Komponenten für die Automatisierung 22.04.2021, 07:00 Uhr

Lager und Getriebe für die Robotik

Leichtbauroboter und kollaborative Roboter müssen hoch dynamisch und präzise arbeiten. Für diese Anwendungen hat Schaeffler neue Komponenten entwickelt.

Explosionsdarstellung des neuen Schrägnadellagers von Schaeffler für Anwendungen in der Robotik. Bild: Schaeffler

Explosionsdarstellung des neuen Schrägnadellagers von Schaeffler für Anwendungen in der Robotik. Bild: Schaeffler

Für die Gelenkarmlagerung ist das Schrägnadellager XZU konzipiert worden. Das zweireihige Schrägnadellager basiert, wie Schaeffler ausführt, auf 70 Jahren Nadellager-Erfahrung. Der größte Nutzen für den Kunden sei die höhere Anzahl tragender Wälzkörper bei gleichbleibender Baugröße – verglichen mit den bisher für die Gelenkarmlagerung eingesetzten Kreuzrollenlagern. Der Kunde könne für seine Anwendung kleinere Lagergrößen wählen und spare dadurch Bauraum und Gewicht – gerade in Hinblick auf das Thema Downsizing sei dies ein wesentlicher Aspekt. Es ergeben sich insgesamt neue Möglichkeiten in der Entwicklung von Leichtbaurobotern (LBR) und kollaborativen Robotern (Cobots) und für den Anwender entstehen immer weitere Einsatzbereiche.

Aufbau des Lagers führt zu reduzierter Reibung

Aufgrund die X-Anordnung der Nadeln in zwei Laufbahnen hat das XZU, wie Schaeffler ausführt, außer der größeren Anzahl tragender Wälzkörper auch noch Stützabstände, was die Steifigkeit im Vergleich zu Kreuzrollenlagern, je nach Baugröße, um mindestens 30 % erhöht. Weil die Wälzkörper in Käfigen geführt werden und in zwei, statt nur in einer Laufbahn angeordnet sind, reduziert sich die Reibung um 20 %, so Schaeffler.

Das Schrägnadellager XZU von Schaeffler kommt in Leichtbaurobotern und kollaborativen Robotern sowohl als Gelenkarmlager als auch als Hauptlagerung für das neue Präzsionswellgetriebe Dura-Wave zum Einsatz. Bild: Schaeffler

Der Kunde profitiere von einer höheren Genauigkeit in der Bewegung und weniger Nachschwingen bei Anfahren der Endposition. Insgesamt seien weniger Regelprozesse notwendig und höhere Geschwindigkeiten könnten umgesetzt werden. Der Produktionsablauf werde in Folge wesentlich effizienter.

Kombination von Getriebe und Lager

Das neue Schrägnadellager XZU kommt außer als Gelenkarmlagerung auch als Hauptlagerung für das neue Präzisionswellgetriebe Dura-Wave zum Einsatz. Die Kombination aus Getriebe und XZU sorgt für höchste Kompaktheit und Steifigkeit in der Anwendung.

Als herausragendes Alleinstellungsmerkmal gegenüber Kreuzrollenlagern weist das Schrägnadellager XZU eine 100-prozentige Schmierstoff-Leckage-Freiheit auf, erläutert Schaeffler. Dadurch eigne es sich insbesondere für den Einsatz in Bereichen, in denen höchste Ansprüche an Hygiene und Sauberkeit gestellt werden, und in denen eine Kontamination ausgeschlossen werden müsse, wie in der Lebensmittelverarbeitung, der Medizintechnik oder in Reinräumen.

Das neue Präzisionswellgetriebe Dura-Wave von Schaeffler verfügt den Angaben zufolge über eine außergewöhnlich hohe Präzision, Drehmomentdichte und Lebensdauer. Eine optimierte 3D-Zahngeometrie der Flexspline macht laut Schaeffler eine gleichmäßigere Lastverteilung auf die Verzahnung und einen vollständigen Zahneingriff möglich. Die Flexspline werde hochpräzise durch Umformung hergestellt. Diese biete signifikante Vorteile bezüglich Faserverlauf sowie Oberflächengüte und führe zu einer Materialverfestigung. Ein speziell legierter Stahl sowie die kombinierte Wärme- und Oberflächenbehandlung sorgen für außergewöhnlich hohe Dauerfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Langlebigkeit, so Schaeffler.

Das neue Präzisionswellgetriebe Dura-Wave von Schaeffler zeichnet sich den Angaben zufolge durch Spielfreiheit, Positioniergenauigkeit, Kompaktheit und eine hohe Lebensdauer aus. Bild: Schaeffler

Aufgrund das Funktionsprinzip des Wellgetriebes erhält man hohe Untersetzungen und daher entsprechend hohe Drehmomente bei einer verhältnismäßig leichten Bauweise. Je nach Baugröße bietet Schaeffler Untersetzungen von 50–150 an. Die daraus resultierenden Drehmomente werden durch die robuste Bauweise und die Kombination des Getriebes mit dem steifen Schrägnadellager XZU sicher und präzise übertragen, führt Schaeffler aus. Daraus resultiere, dass der Roboter dynamisch, genau und ohne hohe Nachschwingeffekte in die Endposition gefahren werde und sehr effizient arbeiten könne.

Das neue Präzisionswellgetriebe überzeugt laut Schaeffler zusätzlich durch ein kompaktes und wartungsfreies Design. Es ist in marktgängigen Größen erhältlich. Der Antriebsflansch ist als Hohlwelle ausgeführt und kann individuell, entsprechend des Kundenwunsches, ausgelegt werden.

KontaktNicolai Hämmerle,
Leiter Strategisches Geschäftsfeld Robotik,
Schaeffler Technologies AG,
97421 Schweinfurt,
nicolai.haemmerle@schaeffler.com

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