Aufgrund ihrer besonderen Technologie bieten Zykloidgetriebe ein hohes Maß an Präzision, Dynamik, Verdrehsteifigkeit und Kompaktheit. Sie positionieren hochpräzise über die gesamte Lebensdauer (Hystereseverlust 0,5 bis max. 1 arcmin) und ermöglichen so hoch dynamische Prozesse. Genau das, was Applikationen in der Robotik brauchen. 

Individualisierte Standardlösungen, Getriebe für die Hightech-Robotik sowie Lösungen für Low-Cost-Roboter, Stabilität im volatilen Markt­umfeld, einfache Handhabung von komplexer Technik: Was nach der Quadratur des Kreises klingt, damit beschäftigen sich die Experten von Nabtesco tagtäglich. „Wir bieten Lösungen“, so Daniel Obladen, Head of Sales General Industries bei Nabtesco Precision Europe. „Bei uns erhalten die Kunden weit mehr als nur ein Getriebe. Sie bekommen Roboter-Know-how, Getriebekompetenz, Anwendungserfahrung, Engineering-Beratung und Branchenwissen – quasi ein Rundum-sorglos-Paket. Als strategischer Berater und Partner realisieren wir die optimale Lösung für die applikationsspezifischen Herausforderungen.“

Zykloidgetriebe vs. Planetengetriebe

Aufgrund ihrer besonderen Technologie bieten Zykloidgetriebe ein hohes Maß an Präzision, Dynamik, Verdrehsteifigkeit und Kompaktheit. Sie positionieren hochpräzise über die gesamte Lebensdauer (Hystereseverlust 0,5 bis max. 1 arcmin) und ermöglichen so hoch dynamische Prozesse. Im Vergleich zu Standard-Planetengetrieben sind die Getriebe in zykloider Bauart deutlich präziser, dynamischer und steifer – und können so enorme Effizienzsteigerungen erzielen.

In der klassischen Industrierobotik kommen die Benefits der Zykloidgetriebe bereits seit über 35 Jahren zum Tragen. Seit Aufkommen der Robotertechnik arbeitet der Großserienhersteller Nabtesco als Entwicklungs- und Konstruktionspartner mit allen namhaften Roboterherstellern zusammen und gilt heute mit einem Marktanteil von über 60 Prozent als Weltmarktführer im Bereich der Robotergetriebe. Selbst anspruchsvolle Anforderungen realisiert das Ingenieurteam innerhalb kurzer Entwicklungszyklen. Und die Erfolgsstory geht weiter: Die Roboterpopulation wächst rasant, inzwischen ist die 3,5-Millionen-Marke geknackt.

Digitaler Getriebe-Zwilling für die Robotersteuerung

Immer mehr Anwendungen erfordern dabei den Einsatz von Hochpräzisionsrobotern. Dazu gehören unter anderem Laserschweißen, Laserschneiden, Klebeapplikationen, die Präzisionslackierung oder die additive Fertigung. Erklärtes Ziel ist zudem die Roboterbearbeitung von Werkstücken, zum Beispiel Fräsen. 

Eine Kooperation zwischen Nabtesco und Keba soll den Weg ebnen. Mithilfe eines digitalen Getriebe-Zwillings für die Robotersteuerung lässt sich die Robotergenauigkeit um den Faktor 9 steigern. Künftig wird es möglich sein, Roboter mit einer Punkt- bzw. Bahngenauigkeit im Hundertstel-Millimeter-Bereich zu realisieren. Hochgenaue Handling- und Bearbeitungsaufgaben lassen sich so roboterbasiert mit der Präzision einer Werkzeugmaschine ausführen. Das bietet ein hohes Maß an Flexibilität bei gleicher Qualität. Auch die Echtzeitüberwachung von Robotern (Condition Monitoring) und damit vorausschauende Wartungskonzepte (Pre­dictive Maintenance) werden mit dem digitalen Getriebe-Zwilling Realität.

Im Trend: Low-Cost-Robotik 

Eine besonders starke Nachfrage erlebt aktuell die Low-Cost-Robotik. Mit kostengünstigen und leicht handhabbaren Cobots ermöglicht sie einen niederschwelligen Einstieg in die Automatisierung und ist damit eine ideale Lösung für den Mittelstand. Low-Cost-Roboter sind zwar in der Regel weniger präzise und dynamisch als klassische Industrieroboter, müssen dies aber auch nicht sein. Denn ihr Einsatzgebiet sind meist einfache Handlingaufgaben, deren Anforderungen an Präzision und Dynamik eher im unteren bis mittleren Segment angesiedelt sind. Aufgrund ihres No- respektive Low-Code-Ansatzes erfordern die handlichen Cobots keine oder nur minimale Programmierkenntnisse und lassen sich intuitiv bedienen. „Bei Cobots sind Zykloidgetriebe vor allem für die erste Achse interessant. Sie verfügen über eine starke integrierte Hauptlagerung und können so 250 Prozent höhere Biegemomente aufnehmen als herkömmliche Planetengetriebe vergleichbarer Baugröße. Das sorgt für eine hohe Kippsteifigkeit und damit für einen stabilen Stand“, so Daniel Obladen. Da die Traglasten immer weiter nach oben gehen – 20 kg sind heute keine Seltenheit mehr –, öffnet sich das Feld mehr und mehr in Richtung Zykloidgetriebe, die aufgrund ihrer guten Steifigkeit vor allem im höheren Drehmomentbereich zuhause sind.

Ansatzpunkt für kleine und mittlere Unternehmen 

Weltweit sind über elf Millionen Zykloidgetriebe von Nabtesco im Einsatz, Tendenz stark steigend. Bereits jetzt verlassen jährlich über eine Million Getriebe die Produktionsstätten. Mit dem Bau eines dritten Fertigungsstandorts in Hamamatsu (Japan) verdoppelt das Unternehmen seine Produktionskraft bis 2030 auf zwei Millionen Präzisionsgetriebe. Belebt wird diese Entwicklung unter anderem von Faktoren wie Fachkräftemangel, Reshoring (Rückverlagerung von Produktionskapazitäten) und Kostenreduktion. Auch der Mittelstand kann sich davor nicht verschließen. Doch gerade kleinere und mittlere Unternehmen haben selten die Kapazitäten, sich mit komplexer Getriebetechnologie auseinanderzusetzen.

Daher hat Nabtesco eigens dafür die Neco-Serie entwickelt. „Mit dem Neco-Konzept geben wir dem klassischen Maschinen- und Anlagenbau eine Technologie an die Hand, die seit mehr als 35 Jahren erfolgreich in der Robotik eingesetzt wird und die es ihm ermöglicht, seine Automatisierung mit wenig Aufwand und ohne spezielles Expertenwissen voranzutreiben“, so Daniel Obladen. Die Getriebeserie umfasst hochpräzise Servogetriebe im modernen, cleanen Design (Neco) sowie robuste High-Torque-Getriebe für den Schwerlasteinsatz (Neco HT) und kombiniert eine hohe Performance mit hoher Wirtschaftlichkeit und maximaler Anwenderfreundlichkeit. Das hohe Maß an Modularität und Standardisierung ermöglicht eine wirtschaftliche Serienfertigung und gewährleistet eine hohe Verfügbarkeit. Das Ergebnis: kürzere Bearbeitungszeiten, bessere Produktqualität, höhere Produktivität und reduzierte Kosten.

Langlebigkeit bedeutet Nachhaltigkeit

Zykloidgetriebe sind laut Hersteller Garanten für Präzision, Dynamik sowie Zuverlässigkeit und gelten längst als Schlüsseltechnologie für effiziente Antriebskonzepte – egal ob Roboter, Positionierer oder externe Achsen. Die elektromechanischen Systeme lassen sich leicht in den Antriebsstrang von Maschinen und Anlagen integrieren und verringern die Komplexität von Automationslösungen deutlich. Aufgrund ihrer speziellen Konstruktion sind sie zudem besonders widerstandsfähig gegen Stoß- und Überbelastung (Schockbelastbarkeit bis zu 500 Prozent des Nenndrehmoments). Das gewährleistet eine überdurchschnittlich lange Lebensdauer – und damit eine hohe Prozesssicherheit. „Hochwertige, langlebige Produkte sparen Ressourcen und sind ein wichtiger Schritt zu mehr Nachhaltigkeit. Gleichzeitig garantieren sie einen sicheren Betrieb und bieten eine hohe Wirtschaftlichkeit“, betont Daniel Obladen. 

Ein guter Indikator für die Langlebigkeit von Getrieben ist ihre Überlastfähigkeit. Diese ist bei Zykloidgetrieben zwei- bis dreimal höher als bei Planetengetrieben. Ausschlaggebend ist hier vor allem die Kraftübertragung über Kurvenscheiben und Rollen. Dadurch ist ein fast vollständiger Kontakt sowie eine gleichmäßige Kraftverteilung innerhalb des Zykloidgetriebes gegeben, woraus eine hohe Steifigkeit resultiert. Auch die großen integrierten Schrägkugellager, die axiale sowie radiale Lasten und Biegemomente optimal aufnehmen, tragen zur hohen Belastbarkeit bei. Das geringe Gewicht sorgt zudem für eine niedrigere Massenträgheit, verbesserte Lastbedingungen und Energieeinsparungen bei der Anwendung.

Customised Robotics

Neben den bewährten Getriebeserien liegt eine besondere Stärke von Nabtesco in den Engineering Services mit kundenspezifischen Sonderanfertigungen und Veredelungen, sprich Customised Robotics. Wenn Standardlösungen nicht passen, entwickelt der Getriebespezialist gemeinsam mit dem Kunden individuelle Lösungen, die zu 100 Prozent auf die jeweilige Applikation beziehungsweise Roboterachse zugeschnitten sind. „Den Ausgangspunkt bildet dabei in der Regel unser hochstandardisierter Commodity-Bereich. Jede unserer Großserien können wir bei Bedarf in die Einzel-, Klein- oder Mittelserienfertigung überführen und so dem Kunden die bestmögliche Antriebsstrategie für seine Anwendung bieten. Wir lieben die Herausforderung und finden für jedes Problem eine Lösung“, versichert Daniel Obladen. 

Autorin
Jennifer Hagmeyer, Team Lead Marketing