Scout voor logo-ontwikkeling
GETRIEBE

Planetaire tandwieloverbrenging + spanningsgolfoverbrengingsprecisie van Schaeffler

Details
Hits: 3146

Precisietandwielen hebben een grote invloed op de dynamiek, positioneer- en herhalingsnauwkeurigheid of de levensduur van een constructie. Schaeffler hoed in het jonge bedrijf Ultraprecisie-aandrijvingen Er zijn twee typen transmissie ontwikkeld die de huidige stand van de techniek te boven gaan: de Span wave-versnelling Serie RT en de planetaire tandwielkast de PSC-serie. Leer hoe u uw robotica-Til toepassing naar een nieuw niveau.

Schaeffler draaitafelaandrijving

 

inhoud

Tandwielkasten voor de metaalverwerkende industrie

11.09.2023 september XNUMX | Schaeffler wil de uitdagingen in de gereedschapswerktuigsector graag aangaan met meer dynamiek, precisie, energie-efficiëntie en langere machinelooptijden. Het bedrijf presenteert dit op de EMO2023 een nieuwe aandrijfoplossing.

Compleet nieuw aandrijfconcept voor draaitafels

Schaeffler draaitafellagers“In de gereedschapsmachine-industrie zagen mensen in de gereedschapsmachine-industrie de huidige factoren opmerkelijk snel als een kans en reageerden daarop. In deze context noemen klanten vooral vaak de vermindering van het verbruik van elektriciteit, lucht en koelsmeermiddelen en ‘domestic sourcing’, aldus Ralf Moseberg, hoofd van de divisie Industriële Automatisering bij Schaeffler.

"Het doel van de investeringen is om de looptijden en de benutting te optimaliseren en met behulp van nieuwe automatiseringsoplossingen productiesystemen flexibeler te kunnen inzetten. Hier ligt de nadruk vooral op robot en cobots waarbij bijzondere aandacht wordt besteed aan de ROI en de ontwikkeling en toepassing van nieuwe technologieën zoals Directe aandrijftechnologie een centrale rol.”

Een hoogtepunt op de beurs wordt een Draaibare draaitafel met een direct aangedreven draaitafel via de SRV- en RKIB-motoren. De tentoonstelling presenteert twee oplossingen die duidelijk kunnen worden vergeleken en besproken.

Voor de aandrijving van de draaitafel wordt gebruik gemaakt van een directe aandrijving Axiaal-radiale lagers Er wordt gebruik gemaakt van de YRTCMA-serie met een geïntegreerd, inductief absoluut hoekmeetsysteem. Aan de andere kant is de volledig nieuw ontworpen aandrijving voor zwenkassen uitgerust met een nauwkeurig planetair tandwiel PSC uitgevoerd met servomotor. De constante torsiespeling van slechts 0,1 boogmin over de levensduur maakt het voor het eerst mogelijk om af te zien van een tweede aandrijving voor het spannen en elimineren van torsiespeling.

Tandwielkasten voor lichte bewerkingstaken

31.08.2023 augustus 2023 | Op de EMO 1 presenteert Schaeffler zijn RTXNUMX-precisiegolfversnellingsbakken, die optioneel ook geïntegreerd en ruimteneutraal zijn koppel sensoren zijn verkrijgbaar als RT1-T. Ook zullen de PSC-precisieplanetaire versnellingsbakken met automatische torsiespelingscompensatie te zien zijn.

Met deze precisietandwielen kunnen talloze automatiseringsoplossingen worden geïmplementeerd in een zeer breed scala aan toepassingen, zoals: Machine Tools, lasverstellers, draaitafels, pijpbuigmachines, cobots en vele andere toepassingen. Beide typen tandwielkasten zullen op de beurs gepresenteerd worden in freeskoppen voor lichte verspaningswerkzaamheden.

De Precisie as tandwiel RT wordt nu ook aangeboden als individueel configureerbare precisieaandrijvingen met motor, feedbacksysteem en optioneel geïntegreerde controller. Dit betekent dat gebruikers zich bij de ontwikkeling van machines kunnen concentreren op hun kerncompetenties, zonder af te hoeven zien van op maat gemaakte precisieaandrijvingen.

Ultra Precision Drives gaat van start

21.03.2023 maart XNUMX | Omdat tandwielen worden gebruikt in de meeste precisieaandrijvingen voor industrieën zoals: B. Robots, werktuigmachines, industriële automatisering of medisch een sleutelcomponent vertegenwoordigen, heeft Schaeffler zijn ontwikkelingscompetenties, productietechnologieën, producten en diensten op het gebied van precisietandwielen onder één dak Ultraprecisie-aandrijvingen samengevat.

Producten met dit label overtreffen niet alleen de huidige stand van de techniek, maar zetten soms zelfs de maatstaf in de markt - en dat al relatief kort sinds Schaeffler dit gebied binnen het bedrijf opende. Twee tandwieltypen en drie series dekken nominale koppels van 10 tot ruim 5 Nm uit.

Dit betekent dat de industrie toegang heeft tot nauwkeurige epicyclische tandwielkasten voor secundaire en hoofdassen in werktuigmachines, voor het positioneren van aandrijvingen in de automatisering of als robottandwielkasten voor kleine tot grote cobots. industriële robots om uit te kiezen.

Dynamische marktontwikkeling - weinig fabrikanten

Ralf Moseberg, Senior Vice President Industrial Automation bij Schaeffler, becommentarieerde de trends in de robotica-markt tijdens een persconferentie in de aanloop naar Automatica: Hij ziet een hoge mate van flexibiliteit en dynamiek, die gepaard gaat met een soepele overgang tussen collaboratieve robots of cobots en Industriële robotsn De fabrikanten vertrouwen hier op eenvoudige programmering en Machine leren.

Nicolai Hammerle, Vice President Business Field Robotics bij Schaeffler, ziet een grote beweging in de logistiek. En mobiele geautomatiseerde robotica is ook in opmars. In de medische technologie ontstaan ​​er mogelijkheden om de opererende arts te scheiden van de patiënt. De vraag is of je het zelf ook zo zou willen, maar deze trend is niet meer te stoppen. Bij Kia Hyundai is er al een definitieve acceptatie van een Auto's, die alleen robots uitvoeren zonder menselijke tussenkomst, zoals deze film laat zien:

 

Potentieel veel groter dan de huidige verkoopcijfers

Er is een brede consensus in de branche dat er verkoopcijfers zijn voor collaboratieve robots vele malen hoger zou kunnen zijn als enkele technische uitdagingen werden opgelost. Productiebedrijven als middelgrote bedrijven willen hogere snelheden en acceleraties voor een hogere productiviteit bij het zelfvoorzienend gebruik van cobots. Ook ontbreekt de nodige sensitiviteit in de collaboratieve modus met aantrekkelijke kosten.

Planetaire tandwielkasten voor talloze toepassingen

Cobots zijn zeer flexibel inzetbaar als ze beide eigenschappen combineren. Ze werken overdag samen en 's nachts autonoom zoals de klassieke industriële robot. Op deze manier behalen bedrijven de ROI veel sneller met een aanzienlijk hogere productiviteit. In dit scenario zou de vraag snel sterk toenemen. En dus vraagt ​​de internationale pers zich nu al af of de weinige middelgrote leveranciers van cobotcomponenten wel aan de groeiende vraag kunnen voldoen.*1 

Golftandwielen voor robots

20.04.2023-XNUMX-XNUMX | Tegen deze achtergrond heeft de automobiel- en industriële leverancier zijn tandwielportfolio en productiecapaciteit voor robotassen in lichtgewicht robotica aanzienlijk uitgebreid en twee tandwielseries met hoge precisie ontwikkeld: de spelingvrije precisie-strekgolftandwielen RT1 en RT2 evenals de precisie planetaire tandwielen van de serie PSC.

De RT strain wave tandwielen bestrijken een koppelbereik van 10 tot maximaal 484 Nm, de PSC tandwielen in de kleinste maat 030 beginnen bij 327 Nm. Zo hebben robotfabrikanten de mogelijkheid om het meest geschikte ontwerp en formaat van de tandwielkast voor hun robotassen te selecteren. Maar wat is eigenlijk een harmonische aandrijving en waar komt deze vandaan?

Wie heeft rekgolfversnellingen uitgevonden?

In de groep van VersnellingDe golftandwielen vallen vooral op door hun elastische element, de zogenaamde flexspline. Hiervoor werd begin jaren zeventig gezorgd door de inbouw in de wielaandrijvingen Maanzwervende voertuigen, die werden gebruikt tijdens de Apollo-missies. Na het succesvolle gebruik van robotaandrijvingen vonden ze hun weg naar andere toepassingsgebieden, zoals in de luchtvaart en medische technologie of voor het volgen van parabolische antennes en zonnepanelen.

De drie exemplaren van de Lunar Roving Vehicles werden op de maan achtergelaten. De in de jaren 1950 door Walton Musser uitgevonden tandwielen met spanningsgolven werden geïnstalleerd in de vier elektrische wielaandrijvingen*2. 

In de industriële automatisering worden rekgolftandwielen al tientallen jaren gebruikt als precisie-servotandwielen. Als eerste rekgolfoverbrengingen in serieproductie kwamen spanningsgolfoverbrengingen op de markt als Harmonic Drive-overbrengingen onder de merknaam Harmonic Drive. Tegenwoordig zijn tandwielen met spanningsgolven het voorkeurstype voor kleine knikarmrobots met een laadvermogen tot 20 kg.

Wat zijn de voordelen van rekgolfversnellingen?

  • Zeer hoge overbrengingsverhouding in één trap
  • Vrijheid van speling door de voorspanning van de vertanding van de Flexspline en Circular-Spline
  • Hoge positionerings- en herhalingsnauwkeurigheid
  • Optie van een holle as voor de Kabelexecutie
  • Zeer compact ontwerp en lage massa

Inventor's Expansion Wave Gear-octrooien Walton Musser uit 1955 zijn allang verlopen. Daarom is het beheersbare aantal fabrikanten in het heden des te verrassender. Maar dat komt waarschijnlijk ook door de vele nichetoepassingen en uitgekiende tandwieltechniek.

Precisie harmonische aandrijving serie RT1 en RT2


Beide series RT1 en RT2 hebben vergelijkbare afmetingen. Precisie harmonische aandrijvingen van de High Torque RT1-serie overtreffen de Standard Torque RT2-serie met gemiddeld 30% qua koppel en 40% qua levensduur. Precisie harmonische aandrijvingen van de Standard Torque RT2-serie worden gekenmerkt door een uitgebreide portfolio van maten, varianten en overbrengingsverhoudingen. Precisie harmonische aandrijvingen van de High Torque RT1-serie zijn uitgerust met een geïntegreerde koppel sensoren verkrijgbaar als RT1-T, die als bijzonder kenmerk geen extra elasticiteit in de aandrijflijn van de robot introduceert.

De precisie-aandrijfassen RT voor robots kunnen optioneel worden gecombineerd met bijpassende motoren en een optioneel geïntegreerde koppelsensor (RT1-T) tot compacte aandrijfeenheden encoder en Rem worden voltooid. Een bijzonder stijve lagering van de uitgang wordt bereikt door het gebruik van hoeknaaldlagers uit de XZU-serie.

Grenzen verleggen met een nieuw lagerontwerp

14.04.2023-XNUMX-XNUMX | De lagertechnologie in scharnierarmen van lichtgewichtbbuiten maakt meestal gebruik van gekruiste rollagers. Maar het ontwerp van dergelijke lagers heeft al zijn grenzen bereikt wat betreft hun kantelstijfheid. Schaeffler heeft de naaldrol als een veelbelovend alternatief beschouwd, en de dubbele rij Hoekig naaldlager XZU heeft ontwikkeld.

Naar de post

Hoeknaaldlager en precisietandwielkast voor cobotverbindingen

14.04.2023-2020-XNUMX | Lichtgewicht robots (LBR's) en collaboratieve robots (cobots) moeten in de moderne productie zeer dynamisch en precies werken. Met de ontwikkeling van het hoeknaaldlager werd XNUMX ook het nieuwe Precisie tandwielkast RTWH ontwikkeld. Dit biedt nieuwe kansen in het snelgroeiende marktsegment. Het nieuwe rollager XZU wordt gebruikt als hoofdlager voor het precisietandwiel. De combinatie van versnelling en XZU biedt maximale compactheid en stijfheid in de toepassing.

Vanwege de betere prestaties kan de gebruiker kiezen voor een kleinere rollagermaat, waardoor installatieruimte en gewicht worden bespaard. Dit is een essentieel aspect met betrekking tot het onderwerp downsizing. Over het algemeen zijn er nieuwe mogelijkheden in de ontwikkeling van deze robots. 

Für Cobot gewrichten ontworpen, beschrijft Schaeffler de RT1- en RT2-series als inbouwklare reductietandwielen in het Silk Hat-ontwerp als "snelheidsreductoren". Het werkingsprincipe van harmonische aandrijving maakt een hoog koppelvermogen, hoge overbrengingsverhoudingen met een relatief licht ontwerp mogelijk. Het precisietandwiel is spelingsvrij, positioneert nauwkeurig, compact en heeft een lange levensduur.

Vooral de hoge levensduur de versnellingsbak is van groot belang voor robots omdat ze betrouwbaar en met zo min mogelijk stilstand moeten werken. Afhankelijk van de maat biedt de fabrikant kortingen van 50 tot 150. De resulterende koppels worden nauwkeurig en veilig overgebracht door de combinatie van de versnellingsbak met het stijve hoeknaaldlager en het robuuste ontwerp. Op deze manier kan de robot dynamisch, nauwkeurig en zonder hoge na-oscillatie-effecten naar de eindpositie worden bewogen, waar hij zeer efficiënt kan werken. Sorteer-, montage- en handlingwerkzaamheden van de robot kunnen in korte tijd nauwkeurig worden uitgevoerd. Het precisietandwiel heeft een onderhoudsvrij Design en is verkrijgbaar in standaard maten. De aandrijfflens is ontworpen als holle as en kan individueel worden ontworpen.

Sensorized rekgolfversnellingen met hoge precisie

11.05.2022/XNUMX/XNUMX | De maakindustrie heeft behoefte aan Lichtgewicht roboticadie handelen met een hoge dynamiek en precisie. Tegelijkertijd zijn toepassingen in de voedingsindustrie en medische technologie hebben een hoge mate van gevoeligheid, terwijl flexibiliteit en gebruiksvriendelijkheid voorop staan ​​in middelgrote bedrijven.

“Deze veeleisende doelen kunnen niet worden bereikt met slechts één onderdeel. We hebben deze uitdaging fundamenteel aangepakt en hebben nieuwe voor lichtgewicht robots en cobots hoofdkamp, motoren, transmissie en een volledig geïntegreerde sensoren ontwikkeld", zegt Ralf Moseberg, hoofd van de business unit Industrial Automation bij Schaeffler.

"Met ons oplossingspakket kunnen cobots zich bijvoorbeeld gelijktijdig verplaatsen 50 procent sneller 30 procent zwaardere ladingen kunnen vervoeren en voor gevoeligheid bieden we een innovatief concept met onze sensorized wave gears. Dit opent nieuwe toepassingsgebieden.”

De RT-precisie harmonische aandrijving zijn ontworpen voor bijzonder dynamische en veeleisende toepassingen met een hoog koppelniveau. Als optie zijn golftandwielen met volledig geïntegreerde koppelsensoren verkrijgbaar. Zonder extra installatieruimte en verlies aan stijfheid van de gehele mechanica heeft het de taak om zeer nauwkeurige koppelsignalen te leveren. Tot op heden ontbrak het de markt aan een duurzame sensoroplossing die geschikt is voor serieproductie. Deze opening wordt gedicht met het sensorgestuurde golftandwiel RT.

Robotaandrijvingen voor de snel groeiende markt

In tegenstelling tot andere gegolfde tandwielen op de markt, was de rekstrookstructuur op de Flexspline in de gesensoriseerde precisie gegolfde tandwielen in dunne film technologie permanent toegepast. De koppelsensor ondersteunt veiligheidsfuncties en gevoelige, nauwkeurige positie- en procesbesturing. De koppelsignalen kunnen ook worden gebruikt om actieve trillingscompensatie te ontwikkelen. Dit betekent dat kortere instel- en positioneringstijden kunnen worden bereikt met zeer dynamische bewegingen.

Gegolfde tandwielen voor toepassingen met een hoog en standaard koppel

De twee series precisie-harmonische aandrijvingen voor lichtgewicht robots en cobots omvatten de RT1 voor het gebied met hoog koppel en dat RT2 voor de standaard koppeltoepassing. RT2-versnellingen dekken ongeveer 80% van de gebruikelijke cobottoepassingen af. De serie omvat vijf maten van 14 tot 32 en vijf verhoudingen van 50 tot 160. Er zijn varianten met Holle schacht en voor directe bevestiging op de motoras van de robot, als gesloten eenheid met afdichtingen en als componentenset. De RT1-versnellingsbakken zijn verkrijgbaar in vier maten van 14 tot 32 met verhoudingen van 100 en 160 voor koppels van 25 tot bijna 900 Nm. Dankzij de hoge koppeldichtheid kunnen de RT1-golftandwielen worden gebruikt om bijzonder compacte scharnierarmen te creëren voor bovengemiddelde belastingen.

Koppelsensoren extern versus intern

02.06.2023/XNUMX/XNUMX | Zou moeten cobots om sensitief en geforceerd te werken en soepel les te geven, heb je er een nodig sensorenom meetgegevens van de externe krachten te krijgen. Schaeffler hiervoor heeft Koppelsensoren ontwikkeld voor cobots die zijn geïntegreerd in precisiegolfversnellingen. 

Naar de post

Precisie planetaire tandwielen uit de PSC-serie

29.04.2023 | PSC is de naam van de drietraps planetaire overbrenging met schuine aandrijftrap en geïntegreerd hoofdlager. Vergeleken met andere technologieën zijn de versnellingen

  • P = meest nauwkeurig
  • S = de stilste en het geheel op
  • C = constante levensduur

Met de precisie planetaire tandwielen van de PSC-serie voor industriële robots hebben ontwerpers een taak Factor tien minder torsiespeling en een levensduur verlengd met een factor drie.

Slijtagecompensatie houdt de extreem kleine torsiespeling van de overbrenging constant. Zulke grote sprongen in ontwikkeling zijn zeer zeldzaam en een kans voor industriële robotica om eerdere limieten te overwinnen.

De PSC-precisiereductoren zijn geschikt voor een bijzonder breed scala aan industriële toepassingen. Hiervoor wordt onder meer gezorgd door een grote verscheidenheid aan varianten. Dit resulteert uit acht maten met massieve as en holle as, inbouwsets en complete tandwielblokken en verschillende motormontagevarianten. De verbinding tussen de tandwieltrap en de planetaire trap heeft de functie om een ​​brede aanpassing aan het gewenste snelheids- en koppelbereik mogelijk te maken.

Welke voordelen bieden planetaire tandwielen?

  • minimale torsiespeling (0,1 arcmin)
  • maximale torsie- en kantelstijfheid
  • bijzonder lange levensduur van 20.000 bedrijfsuren

Deze eigenschappen maken de nauwkeurige planetaire tandwielkasten ideaal voor alle industriële precisieaandrijvingen. Dankzij de gepatenteerde tandwieltechnologie van de planetaire tandwielen en trap met tandwieloverbrenging bij de ingang is er een laag geluidsniveau van slechts 65 dB(A). De robotversnellingsbak biedt hoge rendementen van meer dan 90% bij vollast. Dit resulteert in een stabiel temperatuurgedrag en een laag energieverbruik.

Gepatenteerde tandwieltechnologie

Het opvallende kenmerk van de planetaire versnellingsbak PSC is de gepatenteerde tandwieltechnologie. Het vermindert de torsiespeling van het epicyclische tandwiel 0,1armin en houdt dankzij een instelmechanisme de levensduur constant op 20.000 bedrijfsuren.

De PSC-serie omvat negen maten planetaire tandwielkasten van 030 tot 500 met planetaire trapverhoudingen tussen 9 en 20, ingangstrappenverhoudingen van 3,4 tot 15,7 en uitwendige diameters van 155 tot 405 mm. De torsiestijfheid is bijzonder hoog en wordt onder meer bereikt door de aan weerszijden gemonteerde vier of vijf planeetwielen.

PSC planetaire tandwielkasten zijn verkrijgbaar als inbouwsets en als gesloten units met en zonder hoekvoorversterker. Deze gevarieerde roterende tandwielkasten kunnen eenvoudig in het ontwerp van de klant worden geïntegreerd. Ze worden al met veel succes gebruikt in industriële robots met een draagvermogen tot circa 100 kg.

Schaeffler exposeert op de Automatica 2023.

Bronnen:

1. https://asianroboticsreview.com/home214-html
2. Nationale luchtvaart- en ruimtevaartadministratie

Auteurs informatie
Angela Struck

Angela Struck is hoofdredacteur van ontwikkelingsscout en freelance journalist en directeur van Presse Service Büro GbR in Ried.