Verzahnungen für die Roboterindustrie

Der weltweite Trend zu Automatisierung und Digitalisierung in der Fertigung sorgt für anhaltendes Wachstum in der Roboterindustrie: Laut Statistischem Bundesamt nutzt inzwischen bereits mehr als jedes dritte große Industrieunternehmen Roboter, tendenz steigend.

Die Zukunft der Automatisierung liegt vor allem in der intelligenten Kombination der jeweiligen Stärken von Mensch und Maschine. Um bessere Ergebnisse zu erzielen werden konventionelle Vorgänge und Prozesse von Grund auf neu gedacht. In der industriellen Fertigung geht es dabei vor allem um eine verbesserte Ergonomie bei gleichzeitiger Reduktion manueller Prozesse. Durch diese Entwicklung ist die Robotik in den letzten Jahren durchschnittlich um mehr als 10 % gewachsen. Ein Ende dieses Wachstums ist vorerst nicht abzusehen – Roboter sind eine Schlüsselkomponente bei der Automatisierung von Produktionsabläufen.

Besondere Herausforderungen für die Antriebstechnik

Roboter stellen extreme Anforderungen an Positioniergenauigkeit bei einer hohen Dynamik. Deshalb nutzt man bei der Entwicklung von Antrieben für Knickarmroboter spielarme Getriebe mit einer hohen Verdrehsteifigkeit . Das aber erfordert eine entsprechend hochwertige Fertigungstechnik dieser Getriebe. Robotergetriebe verfügen über ein großes Übersetzungsverhältnis und eine kompakte Bauform. Als Robotergetriebe verwendet man Planeten-, Well- und Zykloidengetriebe oder auch neue Getriebelösungen, wie das Galaxie® von Wittenstein. Den größten Marktanteil in Asien bilden aktuell die Zykloidengetriebe. Die hohe Übertragungsgenauigkeit erfordert eine Einschränkung der Toleranzen, sodass die Verzahnungsprofile, die Teilungsgenauigkeit und die Lagegenauigkeit erhöhten Anforderungen gerecht werden muss. Bereits geringe Abweichungen in der Zahnweite oder geringe Lageabweichungen führen zu Streuungen in der Steifigkeit des Antriebs. Aufgrund der ungünstigen Größenverhältnisse ist die Nachgiebigkeit des Roboters an der Werkzeugspitze vielfach größer als das Spiel im Getriebe.

Bei Zykloidengetrieben ist die Herausforderung, die Verzahnung im Bezug zu den Nockenbohrungen zu bearbeiten. Hierbei sind enge Toleranzen einzuhalten, um ein minimales Verdrehspiel zu realisieren. Auf konventionellen Verzahnungsmaschinen werden die Verzahnungen unabhängig von der Nockenbohrung bearbeitet. Hier muss durch das Spannmittel die Lageorientierung sichergestellt werden.

Kann man Kosten senken und dabei Qualität steigern?

Die Bearbeitungsstrategie, welche auf einer PITTLER SkiveLine realisiert wird, verfolgt einen anderen Ansatz. Durch die Bearbeitung der Verzahnung und der Nockenbohrung in einer Spannung kann das Spannmittel für die Bearbeitung einer Zykloidenscheibe einfacher ausgeführt werden, ohne die Form- und Lagequalität negativ zu beeinflussen. Der Vorteil der Komplettbearbeitung in einer Aufspannung ist dabei, dass der Bezug von Nockenbohrung und Verzahnung über die Maschine erzeugt und korrigiert werden kann. Diese Bearbeitungsstrategie führt sogar zu einer weiteren Verbesserung der Lagequalität. Damit trägt die PITTLER SkiveLine dazu bei, einen scheinbaren Zielkonflikt zu lösen – die Herstellkosten bei verbesserter Qualität zu senken.

Neben Außenverzahnungen können auch innenverzahnte Gehäuse komplett auf einer PITTLER SkiveLine bearbeitet werden. Dies ist möglich, indem die Sonderprofile durch PITTLER Skiving erzeugt und alle weiteren Funktionsflächen durch Drehen, Bohren und Fräsen bearbeitet werden. Die Bearbeitung von Komponenten für Robotergetriebe auf einer PITTLER SkiveLine ist nicht auf die Grünbearbeitung selbst beschränkt. Zur Erzielung höchster Qualitäten können die bereits verzahnten und gehärteten Bauteile auf der PITTLER SkiveLine feinbearbeitet werden. Hier kann PITTLER auf den Technologiebaukasten der DVS Gruppe zurückgreifen.

Die PITTLER SkiveLine beweist damit erneut, dass zur Herstellung hochpräziser Verzahnungen keine Spezialmaschinen erforderlich sind, sondern der Schlüssel zum Erfolg in der flexiblen und skalierbaren Basis des DVS Technologiebaukastens liegt. Dazu müssen Bearbeitungszentrum, Spann- und Werkzeugtechnologie aufeinander abgestimmt sein.