Von Industrie bis Weltraum

Schwerpunkt Gleit- und Wälzlager

Dünnringlager von Rodriguez sind kompakt und leicht und bewähren sich darum in etlichen Einsatzgebieten wie bei Halbleitern oder in der Medizintechnik und nicht zuletzt in der Robotik.

09. Mai 2017

Wenn wie in der Robotik jedes Gramm zählt und Miniaturisierung und Kompaktheit bei gleichzeitig großem Bohrungsdurchmesser im Fokus stehen, sind Kaydon Dünnringlager von Rodriguez die richtige Wahl. Jede Serie der Reali-Slim-Dünnringlager basiert auf einem einzigen Querschnitt, der auch mit steigendem Bohrungsdurchmesser konstant bleibt. Dank dieses konstruktiven Kniffs können Vollwellen durch Hohlwellen ersetzt werden.

Der Innenraum der hohlen Welle bietet Raum für Komponenten wie Luft- oder Hydraulikleitungen, elektrische Verkabelungen oder Schleifringe. Bei einer großen Zahl von Applikationen kann ein Vierpunkt-Reali-Slim-Dünnringlager sogar zwei Lager ersetzen. Das erlaubt eine kompaktere Bauweise und vereinfacht die Montage.

Aufgrund dieser Vorteile werden die Dünnringlager von Rodriguez zunehmend in der Robotik eingesetzt: Sie bewähren sich beispielsweise in einem Laserroboter, der für die Bearbeitung von Kunststoff- und Metallbauteilen konzipiert wurde.

Bei dessen Entwicklung stand der Hersteller Robot-Technology vor einer Herausforderung, denn für die Kopfachse des Roboters wurden spezielle Lager benötigt: Sie übernehmen die Lagerung der Antriebswelle und der drehbaren Außenglocke, die das Umschalten von Scanner- auf Düsenbetrieb ermöglicht. Aufgrund des begrenzten Bauraums mussten die Lager im Querschnitt sehr dünn, im Durchmesser aber relativ groß sein.

Wichtig war auch eine ausreichende Robustheit, schließlich entstehen beim Laserschneiden sowohl Stäube als auch Gase, die sich funktionsmindernd auswirken können.

Bei Rodriguez wurden die Experten fündig. Heute werden sowohl in der Antriebsachse des Roboters als auch im Außenring jeweils zwei metrische Reali-Slim-Dünnringlager verbaut. Robot-Technology hat sich für Dünnringlager in metrischer Ausführung entschieden, die den Konstruktionsaufwand senken. Eine Umrechnung von Inch in metrische Maße ist nicht mehr erforderlich – das spart Zeit und vermeidet Rundungsfehler. Alle metrischen Kaydon Dünnringlager sind wahlweise als Radial-, Schräg- oder Vierpunktlager lieferbar.

Interaktion ermöglichen

Wie werden Roboter in Zukunft mit Menschen interagieren, und welche Aufgaben können sie übernehmen? Mit diesen Fragen beschäftigen sich zahllose Wissenschaftler rund um die Welt. Auch in der Forschung bewährt sich die schlanke Lagertechnik von Rodriguez, zum Beispiel in einem mobilen Zwei-Arm-Roboter, dessen Transport- und Greifverhalten von einem am Produkt befindlichen digitalen Produktgedächtnis gesteuert wird. Die anthropomorphe Maschine namens AILA erkennt und greift unterschiedliche Gegenstände, wie Flaschen, Kartons oder Beutel, und adaptiert ihr Verhalten an die spezifischen Eigenschaften des Objekts, zum Beispiel dessen Gewicht oder Zerbrechlichkeit.

Im Rahmen eines weiteren Projekts erforschen Wissenschaftler künstliche kognitive Systeme anhand der Interaktionen zwischen einem menschenähnlichen Roboter namens iCub und seiner Umwelt. Eine der größten Herausforderungen bei der mechanischen Konstruktion des iCub bestand in der Fertigstellung der kleinen Roboterelemente, deren Baugröße für gewöhnlich im Zehntelmillimeterbereich liegt.

Die Herausforderung lag darin, entsprechend klein dimensionierte und zugleich extrem leistungsstarke Komponenten zu finden. Bei den im iCub eingesetzten Reali-Slim-Dünnringlagern handelt es sich deshalb um Vierpunktlager mit kleinem Durchmesser von einem oder zwei Zoll – also 25,4 beziehungsweise 50,8 Millimetern.

Die Reali-Slim-Dünnringlager besitzen im Vergleich zu herkömmlichen Radiallagern eine erhöhte Steifigkeit sowie die Fähigkeit, gleichzeitig Radial-, Axial- und Momentenlasten aufzunehmen.

Kriterien der NASA erfüllt

Dünnringlager erfüllen die hohen Anforderungen von Industrie und Wissenschaft. Aber damit nicht genug: Die kompakte und leistungsstarke Technik genügt sogar den extremen Kriterien der NASA für den Einsatz im Weltraum. So wurde für die Phoenix Mars Lander Mission 2008 die Hand-Arm-Konstruktion eines Roboters so optimiert, dass sie sich im Weltraum von der Erde aus direkt fernsteuern ließ. Höchste Präzision und strenge Gewichtsreduzierung des Vorgängermodells standen dabei im Fokus.

Das System konnte durch konsequente Materialeinsparung um 26 Kilogramm reduziert werden. Für die Hohlwelle vom Antrieb wurde ein Lager benötigt, das in den Außendurchmesser des Gelenks passt, aber trotzdem im Innern noch die Kabelführung ermöglicht.

Extrem glatte Oberfläche

Der Roboter wurde auf dem Mars unter anderem für die Entnahme von Bodenproben eingesetzt. Dafür müssen die Lager sehr hohe Kräfte aufnehmen – zum Durchbrechen der Eisschicht und zum Graben bis in eine Tiefe von etwa 500 Millimetern wird eine Kraft von mehr als 45 Kilogramm benötigt.

Eine Sonderausführung von Dünnringlagern der Ultra-Slim-Reihe war die optimale Lösung für diese Hightech-Anwendung im All: Sie sind aus wärmebehandeltem 440C-Edelstahl gefertigt, der zusätzlich noch gehont wurde, um eine extrem glatte Oberfläche und ein besseres Laufverhalten zu erreichen. Eine zusätzliche Wärmebehandlung ermöglicht den Einsatz bei extremer Kälte, denn die Gelenke des Roboterarms sind für eine Temperatur von bis zu -108 Grad Celsius ausgelegt. Dementsprechend sind die Lager mit Spezialschmierstoff mit niedriger Ausgasung befettet, der bei großer Kälte nicht zu zäh wird und in der dünnen Atmosphäre nicht verdampft.

Durch die langjährige Erfahrung mit solchen Sondereinsätzen verfügen die Spezialisten von Rodriguez nicht nur in der Robotik über ein fundiertes Spezialwissen und können Kunden somit individuell und professionell beraten. Sie modifizieren die Kaydon Dünnringlager exakt nach den spezifischen Anforderungen. Dazu zählen neben Vorspannungen und Sonderbefettungen oder Auslieferung ohne Fettfüllung auch die Antikorrosions-Beschichtung der Lager und der Einsatz spezieller Wälzkörpermaterialien oder Wälzlagerkäfigen aus Peek, Teflon, Edelstahl und anderen Werkstoffen. mk

Erschienen in Ausgabe: 04/2017