Erhöht die Positioniergenauigkeit Flanschgetriebe als ideale Antriebslösung für Delta-Roboter

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Bei der Entwicklung eines neuen Delta-Roboters für Pick & Place-Aufgaben ergab sich für die schweizerische Syntegon Packaging Systems nicht zuletzt ein umfangreiches Anforderungsprofil an das Getriebe. Als langjähriger Partner und „Preferred Supplier“ in diesem Bereich nahm Neugart diese Herausforderung an. 

Wenn es um Prozess- und Verpackungstechnik in der Pharma- und Lebensmittelindustrie geht, ist Syntegon weltweit ein gefragter Partner: Die Unternehmensgruppe ist mit mehr als 35 Standorten in fast 20 Ländern in allen Regionen der Welt vertreten. Der Standort Beringen in der Schweiz ist der Hauptsitz der Geschäftsbereiche Food sowie Service & Digital Solutions der Syntegon-Gruppe und steht für ein umfassendes Portfolio an Verpackungslösungen für die Süßwaren- und Nahrungsmittelindustrie. Zu den dort entwickelten und realisierten Verpackungs- und Handling-Systemen gehören auch flexible Robotik-Lösungen für verschiedenste Anwendungen. Entwickelt werden diese in Beringen von der Tochtergesellschaft Syntegon Packaging Systems AG.

Delta-Roboter arbeiten schnell und präzise

Delta-Roboter spielen dabei eine wichtige Rolle. Denn gerade in der Lebensmittelindustrie, aber auch in der Pharmabranche oder auch in der Halbleiterindustrie, wo schnelle und präzise Handhabungsschritte automatisiert werden, bieten diese eine ideale Lösung. Zum Beispiel in Verpackungsanlagen oder in Logistikzentren übernehmen sie vielfältige Pick & Place-Aufgaben. Sie verpacken Pralinen, sortieren Päckchen oder bestücken Leiterplatten – und das hundertfach pro Minute. Möglich macht dies die charakteristische Kinematik dieses Robotertyps: Alle Achsen seiner Steuerarme sind parallel angeordnet. Die Enden der in alle Richtungen beweglichen Steuerarme sind durch eine kleine Plattform zur Werkzeugaufnahme verbunden, die beispielsweise einen Sauggreifer trägt.

Da die Antriebe nicht in den Gelenken sitzen, sind die Steuerarme bei einem Delta-Roboter extrem leicht. Es muss also nur wenig Masse bewegt werden, was hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Dynamik mit sehr starken Beschleunigungen ermöglicht. Im Gegenzug bedeutet die konstruktive Entlastung der Steuerarme: Die Servomotoren der Hauptantriebe und mit ihnen die Getriebe, die sie mit den Steuerarmen verbinden, sind extremen Belastungen ausgesetzt. Sie müssen hochdynamisch in ständig wechselnder Drehrichtung und dabei extrem präzise arbeiten.

Flanschgetriebe für besondere antriebstechnische Anforderungen

Für diese besondere Aufgabenstellung suchten die Experten von Syntegon Packaging Systems nach einer optimalen Lösung. Fündig wurden sie bei Neugart: Der deutsche Hersteller ist spezialisiert auf Planetengetriebe. Damit ein Planetengetriebe seine Vorteile auch in Delta-Robotern voll ausspielen kann, sind allerdings einige spezielle Anpassungen in der Konstruktion notwendig. Diese betreffen insbesondere die Punkte maximale Verdrehsteifigkeit (Torsionssteifigkeit), minimales Verdrehspiel, reduzierte Massenträgheit, hohes Beschleunigungsmoment und ein angepasstes Dichtungskonzept.

Wie eine solche leistungsfähige Lösung aussehen kann, zeigt Neugart mit dem neuen Flanschgetriebe NDF. Dieses verfügt zum Beispiel über eine besonders verdrehsteife Struktur. Das Verdrehspiel der Getriebeverzahnung ist standardmäßig auf <1 Winkelminute reduziert. Dementsprechend hoch ist die Positioniergenauigkeit des Roboters. Die hohe Dynamik, die hierdurch erreicht werden kann, verkürzt die Taktzeit des Roboters. Darüber hinaus zeichnet sich das NDF im Detail noch durch eine ganze Reihe von weiteren Besonderheiten an der Eingangs- wie an der Abtriebsseite aus.

„Zuverlässigkeit der Flanschgetriebe ist für uns ein absolutes Muss“

Das NDF ist derzeit in Baugröße 090 und mit insgesamt vier jeweils zweistufigen Übersetzungen zwischen i=22 und i=55 verfügbar. Als Option ist für das NDF eine lebensmitteltaugliche Öl-Schmierung erhältlich. Der verwendete Schmierstoff ist nach NSF H1 und ISO 21469 zertifiziert. Als weitere Option kann das NDF mit einer Abtriebswelle aus Edelstahl und einem vernickelten Abtriebsflansch ausgestattet werden. Diese erhöhen die Korrosionsbeständigkeit des Getriebes. Dadurch toleriert es auch häufiges Reinigen mit aggressiven Medien, wie es in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie unerlässlich ist. Eine große Auswahl an Standardgetrieben aus dem Neugart Programm ermöglicht darüber hinaus einen individuell ausgelegten Antrieb für die vierte Achse (Drehachse) des Delta-Roboters.

Nach den ersten Praxiserfahrungen mit dem neuen NDF-Getriebe zeigt sich auch Marco Ebner von Syntegon Packaging Systems überzeugt von den anwendungsspezifischen Vorteilen: „Die Zuverlässigkeit der Getriebe ist für uns ein absolutes Muss, um die Erwartungen unserer Kunden auch zu deren vollsten Zufriedenheit erfüllen zu können. Das NDF-Getriebe von Neugart bietet dabei aus unserer Sicht das beste Gesamtpaket aus Performance, Qualität und Kosteneffizienz. Während der Entwicklung unserer neuen RPP-Maschinenplattform haben wir sehr eng und intensiv mit der Firma Neugart zusammengearbeitet und so die für uns ideale Getriebe-Lösung gefunden.“

Der Autor Marcel Geurts arbeitet im Produktmanagement bei der Neugart GmbH.