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Cyclo-Getriebe geben Positioniereinheiten neuen Dreh

Cyclo-Getriebe geben Positioniereinheiten neuen Dreh

Cyclo-Getriebe geben Positioniereinheiten neuen Dreh

Mit Drehkipptischen lassen sich Werkstücke dreidimensional für eine Bearbeitung wie Schneiden oder Schweißen in Position bringen. Die neuen Kompaktpositionierer von Yaskawa sind vor allem für den Einsatz in der Automobilindustrie konzipiert und mit Fine-Cyclo-Präzisionsgetrieben von Sumitomo ausgerüstet. Präzision und Wiederholgenauigkeit sind gefordert.

Cyclo-Getriebe geben Positioniereinheiten neuen Dreh

Bild: Sumitomo

Ein Auspuff ist heute schon lange kein einfacher Auspuff mehr. Die Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen sind vielmehr akustisch optimiert und schmiegen sich dabei mit ihrer filigranen Formgebung auch noch geschmeidig an den Unterboden an. Darf es hinter dem Steuer der sportlich satte Sound sein oder freut sich der Fahrgast mehr über das fast lautlose Dahingleiten? Schalldämpfer sorgen jedenfalls in beiden Fällen für den gewünschten Klang – und dieses Dank ausgefeilter Strömungs- und Schallführung. Diese hohen Ansprüche an Funktion und Form von Abgasanlagen moderner Fahrzeuge lassen erahnen, dass die Messlatte bei der Fertigungsgenauigkeit komplexer Teile mit immer ausgeklügelten Geometrien hoch liegt.

Mehr Fahrkomfort

Schalenschalldämpfer sowie Katalysatoren sind zwei typische Komponenten, die Automobilzulieferer in Roboterschweißanlagen von Yaskawa herstellen. Sind die beiden Schalldämpferhalbschalen in einem Tiefziehprozess aus einem Blechwerkstück in Form gebracht, geht es anschließend darum, sie mit exakt geführten Schweißnähten unterbrechungsfrei zu verbinden. Wesentliches Kennzeichen dieses Fertigungsschrittes ist ein koordinierter, dreidimensionaler Mehrachsverbund aus den sechs bis sieben Achsen eines Knickarmroboters und den zwei Achsen des Drehkipptisches.

Cyclo-Getriebe geben Positioniereinheiten neuen Dreh

Während der Roboter – ausgerüstet mit Fine-Cyclo-Getrieben – mit seinen bekannten Freiheitsgraden die Schweißeinheit auf die Bahn bringt, stellt der Kompaktpositionierer die vorher von einem Werker eingespannten Bauteile optimal zum Schweißkopf (Bild: Sumitomo)

Präzision auf Dauer

Während der Roboter –  ebenfalls ausgerüstet mit Fine-Cyclo-Getrieben – mit seinen bekannten Freiheitsgraden die Schweißeinheit auf die Bahn bringt, stellt der Kompaktpositionierer die vorher von einem Werker eingespannten Bauteile optimal zum Schweißkopf. Die Toleranz bei der Wiederholgenauigkeit liegt hier bei unter fünf Hundertstel Millimeter – und dieses über einen Betriebszeitraum von mindestens 15 Jahren hinweg. „Spätestens jetzt wird klar, dass unsere Getriebe eine ganz wichtige Rolle einnehmen“, berichtet Nils Zieglgänsberger, Bereichsleiter Business Development bei Sumitomo Drive Technologies in Markt Indersdorf. Die spielfreie Präzision auf der Langstrecke ist deshalb notwendig, weil bei KFZ-Modellzyklen von etwa sieben Jahren nochmal der gleiche Zeitraum für die Ersatzteilversorgung hinzukommt.
Bei der neuen TR-Generation ist es Yaskawa gelungen, die Zwei-Achs-Antriebe abseits der gebotenen Präzision auch noch kompakter zu realisieren. Im Vergleich zur Vorgängergeneration konnte der Robotikspezialist bei der horizontalen Servoachse für die Kippbewegung auf eine Zahnkranzwischenstufe verzichten, weil das Cycloidgetriebe der Serie UA im Direktanbau das notwendige Drehmoment mit hoher Kippsteifigkeit zur Verfügung stellt. Die kompakten Präzisionsgetriebe mit Stirnradvorstufe arbeiten mit besonders hohen Übersetzungen und können damit auch große Massenträgheiten exakt wie spielfrei ausregeln. Kons­truktiv hat Sumitomo Drive Technologies die UA-Serie für höchste Anforderungen an Präzision und Übertragungsgenauigkeit konzipiert.
Die Einheiten gewährleisten maximale Positionier- und Bahngenauigkeit auch bei den hohen dynamischen Wechsellasten, die auf die Yaskawa-Einheiten wirken. Die Tragkraft der beiden ersten marktreifen TR-Typen ist aktuell mit 750 und 1 000 kg gegeben. Wie hoch die genauen Lasten in der Praxis sein können, hängt nach Auskunft von Dietmar W. Guttroff, Vertriebsleiter für das europäische Systemgeschäft bei Yaskawa in Allershausen, davon ab, wie weit die Werkstücke außerhalb der Mitte der Planscheibe mit ihrem Durchmesser von einem Meter fixiert sind. „Bis zu 400 mm können Teile außermittig platziert werden, ohne dabei an Dynamik oder Präzision zu verlieren.“ Als Antrieb für die Drehachse des Plantisches greift Yaskawa ebenfalls zu einem Sumitomo Cyloid Getriebe – und zwar in Hohlwellenausführung. Das Fine-Cyclo- Getriebe, Typ C in Baugröße 55 verfügt über einen Hohlwellendurchmesser von knapp 100 mm. „Damit steht ausreichend Raum zur Verfügung, um in der Mitte des Antriebs Kabel sowie Leitungen für Hydraulik oder Pneumatik einfach und platzsparend hindurchzuführen“, so Nils Zieglgänsberger. Funktional punktet das Getriebe ferner mit den hohen Überlastreserven und der verdrehspielfreien Präzision. Diese Eigenschaften ermöglichen es, den Plantisch trotz hoher Massenträgheiten schnell zu beschleunigen und exakt in Position zu stoppen. „Diese Baureihe ist dank ihrer wälzenden zykloiden Kurvenscheiben und der Kegelrollenlagerung prädestiniert für anspruchsvolle Anwendungen“, fasst Zieglgänsberger zusammen.
In der Praxis sind die Kompaktpositio­nierer innerhalb einer Schweißzelle oder eines Laserbearbeitungszentrums häufig im Duo mit einem Roboter verbunden. „Während ein Bauteil gerade geschweißt wird, steht eine Positioniereinheit für das Rüsten zur Verfügung. Auf diese Weise beeinträchtigen wir nicht die Produktivität des Roboters durch Rüstzeiten“, erklärt Dietmar W. Guttroff, Vertriebsleiter für das europäische Systemgeschäft bei Yaskawa in Allershausen. Zudem arbeitet die Antriebstechnik so präzise, dass auch zwei Roboter gleichzeitig an einer Handlingseinheit schweißen oder mit dem Laser schneiden können.

Cyclo-Getriebe geben Positioniereinheiten neuen Dreh

Präzisionsgetriebe
mit großer Hohlwelle bieten ausreichend Raum, um in der Mitte des Antriebs Kabel sowie Leitungen platzsparend hindurchzuführen (Bild: Sumitomo)

Kompakt mit hoher Drehmomentdichte

Vor dem Hintergrund, dass in den Fabriken der Fertigungsindustrie Produktionsfläche immer ein knappes Gut darstellt, bestand ein wesentliches Entwicklungsziel darin, die neue Generation der Drehkipptische ohne Performanceeinbußen kompakter zu machen. Die Integration der Cycloidgetriebe mit ihrer beachtlichen Leistungsdichte und Drehmomentfestigkeit schaffte erfolgreich die Basis dafür, dass die Ein­heiten allein in ihrer Höhe um 150 mm niedriger bauen.
Abseits der reinen Präzisions-Drehmoment-Performance entschied sich der langjährige Partner auch für die komplett abgedichteten Fine-Cyclo-Getriebe, weil die robusten Einheiten wartungsfrei
mit langer Lebensdauer arbeiten. Diese Standfestigkeit – beruhend auf dem besonderen Wirkungsprinzip der Getriebe mit Kurvenscheiben statt anfälliger Zahnräder macht letztlich mit den Weg frei, roboterbasierte Schweißanlagen oder vollautomatisierte Laserzentren zu bauen, die die geforderte Lebensdauer der Automobilindustrie erreichen.

www.sumitomodrive.com


Autor: Dipl.-Sozialwirt Thorsten Sienk,  Freier Fachredakteur in Bodenwerder

Veröffentlicht von

Dirk Schaar

Ich bin seit fast 20 Jahren in Automatisierung und Antriebstechnik unterwegs, weil mich die Technik-Themen immer wieder faszinieren und begeistern. Ich möchte meine Entdeckungen, Erlebnisse und Recherchen gerne mit meinen Lesern teilen - informativ, tiefgreifend, spannend, menschlich, lesenswert und charmant.

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