Getränkekisten greifen und palettieren: Bis zu 4.000 Stück verarbeitet ein Palettier-Roboter derzeit pro Stunde. Vor rund 15 Jahren lag der Schnitt bei 600 Kisten. Diesen Leistungssprung schaffte der Roboter-Hersteller auch deshalb, weil er nun auf präzise und robuste Zykloid-Getriebe setzt.

Seit rund 15 Jahren baut das Familienunternehmen Beyer Palettiermaschinen – vor allem für das Handling von Getränkekisten. „Wir haben um die Jahrtausendwende mit kleinen Leistungsbereichen angefangen. Unsere erste Maschine hat gerade einmal 600 Kisten in der Stunde geschafft“, berichtet Till Beyer, Geschäftsführer der Firma. „Doch nach und nach ist unsere Palettier-Familie leistungsstärker und effizienter geworden.“ So schafft der Hochleistungs-Dreiachs-Schwenkarm-Palettierer Multipal SA heute 500 Lagen pro Stunde. Da eine Lage aus acht Kisten besteht, die das Gerät gleichzeitig greift und palettiert, verarbeitet der neue Säulen-Palettierer stündlich bis zu 4.000 Kisten. Eine immense Steigerung im Vergleich zum ersten Modell.
Sparsam ist der Palettierer ebenfalls: Der Multipal SA weist ein geringes Eigengewicht auf und ist mit Energiesparsystemen für die Achstechnik ausgerüstet. Die Motoren des Säulen-Palettierers arbeiten teilweise im generatorischen Betrieb. So wird überschüssige Energie, die beim Bremsen entsteht, für Achsen verwendet, die Strom benötigen. Außerdem werden bei den Palettierern Gegengewichte eingesetzt, um den Energiebedarf der Maschinen zu minimieren. Ihr Verbrauch liegt bei drei bis vier Kilowattstunden. Der MultiPal SA überzeugt auch durch seine hohe Positioniergenauigkeit: Er kann insgesamt drei Paletten-Plätze anfahren und wechselseitig zwei Paletten auf einen Tisch oder eine Palette auf zwei Tischen be- oder entladen. So wird der präzise Palettierer häufig in Sortieranlagen des Getränkefachgroßhandels eingesetzt.

Kompakte Präzisionsgetriebe für den Palettierer
In der MultiPal-SA-Baureihe werden seit September 2014 die kompakten Zykloidgetriebe von Nabtesco verbaut. „Wir haben einen Getriebe-Lieferanten gesucht, der den Anforderungen unseres Säulen-Palettierers gerecht wird“, erzählt Beyer. „Wir wussten, dass die Zykloidgetriebe von Nabtesco erfolgreich in verschiedenen Roboterapplikationen am Markt laufen und wollten deshalb den Schwenkarm mit Greifkopf damit ausstatten.“ Um der Firma Beyer eine Getriebelösung zu bieten, die auf ihre Anforderungen zugeschnitten ist, hat Nabtesco den Maschinenbauer bei der Auslegung des kompletten Antriebsstranges unterstützt. Der Getriebe-Hersteller hat die Anwendung zunächst simuliert, die entsprechende Getriebe-Lösung berechnet und diese dann der Anwendung entsprechend angepasst. Ingenieur designten dabei spezielle Flansche und Ritzel für die Firma Beyer und optimierten das für Robotik-Anwendungen ausgelegte Zykloidgetriebe RH-400CS der Applikation entsprechend.

Hohlwellengetriebe schont Leitungen
„Um den Anforderungen der Getränkeindustrie gerecht zu werden, müssen die verbauten Getriebe vor allem robust und langlebig sein und einem Dreischicht-Betrieb rund um die Uhr standhalten“, erzählt Geschäftsführer Beyer. Zudem wurde für das Schultergelenk des Säulenpalettierers ein Hohlwellengetriebe benötigt, um hohe Kippmomente aufzunehmen und Kabel oder Leitung schonend durch den vorhandenen Innenraum zu führen. So kann auf aufwändig montierte Energieketten verzichtet werden. Die Kabel in den Arm der Maschine zu verlegen spart nicht nur Kosten, es ist auch sauberer und sicherer, da sie so vor Verschmutzungen geschützt sind.
Mit der Baureihe MultiPal SA müssen zudem hohe Traglasten realisiert werden, denn die Palettierroboter sind für bis zu 700 kg Traglast ausgelegt. „Wir haben zwei verschiedene Baugrößen der Zykloidgetriebe gewählt, die solchen Belastungen standhalten“, erklärt Beyer. In der Schwenkachse des Palettierers, die einen Drehwinkel von 200 Grad aufweist, wurde das Getriebe RH-400CS verbaut, das über eine große Hohlwelle verfügt. Durch die stabile Hauptlagerung eignet sich das robuste Präzisionsgetriebe zudem für hohe Kippmomente. In der Tragachse des Roboters, die zum Drehen des Greiferkopfes dient, kommt das präzise RH-125N-Getriebe mit Vollwelle zum Einsatz, das eine hohe Untersetzung bei geringen Abmessungen bietet.

Robust bei geringem Verschleiß
Verglichen mit dem Einsatz von herkömmlichen Planetengetrieben können mit den robusten Nabtesco-Zykloidgetrieben wesentlich längere Maschinenlaufzeiten bei geringem Verschleiß realisiert werden. Denn bei der Kombination aus Zykloidgetriebe mit Stirnradvorstufe tritt der Effekt der Spielzunahme durch Zahnflankenglättung kaum auf. Somit garantieren die Getriebe über einen langen Zeitraum ein Verdrehspiel von weniger als einer Winkelminute. Zudem bieten die Reduziergetriebe eine deutlich höhere Flexibilität: Durch den Einsatz der Nabtesco-Komponenten hat der Palettierer keine feste Kurvenführung mehr und ist für mehrere Aufgaben einsetzbar. Durch die hohe Präzision und die hohe Steifigkeit der Getriebe wird die Anwendung insgesamt dynamischer, sodass die Leistungsfähigkeit der Maschine steigt.

Fazit
Beyer lobt: „Die Palettierroboter, in denen die Getriebe zum Einsatz kommen, zeigen einen sehr stabilen Lauf, eine hohe Positioniergenauigkeit und von der Kraft und den Momenten erfüllen sie mühelos die vorgegebenen Werte.“ Der Maschinenbauer sieht noch einen weiteren Vorteil im Vergleich zum Wettbewerb: Die Nabtesco-Getriebe sind durch ihre kompakte und anpassbare Bauform besser zu integrieren als die vorherig verbauten Standardgetriebe.