Robotik

Palettierroboter erwartet Präzision

Maschinen für die Getränke- und Verpackungsindustrie sind seit bald 40 Jahren Arbeitsfeld der Rico. Das Unternehmen aus dem württembergischen Aalen konstruiert und fertigt sowohl Einzelmaschinen als auch komplette Anlagen individuell zugeschnitten auf die jeweiligen Anforderungen. Dabei reicht das Produktprogramm von Packmaschinen über Bügelverschließer bis zu Kammerpasteuren. Für einen neu entwickelten Vier-Achs-Roboter aus Edelstahl zum Palettieren von Getränkekisten waren die Aalener auf der Suche nach Getrieben die besonders präzise, kompakt und belastbar sind. Fündig wurden sie bei den Zykloidgetrieben von Nabtesco. 1972 von einem Maschinenbauer und einem Getränkeproduzenten gegründet, hat sich Rico seitdem folgerichtig rund um die Automation in der Getränke- und Verpackungsindustrie einen Namen gemacht. Angefangen mit Packmaschinen, entwickelte das Unternehmen schon bald ortsunabhängige Kammer-Pasteurisier-Anlagen aus Edelstahl inklusive Isolierung und Luftumwälzung, mit denen die Aalener heute weltweit führend sind. Weitere wegweisende Innovationen waren und sind die Rico Langzeit-Packtulpen zum Greifen von Flaschen und Bügelverschließanlagen für bis zu 40.000 Flaschen pro Stunde. Zudem gehören, als Standardprodukte sowie individuell konstruiert, auch Packmaschinen sowie Automaten für sämtliche anderen Applikationen rund um das Flaschen- und Gebindehandling zum Produktsortiment ¿ nicht nur als Einzelmaschinen, sondern auf Wunsch auch als individuell konzipierte Komplettanlage. Zu den Kunden zählen namhafte Kunden der Verpackungs- und Getränkeindustrie in mehr als 27 Ländern, wie beispielsweise Brauereien, Weinkellereien und Mineralbrunnen. Da vor allem bei den Komplettanlagen die einzelnen Komponenten auf die jeweiligen Anforderungen und Platzverhältnisse neu zugeschnitten werden müssen, sind für die gesamte Prozesskette individuelle Lösungen gefragt. Daher bietet das Unternehmen auf Wunsch die gesamte Realisierung an ¿ von der Projektierung, Konstruktion und Programmierung bis hin zur komplett installierten und im Betrieb getesteten Anlage oder Maschine. Dabei entstehen neben den bewährten Standardprodukten auch stetig neu entwickelte Maschinen, wie beispielsweise ein 4-Achs-Roboter aus Edelstahl zum Palettieren von Getränkekisten.

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Genau positionieren – aber schnell

Die Edelstahl-Palettierroboter erreichen hohe Geschwindigkeiten bei einer hohen Positioniergenauigkeit.

Wegen moderner Produktionsmethoden mit entsprechenden Fertigungsraten muss ein Palettierroboter hohe Geschwindigkeiten bei einer hohen Positioniergenauigkeit erreichen. Aus diesem Grunde setzt man bei dem neuen Palettierroboter auf die Präzisionsgetriebe von Nabtesco. "Wir suchten nach zuverlässigen Getrieben", so der verantwortliche Rico Konstrukteur, "die bei kleiner Baugröße hohe Drehmomente und Beschleunigungen aushalten und präzise positionieren. Deswegen haben wir uns für Nabtesco entschieden." So werden alle vier Achsen des Roboters mit RV-Getrieben des weltweit größten Zykloidgetriebe-Herstellers ausgestattet und jeweils von einem SEW Servomotor angetrieben. Neben dem eigentlichen Palettierer entwickelten die Ingenieure und Techniker das passende Steuerungssystem sowie entsprechende Greiferköpfe und eine Sicherheitsumhausung. Nachdem die Anforderungen an die einzelnen Achsen feststanden, wählten die Konstrukteure in Abstimmung mit den Nabtesco-Ingenieuren das jeweils optimal passende Getriebe aus dem Produktprogramm. So kommen in der ersten und vierten Achse Getriebeköpfe der Serie RD mit Hohlwelle zum Einsatz. Die Getriebe werden bereits einbaufertig und vorgeschmiert geliefert. An den motorseitigen Flansch ist ab Werk zudem schon ein Adapter für die gängigsten Servomotoren anmontiert. Die groß dimensionierte Hohlwelle erlaubt es außerdem, die Zuleitungen innen durch das Getriebe zu führen. Dank ihrer sehr steifen Konstruktion und hohen Präzision ist die RD-Serie besonders für solche anspruchsvollen Einsätze geeignet, bei denen sehr schnelle Positionierbewegungen mit hohen Traglasten realisiert werden sollen. Zwei integrierte Schrägkugellager machen eine bauseitige Lagerung überflüssig, was wiederum die Konstruktionszeit verringert und die Kosten senkt. Die in den Getriebeköpfen verwendeten RV-Getriebe werden ¿ allerdings in anderen Größen ¿ auch in den mittleren Achsen als Einbausätze verwendet. Die Getriebe der Serie RV-E kombinieren die RV-Getriebe mit großen integrierten Schrägkugellagern. Diese dienen zur Aufnahme der äußeren Kräfte und Momente. Dadurch entstehen Präzisionsgetriebe in kompakter Bauform mit extrem hoher Steifigkeit und langem konstanten Betriebsverhalten. Um das Hubmoment in der zweiten Achse noch weiter zu reduzieren, konstruierten die Aalener Ingenieure eine Luftfederung.

Das Geheimnis liegt in der Bauart

Die Basis für die Leistungsfähigkeit der verwendeten Zykloidgetriebe bildet deren Grundprinzip. Dabei werden die Drehbewegungen des Antriebes über Stirnräder und Exzenterwellen an Kurvenscheiben weitergegeben. Diese verfügen an ihrem Rand über Einbuchtungen und wälzen sich über einen Bolzenring ab. Da in diesem ein Bolzen mehr vorhanden ist, als die Kurvenscheibe Einbuchtungen hat, bewegt sich der Abtrieb je Antriebsumdrehung um eine Einbuchtung weiter und reduziert dadurch die Drehzahl. Die für Zykloidgetriebe typische Kraftübertragung über Rollen ohne Zahnräder ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad, eine lange Lebensdauer und ein extrem geringes Spiel des Getriebes. Die rollende Reibung aller an der Kraftübertragung beteiligten Elemente gewährleistet außerdem ein sehr geringes Losbrechmoment. Das bei den RV-Getrieben von Nabtesco verwendete, patentierte zweistufige Untersetzungsprinzip (zwischen Antrieb und Stirnrädern sowie durch die Kurvenscheibe) reduziert die Vibrationen sowie die Massenträgheit und lässt größere Untersetzungen zu. Der nahezu hundertprozentige Kontakt innerhalb der Zykloiden-Bolzen-Konstruktion und die gleichmäßige Kraftverteilung innerhalb des Getriebes erlauben zudem eine hohe Belastung bei geringem Spiel. Dank dieses einzigartigen Aufbaus erreichen die RV-Getriebe eine hohe Wiederhol- und Bahngenauigkeit: Im Nulldurchgang der Hysterese liegt die Öffnung deutlich unter einer Winkelminute. Der symmetrische Aufbau und die Wälzlagerabstützung aller Wellen gewährleisten zudem ein konstantes Betriebsverhalten auf Lebenszeit und erlauben hohe Lastspitzen bis zum Fünffachen des Nenndrehmoments, wie sie zum Beispiel bei Not-Aus-Situationen auftreten können. Optionale Vorschaltgetriebe ermöglichen zudem die rechtwinklige Montage von Motoren, wie auch größere Untersetzungen als die bereits werksseitig angebotenen von bis zu i gleich 300. Diese sind bei anderen Getrieben nur über mehrere Planetenstufen realisierbar. Die Getriebe werden vor allem bei Applikationen eingesetzt, bei denen schnelle und genaue Positionierbewegungen mit hohen Traglasten ohne Nachschwingen realisiert werden sollen. Da dies in den verschiedensten Anwendungen und Maschinen der Fall sein kann, bietet Nabtesco eine große Auswahl an Voll- und Hohlwellen-Getrieben an. Darüber hinaus stehen die Ingenieure des Getriebespezialisten auch in enger Absprache mit den Kunden für Sonderlösungen zur Verfügung. bw

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