neco HT-900 – dem übrigens weltweit größten Plug-and-Play-Präzisionsgetriebe – profitieren davon nun auch Anwendungen mit sehr großen Drehmomenten bis zu 9.000 Nm.

Für Kunden aus der Robotik haben wir unsere Zeta-Serie im Gepäck. Dabei handelt es sich um modulare Voll- und Hohlwellengetriebe, die speziell für den Einsatz in Robotergroßserien entwickelt wurden. Sie bieten eine bis zu 20 % höhere Biege- und Torsionssteifigkeit als bisherige Robotergetriebe. Das garantiert ein Höchstmaß an Präzision und eröffnet neue Möglichkeiten, unter anderem für die Bereiche Laserbearbeitung, Schweißen, Bedruckung und Zerspanung.

Neue Getriebeentwicklungen

Natürlich setzen wir uns auch intensiv mit Themen wie Digitalisierung, Energieeffizienz, Downsizing sowie Hybridisierung auseinander und haben bereits mehrere Projekte erfolgreich gestartet. Beispiele sind hier Condition Monitoring mittels digitalem Getriebe-Zwilling und die weltweit erste rein elektromechanische Lenk- und Antriebslösung (CV-EPS Plattform), die unter anderem im Bereich autonomes Fahren zum Einsatz kommt. Apropos Mobilität: Auf der automatica zeigen wir neben unseren Getrieben auch eine vollintegrierte und dezentrale Antriebseinheit mit Mecanum-Rad, die höchste Präzision mit maximaler Robustheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit verbindet – eine ideale Lösung für fahrerlose Transportsysteme. Besuchen Sie uns an unserem Stand 311 in Halle B6.

Sascha Saumer (Neugart): Den kontinuierlich steigenden Anforderungen im Maschinenbau begegnen innovative Getriebehersteller mit immer neuen Modellen und Varianten. Deshalb unterstützen digitale Tools und Services Konstrukteure wie Anwender wirkungsvoll dabei, diese Fülle an getriebetechnischen Möglichkeiten zu bewältigen. Wie genau das funktioniert, das zeigt zum Beispiel die Berechnungssoftware Neugart Calculation Program (NCP).

In der neuen Version NCP 4.3 wurde die Perfomance des NCP durch eine verbesserte Mehrkernnutzung des Prozessors erhöht. Vor allem aber bietet die bewährte Software ab Mai 2023 viele zusätzliche Features und Optimierungen – von A wie Abgleich bis Z wie Zahnstangenantrieb. Um die jeweils optimale anwendungsspezifische Motor-Getriebe-Kombination zu bestimmen beziehungsweise auszuwählen, lassen sich im NCP komplexe Lastverläufe im Antriebsstrang berechnen. Die Motorauslegung erfolgt praxisgerecht anhand ihrer Kennlinien mit grafischer Auswertung. Durch die erweiterte Datenbank stehen in NCP rund 19.000 unterschiedliche Motoren zur Verfügung. Die Auswahl umfasst dabei nicht nur Servo-, sondern auch Schrittmotoren. Zudem werden in der neuen Version alle zu den NGV-Getrieben passenden Neugart-Räder für die Applikation Fahrantrieb berücksichtigt.

Wie nicht zuletzt das NCP zeigt, schafft Digitalisierung auch im Maschinenbau immer neue Möglichkeiten. Trotzdem setzt Neugart weiterhin ganz bewusst nicht nur auf Algorithmen und smarte Software: Eine intensive persönliche Beratung ist auf dem Weg zur besten Antriebslösung mindestens ebenso wichtig und in den allermeisten Fällen sogar unverzichtbar. Darüber hinaus unterstützt Neugart Konstrukteurinnen und Konstrukteure bei ihrer Arbeit durch Vor-Ort-Schulungen, Workshops und Webinare.

Dr. Kurt Schmalz (Schmalz): Unser Highlight ist das Schmalz Solution Kit. Mit dem Lösungspaket, das Hard- und Software vereint, wollen wir das Zusammenspiel von Greifer, Roboter, Kamera und Pick-Software perfektionieren. Wie gut uns das gelingt, belegt der Pick Accelerator. In dieser Roboterzelle schaffen zwei SCARA-Roboter quasi Hand in Hand rekordverdächtige 2.700 Picks pro Stunde.

Herzstück des Kits ist das Operating System ivOS. Dieses Betriebssystem ist speziell für den Griff in die Kiste. Wir haben es offen gestaltet, um eine flexible Plattform für jede Bin-Picking-Herausforderung anbieten zu können. Das System ist mit vielen Robotern kompatibel und lässt sich jederzeit mit Sensoren oder neuen Pick-Software-Modulen erweitern oder anpassen. Die Roboterzelle kann so beispielsweise an kundenspezifische Anforderungen und neue Werkstücke adaptiert werden. Wir sehen im ivOS den Schlüssel des effizienten Greifens und Vereinzelns mit Robotern. Das Solution Kit haben wir speziell für Maschinenbauer und Integratoren entwickelt. Daher liefern wir es mit einem Engineering-Komplettpaket, das CAD-Daten, Schaltpläne, technische Auslegungen und vieles mehr beinhaltet. So unterstützen wir sie beim Aufbau, der Programmierung und Inbetriebnahme ihrer Roboterzellen. Das Kit ist Plug-and-work-fähig, die Integration verschiedener Schnittstellen ermöglicht die Kommunikation zu Warehouse-Management-Systemen und zu verschiedenen Protokollen, um beispielsweise Daten in Echtzeit auszutauschen.

Nachhaltige und flexible Automationslösungen

Darüber hinaus zeigen wir Lösungen für die nachhaltige Automation. Mit dem Bundle aus elektrischem Vakuum-Erzeuger GCPi und dem Belüftungsventil LQE schaffen wir eine Alternative zu druckluftbasierten Systemen, die den Energieverbrauch reduzieren und auch dann noch funktionieren, wenn keine oder zu wenig Druckluft zur Verfügung steht.

Rainer Hertle (SPN Schwaben Präzision): Unsere Kompetenz für Automatisierungs- und Robotik-Lösungen sind hohe Dynamik, robuste Technik, verschleißfreie Oberflächen und kompakte Bauformen, die exakt auf die Anforderungen der Kunden ausgelegt sind. Durch die gegebene Steifigkeit unserer Getriebe, ist eine genaue und präzise Positionierung, gute Wiederholbarkeit und flexible Anbindung gegeben.

Auf der diesjährigen Automatica zeigen wir zum Beispiel eine Roboterhandachse, die für die letzten drei Achsen eines Knickarmroboters entwickelt wurde. Mit der besonderen „Gelenkigkeit“ des Roboterhandgelenks kann das Einsatzspektrum von Roboterarmen deutlich erweitert werden. Der Getriebeeingang des Gelenks besteht dabei aus drei Antriebswellen, die sich direkt mit dem Motor verbinden lassen.

Da sich schon geringe Vibrationen oder Gleichlaufschwankungen auf die Qualität der Fertigung auswirken können, wurden die einzelnen Getriebestufen so konstruiert, dass sie sich spielfrei justieren lassen. Wesentlich für die Anforderungen an die Antriebskonstruktion war hier die Planung einer Hohlwelle. Diese ist mit einem Durchmesser von 70 mm so dimensioniert, dass die relevanten Medien ohne Aufwand zum Getriebeausgang geführt werden. Ein weiteres kundenspezifisches Exponat auf dem SPN-Stand ist die Hub-Schwenk-Einheit, die sehr schnelle Taktzeiten bei hoher Wiederholgenauigkeit realisiert. Das Getriebe ist in besonderer Weise dazu geeignet, leichte oder klein dimensionierte Bauteile von der Ausgangsposition hin zu ihrem festgelegten Bestimmungsort zu transportieren. Bei der Getriebeentwicklung wurde darauf geachtet, dass sie die vorgesehene Transportstrecke mit einem Minimum an Zeit und einem Maximum an Sicherheit und Präzision bewältigt werden kann.

• • www.ace-ace.de
  • www.mayr.com
  • www.nabtesco.de
  • www.neugart.com
  • www.schmalz.com
  • www.spn-drive.de

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• SPN Schwaben Präzision Fritz
• Neugart GmbH
• Nabtesco Precision Europe GmbH
• Chr. Mayr GmbH + Co. KG
• ACE Stoßdämpfer GmbH