Auslegungssache – Getriebeauslegung für Delta-Roboter

Der Anbieter aus Igersheim verweist darauf, im direkten Kontakt mit dem Kunden und seinen Anwendungen Performance-Reserven zu erschließen, die aus bloßer Betrachtung technischer Daten im Katalog nicht zu erkennen seien. Die Vielfalt an Getriebe- und Aktuatorlösungen für Delta-Roboter ist enorm, da sich ihre Arbeits- und Funktionsweise voneinander unterscheiden.

Denn Handhabungsaufgaben erfordern Roboter mit zwei, drei oder auch vier Achsen, die Produkte und Produktgewichte variieren, und die Pick&Place-Wege sind unterschiedlich. Fast immer geht es um höchste Zykluszahlen und kurze, hochdynamische Bewegungen bei hoher Einschaltdauer.

Auch den Montageort und die Einbaulage der Getriebe und Aktoren gilt es zu berücksichtigen, insbesondere im Lebensmittelumfeld. Die Antriebe der einzelnen Achsen erfahren im Betrieb unterschiedliche Belastungen; überlagerte Kipp- und Drehmomente können auf den Abtrieb wirken. Gleichzeitig wird höchste Zuverlässigkeit gefordert, denn die meisten Delta-Roboter kommen am Ende der Wertschöpfungskette von Produkten zum Einsatz, etwa bei der Verpackung von Süßwaren.

Es gibt aus antriebstechnischer Sicht also kaum eine Standardanwendung bei Delta-Robotern. Bei der Auslegung ihrer Antriebslösungen ist die Analyse der Aufgabenstellung und der Randbedingungen deswegen der erste Schritt. Auf dieser Basis erfolgen zunächst theoretische Berechnungen, um die mehrdimensionalen Bewegungen im Raum rechnerisch abzubilden und Interaktionen mit anderen beweglichen Komponenten des Roboters zu erfassen. Im Rahmen einer sogenannten Mehrkörpersimulation werden reale Momente, Belastungsdaten und mögliche dynamische Effekte, zum Beispiel ein Aufschwingen des Antriebssystems, im Detail berechnet und optimiert. Zudem müssen jetzt Überlastfaktoren erkannt und für erweiterte Auslegungs- und Anwendungsräume für mehr Energieeffizienz und für das Downsizing der gesamten Antriebstechnik im Delta-Roboter genutzt werden. Diese Leistungsreserven und -daten gehen über die produktbezogenen Katalogdaten hinaus.

Im weiteren Verlauf der Antriebsprojektierung leistet zunächst die Auslegungssoftware Cymex 3 von Wittenstein Dienste, indem sie Applikation, Motor und Getriebe – also die komplette mechatronische Antriebslösung – entsprechend der Daten aus der Mehrkörpersimulation dimensioniert und ihre Effektivität im Zusammenspiel beurteilt. Ergebnis ist eine Empfehlung – entweder eine reine Getriebelösung der Baureihe TP plus oder ein Motor-Getriebe-System der Produktfamilie TPM plus. In beiden Fällen stehen sowohl Standard- als auch High-Torque-Versionen zur Verfügung.

Ein weiteres Tool ist das modulare Sensorswystem torqXis; es wird für die Antriebsüberwachung während der Realtests der Delta-Roboter eingesetzt, um Drehmomente, Querkräfte und Temperaturen an den eingebauten Antrieben zu erfassen. So lassen sich praxisnahe Istdaten erhalten, die auch für eine weitere Optimierung der Getriebe- und Aktuatorikauslegung genutzt werden können. pb