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Warum aktuelle Getriebe keine Zukunft in hochexakten Robotern haben

Warum aktuelle Getriebe keine Zukunft in hochexakten Robotern haben

Getriebe wandeln Drehbewegungen in Drehmoment um und tun dies bereits seit Jahrhunderten. Sie haben entscheidend dazu beigetragen, unzählige Innovationen voranzutreiben – von den holländischen Windmühlen und Fahrrädern bis zu Autos und den Lunar Rover. Die Getriebetechnologie hat jedoch in den vergangenen 60 Jahren keine wesentlichen technologischen Durchbrüche erfahren. Wie der ehemaliger Ingenieur von Google Robotics, Bruce Schena, beobachtet: “Die überwiegende Mehrheit der heute verkauften Roboterarme verwendet eine Technologie, die im selben Jahr wie Sputnik – 1957 – gegründet wurde.” Dieser Mangel an Entwicklung beruht nicht auf fehlender Nachfrage. Jack Schorsch, Gründer von IMSystems, er-klärt: „Die agilen und präzisen Roboter der Zukunft, wie sie sich Ingenieure vorstellen, werden durch die Wahl der Getriebe behindert. Zu sperrig, schwer und zu ungenau. Außerdem sind die besten Getriebe unerschwinglich teuer; sie werden für den jeweiligen Kunden speziell angefertigt, was die Versorgung extrem unzuverlässig macht. Wir nennen das das Geschwindigkeitsreduzierungsproblem.“

Archimedes Drive: Science Friktion

Tech Startup IMSystems versucht mit ihren Archimedes Drives nun laut eigenen Abgaben einen Quantensprung in der Geschwindigkeitsreduktionstechnologie zu machen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Getrieben ist der Verbundantrieb nicht auf Zahnräder mit empfindlichen Zähnen angewiesen. Stattdessen wandelt der Reibungskontakt die Drehzahl in Drehmoment um. Flexrollers – hergestellt aus glatten, hohlen Stahlzylindern – komprimieren und übertragen Rotationskraft in der Mitte an einen rotierenden Ringraum – den Ausgang. Diese originelle Konstruktion ist aufgrund ihrer sehr hohen Übersetzung von hoher Präzision – bis zu 10.000:1 in einer einzigen kompakten Stufe. Dies bedeutet, dass 10.000 Umdrehungen des Elektromotors zu einer Umdrehung der Leistung des Archimedes Drives führen – jedoch mit einer 10.000-fachen Stärke. Dies sei eine 25-fache Verbesserung der besten verfügbaren Technologie, heißt es.

Der Archimedes Drive nutzt die Traktion unmittelbar, anstatt sie auf die Verzahnung zu übertragen, wodurch das Zahnspiel entfällt. Zahnspiel, ein unerwünschter Stakkato-Ruck, verursacht durch die kleinen Lücken zwischen Verzahnungen, ist für hochpräzise Anwendungen problematisch, wie die Herstellung von Computerchips oder Chirurgierobotern.

Drives für die hochexakte Roboterzukunft

 

Getriebe leicht gemacht

Die vielgepriesene robotische Revolution gerät ins Wanken. Lange Vorlaufzeiten und hohe Preise behindern den Einsatz fortschrittlicher Roboter in Krankenhäusern und in Fabriken zur Herstellung kleiner Geräte wie Mobiltelefone. Ein grundlegender Faktor ist die fehlende Verfügbarkeit von Getrieben, um diese Roboter anzutreiben.

“According to a supply-chain bolt neck joke doing the rounds in the factory automation industry, it is now quicker to gestate a baby than secure a reduction gear.” (Financial Times, “Should you invest in Japan’s robot makers.” Leo Lewis 9. April 2018)

Der durchschnittliche Industrieroboter enthält sechs Getriebe. Fortgeschrittene Operationsroboter benötigen 32. Daher überrascht es nicht, dass auch die hohen Kosten dieser Getrieben (die mindestens ein Drittel der Hardwarekosten aus-machen) problematisch sind. Im Gegensatz sei der Archimedes Drive sehr gut herzustellen. Aus seinem einfachen Design resultiert ein wettbewerbsfähiger Preis und er ist daher für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere für die Robotik, äußerst attraktiv, so der Hersteller. Aufgrund der fehlenden Verzahnung ist der Archimedes Drive praktisch wartungsfrei. Im Gegensatz zu herkömmlichen Getrieben muss die Produktion nicht wegen mangelhafter Schmierung unterbrochen werden.

Über IMSystems

Mit 1 Mio. Euro Startkapital konnte IMSystems den Archimedes Drive optimieren und Pilotprojekte in den Bereichen Robotik, Automobilbau, Energieerzeugung und Luftfahrt fertigstellen. IMSystems beschafft nun weitere 3,5 Mio. Euro an Wagniskapital, damit sie ihre revolutionären Getriebe in großem Maßstab herstellen kann.

Quelle: IMSystems

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Veröffentlicht von

Dirk Schaar

Ich bin seit mehr als 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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