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Getriebe

Wie Robotergetriebe dynamische Positionieraufgaben optimieren

| Autor/ Redakteur: Sebastian Finhold / Jan Vollmuth

Das Getriebe eines Roboters muss vielen unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. Die Getriebe der Baureihe SHG von Harmonic Drive sind ideal darauf eingestellt.

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Die große Hohlwelle der Harmonic-Drive-Getriebe der Baureihe SHG-2SH kann zur Durchführung von Kabeln und Versorgungsleitungen genutzt werden.
Die große Hohlwelle der Harmonic-Drive-Getriebe der Baureihe SHG-2SH kann zur Durchführung von Kabeln und Versorgungsleitungen genutzt werden.
(Bild: Harmonic Drive)

Die Robotik hat sich zu einer der Leitdisziplinen des 21. Jahrhunderts entwickelt. Während das Anforderungsprofil an Roboter kontinuierlich steigt und unter anderem Eigenschaften wie Autonomie und Mobilität in den Fokus rücken, steht die Robotik ihren Komponenten mit eigenen Ansprüchen gegenüber.

So werden vom Roboter eine hohe Dynamik und ein schnelles Anfahren der Zielposition gefordert, um beim Bauteilhandling kurze Taktzeiten zu ermöglichen. Der Roboter selbst muss daher eine kompakte Struktur, verbunden mit einem geringen Eigengewicht, aufweisen – nur so lassen sich die geforderten dynamischen Eigenschaften bereitstellen. Mit dem Ziel, Bauteile punktgenau greifen und ablegen zu können, wird zudem eine hohe Präzision beim wiederholten Anfahren von Positionen als auch eine exakte Verfolgung von Bewegungsbahnen benötigt. Allgegenwärtig ist darüber hinaus das Bestreben nach Robustheit, Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit eines Roboters.

Anforderungen an das Antriebssystem

Aus dem Anforderungsprofil des Roboters ergeben sich entsprechende Ansprüche an die Komponenten seines Antriebssystems. Insbesondere das Getriebe muss vielen unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. Gefragt sind höchste Drehmomentdichte, präzise Bewegungsübertragung, Robustheit und Zuverlässigkeit, oft auch eine große Hohlwelle sowie ein kompaktes Abtriebslager mit hoher Tragfähigkeit.

Achsen von Robotern müssen bei der Beschleunigung und Verzögerung des Roboters hohe Drehmomente übertragen. Gleichzeitig darf der Antrieb selbst nur ein geringes Eigengewicht und sehr kompakte Abmessungen aufweisen. Je weiter der Gelenkantrieb von der ersten Achse entfernt ist, desto leichter sollte er sein, denn sein Gewicht erhöht das Massenträgheitsmoment für die vorgeschalteten Achsen und reduziert somit die Dynamik sowie die Traglast des Roboters. Dabei spielt nicht nur das eigentliche Gewicht des Getriebes eine Rolle, sondern auch seine Abmessungen. Denn mit zunehmender Größe des Getriebes wächst auch das Gewicht der Strukturteile, wie der Gehäuse, überproportional. Speziell die weiter entfernten Handachsen müssen daher hohe Drehmomente bei geringem Gewicht und kleinen Abmessungen bereitstellen.

Anwendertreff IndustriegetriebeEin effizienter Antriebsstrang ist das A und O bei jeder modernen Maschine und Anlage. Welche Rolle dabei das Getriebe als mechanische Komponente im mechatronischen Gesamtsystem spielt, wie man das richtige Getriebe auswählt und wie die Integration in den Antriebsstrang effizient und fehlerfrei funktioniert, zeigt der Anwendertreff Industriegetriebe.
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