Miniaturgelenke sorgen für präzise Mikromontagesysteme

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Harmonic Drive SE

Im Gelenkarm integrierte Kabelführung schränkt Bewegungsfreiheit nicht ein

In den Gelenken des MGA wurde eine robuste integrierte Kabeldurchführung mit Starflex-Kabeln realisiert, die so ausgeführt ist, dass sie die Bewegungsfreiheit des Gelenkarms nicht einschränkt. Das Gelenkmodul ermöglicht mit seinem Drehwinkel von –135 bis 135° sehr flexible Bewegungsabläufe. Zusätzlich ermöglicht ein in das Harmonic-Drive-Getriebe integrierter mechanischer Endanschlag, dass die Kabel keinen Schaden nehmen können und die Eigensicherheit des Systems gewährleistet ist.

Um den Miniaturgelenkarm in innovativen Anwendungen der Mikrohandhabungstechnik erfolgreich einsetzen zu können, soll das System jedoch nicht nur eine miniaturisierte Baugröße bei größtmöglicher Flexibilität aufweisen, sondern vor allem präzise und spielfreie Bewegungsabläufe ermöglichen. Hohe Wiederholgenauigkeit und Präzision bei der Bewegungsübertragung stehen an oberster Stelle. Der Einsatz des spielfreien Harmonic-Drive-Getriebes spielt in den Robotergelenken eine zentrale Rolle.

Präzisionsgetriebe mit nur drei Komponenten

Diese Getriebe zeichnen sich dadurch aus, dass sie mit nur drei Komponenten ein leistungsfähiges, spielfreies, hoch untersetzendes Präzisionsgetriebe ermöglichen. Der elliptische Wave-Generator als antreibendes Teil verformt über das Wave-Generator-Kugellager den Flexspline, der sich in den gegenüberliegenden Bereichen der großen Ellipsenachsen mit dem innenverzahnten Circular Spline im Eingriff befindet. Beim Drehen des Wave-Generators verlagert sich mit der Hauptachse der Ellipse auch der Zahneingriffsbereich. Weil der Flexspline zwei Zähne weniger hat als der Circular Spline, ergibt sich nach einer Umdrehung des Wave-Generators zwischen Flexspline und Circular Spline ein Versatz von zwei Zähnen.

Die Relativbewegungen der Zähne beschränken sich fast ausschließlich auf radiale Bewegungen mit geringer Gleitgeschwindigkeit, auch bei hohen Drehzahlen. Der Zahnverschleiß ist deshalb vernachlässigbar, mit der Folge, dass es keine Spielzunahme während der Lebensdauer des Getriebes gibt.

Inzwischen sind zahlreiche Harmonic-Drive-Getriebe in den angetriebenen Miniaturrobotergelenken in verschiedensten Konfigurationen erfolgreich im Einsatz. Waren die ersten Anwendungen des Miniaturgelenkarms MGA noch im Bereich von Forschungseinrichtungen und Laboren angesiedelt, beginnt das System in praktischen Serienfertigungen der industriellen Mikromontagetechnik Fuß zu fassen.

Systeme wie der Miniaturgelenkarm werden immer wichtiger

Von den wenigen Großserienherstellern abgesehen, beginnen die mikro- und feinwerktechnischen Lösungen aus den Forschungseinrichtungen den Weg in die praktische Anwendung zu finden und zu einem Innovationsmotor der Industrie zu werden: Mehr als die Hälfte aller technischen Neuerungen entstehen heute in der Mikro- und Nanowelt. Systemen wie dem Miniaturgelenkarm, die eine miniaturisierte Produktion bei höchsten Genauigkeitsanforderungen ermöglichen, wird in der Zukunft eine entscheidende Bedeutung zukommen.

* Irmgard Fetzer ist Leiterin des Vertriebsbürs Südwest der Harmonic Drive AG

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