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antriebstechnik 11/2018

antriebstechnik 11/2018

Generation Cobot

Generation Cobot Sumitomo Drive Technologies entwickelt sich vom Getriebehersteller zum Antriebspartner Vorbei – so scheint es – ist die Zeit der automotivegeprägten Robotik, in der es vor allem um die spezialisierte Ausführung einer einzigen Bewegung in einem eingeschränkten Arbeitsbereich ging. Heute erfordert das neue Verständnis neue Realisierungswege – vor allem hinsichtlich der Software und Sicherheit. Einfach zu integrierende Lösungen für die restlichen Komponenten sind daher mehr denn je gefragt – weshalb sich Sumitomo Drive Technologies für den Robotikmarkt strategisch neu aufstellt. Philipp Meinhardt ist Head of Marketing Communications bei der Sumitomo (SHI) Cyclo Drive Germany GmbH in Markt Indersdorf Es geht um weit mehr, als mit bloßer Automation Fabriken schneller und kostenoptimierter zu machen. Wer heute von kollaborierenden Robotern spricht, der hat eben nicht mehr zwingend vor Augen, wie sich die menschliche Arbeitskraft am besten durch einen Roboter substituieren lässt. Kollaborierende Ansätze verfolgen einen ganz anderen Ansatz. Es geht um das gemeinsame Handeln von Mensch und Maschine. Wohin die Reise gehen kann, ließ sich z. B. auf der Hannover Messe 2018 eindrucksvoll erleben. Eine Reihe von Start-Up-Unternehmen zeigten der Fachwelt sowie den großen etablierten Roboterherstellern eindrucksvoll, welche richtungsweisenden Möglichkeiten sich mit Cobots ergeben und was die Mitarbeiter im Shop Floor davon haben. Die Erwartungen sind anders geworden Das wirklich Spannende dabei: Cobots sind ohne massive Schutzeinrichtungen aktiv. Dem Namen im engeren Sinne wirklich folgend, sind diese Lösungen so konzipiert, dass die Zusammenarbeit mit dem Menschen ausdrücklich gefragt ist. Es geht darum, Robotersysteme in die Produktionshallen zu bringen, die den Menschen unterstützen. Dafür müssen sie flexibel ein­ setzbar sein, eine intuitiv nutzbare Steuerung mitbringen und vor allem auch die Sicherheit im Umgang gewährleisten – ohne dabei hinter dem Zaun zu verschwinden. Dieser Mehrklang an Anforderungen schlägt sich aktuell nieder in einer veränderten Erwartungshaltung der Hersteller an ihre Lieferanten. Eine der wesentlichsten Entwicklungen ist hierbei die Abkehr von der Komponentensicht zu Gunsten von Systemen. Die Hersteller moderner Cobots verfügen dabei über ein Selbstverständnis, das geprägt ist von neuen Ideen der Nutzung. Dafür ist Usability entscheidend – was sich z. B. wiederfindet in einer dreidimensional visualisierten Mensch-Maschine-Schnittstelle, damit auch ungelernte Kräfte mit den komplexen Automatisierungssystemen umgehen können. Diese Ausrichtung bringt es mit sich, dass die neuen Roboter-Unternehmen andere Entwicklungsschwerpunkte verfolgen. War die Vergangenheit davon bestimmt, die für Roboter passenden Komponenten – häufig auch zusammen mit den Herstellern – zu spezifizieren und kombinieren, geht der Trend heute klar in Richtung System. Folglich liegt das Augenmerk bei der Antriebstechnik nicht mehr auf hochspezialisierten Robotergetrieben, sondern auf der gesamten Achse. Sie hat möglichst leicht und kompakt zu sein, damit sie in die kleinen Cobots passt. Aus dieser Erwartungshaltung heraus, hat sich Sumitomo Drive Technologies mit dem Kauf des italienischen Antriebsherstellers Lafert zukunftsgerichtet verstärkt. Hierbei ergänzen sich die präzisen Well- oder Zykloid getriebe mit ihren hohen Drehmomenten und kaum zu übertreffenden Überlastverhalten ideal mit der Kompetenz von Lafert bei Servomotoren und Servoregler. Neue Antriebe schaffen Erlebnisse Das Ziel soll in Zukunft aber nicht darin bestehen, das bestehende Produktprogramm 01 Eine große Hohlwelle, sowie eine hohe Verdrehsteifigkeit durch breite zylindrische Verzahnung sind ebenso Schlüsselanforderungen wie ein hohes Drehmoment durch die Kombination von Zykloid- und Wellgetriebe 14 antriebstechnik 11/2018

MAGAZIN lediglich miteinander zu kombinieren, sondern gemeinsam neue mechatronische Lösungen zu entwickeln. „Wellund Zykloidgetriebe verlieren in der Einzelbetrachtung an Relevanz – auch weil die Präzision allein kein wirkliches Unterscheidungskriterium mehr darstellt. Es geht stattdessen um Grundanforderungen, die ein kompletter Antriebsstrang in der Robotik erfüllen muss“, macht Martin Pointner, Global Business Development Manager Robotics bei Sumitomo Drive Technologies, klar. Dazu zählen neben der Kompaktheit auch Fragen zur Lärm- und Wärmeentwicklung. Diese beiden Aspekte resultieren aus der Inter aktion mit dem Menschen. Niemand ist schließlich damit geholfen, z. B. in einem Testlabor Helfer auf dem Tisch stehen zu haben, die mehr Krach erzeugen, als dass sie die Arbeit erleichtern. Spezielle Verzahnungsberechnungen und das zykloide Wirkprinzip der Getriebe bieten hier in puncto Geräuschentwicklung hörbare Vorteile. Ebenfalls in den Bereich der Ergonomie und Arbeitssicherheit fällt die Wärmeentwicklung. Es gehört zum Sinn und Zweck von Cobots, vom Nutzer regelmäßig angefasst und geführt zu werden. Folglich ist jede Temperatur, die als unangenehm empfunden wird, inakzeptabel. „Konventionelle Roboter erreichen in Antriebsnähe schnell 50 °C. In einer Industriehalle stört das aufgrund der herrschenden Distanz niemanden“, meint Pointner. Cobots hingegen müssen kühler bleiben – was gerade angesichts der geforderten Leistungsdichte der Antriebe sofort Fragen der thermischen 02 Die E-Cyclo Getriebeserie und die Akquisition von Lafert sind Basis für die Entwicklung von Servoantriebsstranglösungen Verluste aufwirft. Diese sind am besten mit hoher Effizienz in den Griff zu bekommen. Sumitomo Drive Technologies setzt deshalb neue Werkstoffe, optimierte Schmierungen sowie effektive Wärmeableitungen ein, um die Oberflächentemperaturen in den Antriebsbereichen zu senken. „Die Erwartungshaltung an Komplettsysteme ist hoch“, unterstreicht Martin Pointner mit Blick darauf, dass es bei der Entwicklung neuer Antriebssysteme für Cobots auch um die „User Experience“ geht. Dieses Nutzererlebnis findet sich z. B. wieder in einer reduzierten Komponentenzahl als Ergebnis vollintegrierter Lösungen. Bei der Elektromechanik kann z. B. auf die bekannten Flansche zwischen Getriebe und Motor verzichtet werden. Ähnliches gilt für mechanische Schnittstellen und die Anzahl an Lager. Auch einteilige Wellen leisten ihren Beitrag, Roboterantriebe kompakter und weniger komplex zu bauen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Antriebe lassen sich mit einem integrierten Ansatz kleiner konstruieren und sie arbeiten auch noch mit höherer Verfügbarkeit, da die abnehmende Komponentenanzahl positive Auswirkung auf die MTBF-Kennzahlen hat. Diese Aussage gewinnt weiter an Bedeutung, weil die rein elektromechanische Kombination aus Getriebe, Motor und Encoder nicht mehr für kollaborierende Roboter ausreicht. Die sensible Mensch- Maschine-Interaktion erfordert bekanntermaßen deutlich mehr Sensorik für Positio- nen und Drehmomente. Dahinter steht das Ziel, die auftretenden Kräfte an den Achsen und Gelenken des Roboters verlässlich messen zu können. Nur so können Menschen mit dem Roboter komfortabel und sicher interagieren – was einen entsprechenden Verkabelungsaufwand zur Folge hat. Da diese Kabel aus Gründen der Betriebssicherheit und Ergonomie nicht an der Außenseite des Roboters entlanggeführt werden können, ist die Verlegung im Inneren notwendig. Hohlwellen bilden dafür eine wichtige Durchführungsmöglichkeit. Beim neuen ECY Getriebe von Sumitomo ist diese vergleichsweise groß, um viel Raum für das Durchführen zu bieten. Die großflächige Kraftübertragung bei dieser vor allem für die Robotik entwickelten Getriebebaureihe erfolgt über ein doppeltes Wellgetriebe mit zykloider Zahnform. Dies garantiert höhere Momente, höhere Steifigkeit und maximale Lebensdauer. Neue Werkstoffe am Start „Wir haben verstanden, dass Gesamtlösungen für den Antriebsstrang benötigt werden und wir die einzelnen Elemente des Antriebsstranges beherrschen müssen“, fasst Akira Yamamoto, Leiter des globalen Entwicklungszentrums von Sumitomo Drive Technologies, zusammen. Dafür gelte es auf Grundlage der Mechatronik, auch klassische Werkstoffe wie Stahl auf den Prüfstand zu stellen. Moderne Hochleistungskunststoffe haben hingegen echtes Potenzial, die Antriebstechnik weiter zu revolutionieren. Fotos: Aufmacher: Fotolia; 01 + 02: Sumitomo www.sumitomodrive.com DER ANTRIEB Sicher. Flexibel. International. ab jetzt in Halle 3A Stand 465 DAS GETRIEBE Starke Lagerung Geräuscharmer Lauf DER MOTOR Hohe Effizienz Weltweite Standards DER UMRICHTER Kompakte Bauform Einfache Inbetriebnahme Getriebebau NORD GmbH & Co. KG | Fon +49 4532 289-0 | info@nord.com nord.com

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