Präzise führen

Mit dem XMini hat Exechon ein intelligentes, portables Maschinensystem vorgestellt. Der Werkzeugmaschinenroboter ist dabei sehr flexibel und leistungsfähig. Mit an Bord sind maßgeschneiderte und sehr genaue Zykloidgetriebe von Nabtesco.

30. September 2019
Präzise führen
Steifigkeit und Präzision im XMini gewährleisten Nabtesco-Getriebe im Bearbeitungskopf. (© Exechon)

Die Automatisierung schreitet auch in der Werkzeugmaschine voran. Ein aktuelles Ergebnis dieser Entwicklung ist der XMini von Exechon, nach Herstellerangaben der weltweit erste Werkzeugmaschinenroboter aus Carbonfaser. Er soll die Flexibilität und Dynamik eines Roboters mit der Steifigkeit und Genauigkeit einer Werkzeugmaschine kombinieren. Erreicht wird dies durch eine hybride Struktur, die die Vorteile der seriellen und der parallelen Kinematik vereint. Im Vergleich zu den weitverbreiteten Knickarmrobotern weisen Parallelkinematiken eine höhere Steifigkeit und damit bessere Wiederholgenauigkeit auf. Dagegen verfügen die seriellen Roboterkollegen über einen größeren Arbeitsbereich und folglich über mehr Bewegungsfreiheit.

»Der Nabtesco-Ansatz ist einzigartig und kundenfreundlich.«

— Karl-Erik Neumann, Gründer Exechon

In hybridkinematischen Systemen wie dem Exechon XMini kommen die Stärken beider Technologien zusammen. Das neuartige Maschinenkonzept bietet die volle Leistungsfähigkeit einer Fünfachsmaschine und ist dabei leicht, kompakt, portabel und extrem vielseitig. »Das ist das Ergebnis der hybriden Struktur. Dadurch können wir die Reichweite erzielen, die wir für die einzigartige Fähigkeit des XMini zur Sechsseiten-Bearbeitung benötigen«, macht Karl-Erik Neumann, Gründer und Geschäftsführer von Exechon, deutlich.

Steif, aber beweglich

Beim XMini sorgen drei lineare Aktuatoren für ein starkes, steifes und zugleich bewegliches Gerüst. Der Bearbeitungskopf ist maximal flexibel und ermöglicht komplexe Bearbeitungsprozesse in einer Aufspannung. Ausgestattet mit einer 3D-Lasersonde oder einem Werkzeugwechsler lassen sich Arbeiten wie Zerspanen, Orbitalbohren, Laserschneiden und -schweißen sowie Rührreibschweißen unkompliziert automatisieren. Der Roboter eignet sich dabei sowohl zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung als auch für Anwendungen mit hohem Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und ist als Stand-Alone-Tool oder Teil eines bestehenden Produktionssystems einsetzbar.

Die Kohlefaserstruktur macht den kompakten Werkzeugmaschinenroboter zu einem absoluten Leichtgewicht. Dank des geringen Gewichts sowie der modularen Konstruktion – der XMini lässt sich innerhalb kürzester Zeit mühelos in vier Einzelteile zerlegen und ebenso einfach wieder zusammenbauen – kann die Hybridkinematik bequem zwischen mehreren Arbeitsstationen hin und her transportiert werden. Das macht die Prozesse effizienter, steigert die Produktivität und verbessert die Kapazitätsauslastung der Produktion.

Um die gewünschte hohe Steifigkeit und Präzision des XMini zu erreichen, hat Exechon in den beiden Achsen des Bearbeitungskopfs Getriebe von Nabtesco verbaut. »Unser Partner verfolgt dabei einen einzigartigen, kundenfreundlichen Ansatz und bietet das technische Know-how, das wir benötigen«, betont Karl-Erik Neumann.

Darum sind auch in sechs von zehn Industrierobotern Zykloidgetriebe des japanischen Herstellers verbaut. Auch im Werkzeugmaschinenbau und der Automobilindustrie kommen die leistungsstarken Präzisionsgetriebe seit Jahrzehnten zum Einsatz und sind millionenfach bewährt.

Zu verdanken ist dies dem besonderen Konstruktionsprinzip: Dank der speziellen zykloiden Bauweise kommen sie im Inneren in der Abtriebsstufe ohne Zahnräder aus und sind keinen Scherkräften ausgesetzt. Das macht die Getriebesysteme zuverlässig, genau und robust. Die Kraftübertragung über Bolzen und Rollen sorgt für einen hohen Wirkungsgrad, eine lange Lebensdauer und einen geringen Hystereseverlust von unter einer Winkelminute. Auch über einen langen Zeitraum ist die Spielzunahme extrem gering. Das zweistufige Untersetzungsprinzip führt zu einem laut Hersteller exzellenten Verhalten hinsichtlich Dynamik und Laufruhe sowie einer hohen Wiederhol- und Bahngenauigkeit. Weitere Eigenschaften sind eine kompakte Bauweise, geringer Verschleiß sowie eine große Schockbelastbarkeit bis zum Fünffachen des Nenndrehmoments.

Kompakte Lösung erforderlich

»Für die Gesamtperformance des XMini ist es wichtig, dass die Achsen 4 und 5 extrem steif sind und absolut genau arbeiten«, so Karl-Erik Neumann. »Mit ihrer Kombination aus minimalem Hystereseverlust, hoher Steifigkeit und einer langen Lebensdauer sind die Getriebe von Nabtesco optimal.« Das Design des XMini erfordere eine extrem kompakte Lösung jenseits des Standards. In enger Zusammenarbeit mit den Entwicklungsingenieuren von Exechon hat Nabtesco das Getriebe daher komplett kundenspezifisch konzipiert.

Auf einen Blick

Die Partner

Exechon Enterprises L.L.C. ist ein in Abu Dhabi ansässiges Joint Venture zwischen dem US-amerikanischen Technologiekonzern Lockheed Martin, dem schwedischen Unternehmen Tecgrant AB sowie Injaz National aus Abu Dhabi.

Die Nabtesco-Ingenieure müssen für Projekte wie das XMini-Getriebe eine noch nie dagewesene Lösung finden. Sowohl die gelagerte Eingangswelle zur Aufnahme der Riemenscheibe als auch die garantierten Werte für Rund- und Planlauf wurden vorher so noch nicht realisiert. Doch diese Engi- neering-Kompetenz ist es, die Nabtesco zu einem weltweit gefragten Automationspartner macht.

www.nabtesco.de, www.exechon.com

Als Getriebetyp wird ein geschlossenes RH-25N mit einer gelagerten Eingangswelle genutzt. Auf der Eingangswelle ist eine Riemenscheibe montiert, die durch einen Zahnriemen angetrieben wird. Ausschlaggebend für die Wahl des Getriebes waren das kompakte Design verbunden mit dem hohen übertragbaren Drehmoment und der dabei garantierten Genauigkeit.

Die Vollwellengetriebe der RH-N-Serie basieren auf den besonders leichten und leistungsstarken RV-N-Einbausätzen, die Nabtesco speziell für die Robotik entwickelt hat. Sie erreichen hohe Drehmomentleistung und Präzision bei einer geringen Baugröße.

Das ist ideal für den Einsatz im XMini, denn das Getriebe durfte einen Durchmesser von 150 Millimetern sowie eine Länge von 120 Millimetern nicht überschreiten.

Dank ihres minimalen Hystereseverlustes erlauben die RH-N-Getriebe von Nabtesco eine präzise Positionierung, zudem nehmen sie aufgrund ihrer Lagerung hohe Biegemomente auf. Auch die Anforderungen an den Rundlauf am Abtrieb von maximal 15 Mikrometern konnte der japanische Hersteller erfolgreich umsetzen. Um die garantierten Werte für Rund- und Planlauf zu gewährleisten, werden alle Getriebe vor der Auslieferung vermessen. mk

Erschienen in Ausgabe: 07/2019
Seite: 4 bis 17

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