Zykloidgetriebe: Der Weg zu optimierten Condition-Monitoring-Konzepten für die Robotik

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Um im digitalen Zeitalter mit dem rasanten Tempo des technologischen Wandels Schritt halten zu können, müssen sich vor allem Hersteller mechanischer Produkte strategisch neu aufstellen. Der Zykloidgetriebespezialist Nabtesco hat die Zeichen der Zeit erkannt und treibt seine Transformation konsequent voran. Die Evolution des Zykloidgetriebes eröffnet neue Märkte, Anwendungen und Services.

Zykloidgetriebe im Einsatz: Die Zukunft ist digital. Das stellt Hersteller mechanischer Produkte vor besondere Herausforderungen. Um weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben, braucht es frische Ideen, mutige Entscheidungen und unkonventionelle Lösungen. Es gilt, eingefahrene Denkmuster über Bord zu werfen, zukunftssichere Perspektiven auszuloten und neue Wachstumsfelder zu erschließen. Wandel bedeutet Veränderung und ist daher meist mit großer Skepsis verbunden. Dabei ist Transformation keine Option, sondern eine Notwendigkeit. Wie der Change-Prozess gelingen kann, zeigt das Beispiel von Nabtesco.

Zykloidgetriebe: Die Zukunft liegt in digitalen Innovationen

Nabtesco ist ein Hersteller von Zykloid­getrieben und Marktführer im Bereich Roboter­getriebe. „Zykloidgetriebe sind eine ausgesprochen leistungsstarke Technologie, doch wie bei allen mechanischen Produkten gibt es physikalische Grenzen. Also haben wir uns gefragt: Wie können wir uns im digitalen Zeitalter weiterentwickeln?“, so Daniel ­Obladen, Head of Sales General ­Industries bei der Nabtesco Precision Europe GmbH und betont: „Uns war klar: Konflikte vermeiden, heißt Zukunft vermeiden. Wir müssen den Status quo infrage stellen, unsere Komfortzone verlassen und mit neuen Ideen das nächste Level einläuten.“ Wie das in der Praxis aussieht, zeigen Innovationen wie der digitale Getriebe-Zwilling für software­basierte Condition-Monitoring-Konzepte in der Robotik sowie das elektromechanische Lenkaktuator-System für autonome Nutzfahrzeuge. Hybridisierung, die Kombination unterschiedlicher Technologien, spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Das Imago-Prinzip, oder: Transformation sichert Überleben

Sehr wertvolle Impulse für diese Entwicklung lieferte das Imago-Prinzip von Reza Razavi. Anhand der Verwandlung von der Raupe zum Schmetterling veranschaulicht der selbständige Transformationsberater, wie aus Altem Neues entsteht und vergegenwärtigt, dass das Potenzial zum Wandel vielen Unternehmen bereits inhärent ist – sie müssen es nur aktivieren. „Raupe und Schmetterling haben dieselbe DNA, sind aber zwei komplett unterschiedliche Lebewesen. Möglich wird die Metamorphose durch die sogenannten Imago-Zellen, die während der Verpuppung entstehen und die Veränderung einleiten“, sagt Daniel Obladen und ergänzt: „Bei Unternehmen verhält es sich ähnlich. Wie die Imago-Zellen haben es kreative Ideen anfangs schwer und müssen sich gegen Widerstände durchsetzen. Doch ist diese Phase erst einmal geschafft, entsteht etwas Neues. Auch wir als Unternehmen müssen uns unserer Umgebung, die geprägt ist von immer schneller werdenden Veränderungen, anpassen.“

Condition Monitoring mit digitalem Getriebe-Zwilling

Ungewöhnliche Wege ist der Getriebehersteller beispielsweise mit dem Steuerungsexperten Keba gegangen. Als erster Getriebehersteller in der Robotik hat das Unternehmen die Blackbox Getriebe geöffnet und Keba getriebespezifische Daten und Charakteristiken zur Verfügung gestellt. Diese bilden die Grundlage für die digitale Nachbildung des haptischen Getriebes mit seinen relevanten Eigenschaften, den sogenannten digitalen Getriebe-Zwilling. Mit einem Nabtesco-Add-on für die Robotersteuerung lässt sich die Robotergenauigkeit jetzt um den Faktor 9 steigern. So können in Zukunft hochgenaue Handling- und Bearbeitungsaufgaben roboterbasiert mit der Präzision einer Werkzeugmaschine ausgeführt werden. Das bietet sehr hohe Flexibilität bei gleicher Qualität.

Ausfälle der Zykloidgetriebe vorzeitig erkennen

Auch für eine künftige Echtzeitüberwachung von Robotern sind modell- und exemplarspezifische Getriebedaten von zentraler Bedeutung, denn sie ermöglichen eine individuelle Momentaufnahme der Roboterauslastung und damit eine Betrachtung der Restlebensdauer jedes einzelnen Getriebes im Roboter. Dabei wird mit Werten gearbeitet, die ohnehin zur Verfügung stehen. So erlaubt der Drehzahl- und Drehmoment­verlauf in Kombination mit Erfahrungswerten aus über 35 Jahren Getriebeentwicklung detaillierte Rückschlüsse über den Zustand des Getriebes. Mit einer permanenten Überwachung der Zykloidgetriebe könnte die Wartung bedarfsgerecht ausfallen. Sich ankündigende Ausfälle ließen sich vorzeitig erkennen, Serviceeinsätze wären planbar, der Wartungsaufwand würde sich verringern und ungeplante Maschinenstillstandzeiten könnten vermieden werden. Im Ergebnis wären die Produktionsprozesse effizienter und die Produktivität höher.

Weltweit erstes Steer-by-Wire-System für Nutzfahrzeuge

Auch das Lenkaktuator-System für autonome Nutzfahrzeuge ist das Ergebnis einer Kooperation – und zwar mit der Firma adcos, spezialisierter Entwicklungspartner für Software- und Hardwarelösungen im Bereich mechatronischer Systeme und ein Unternehmen der Nabtesco-Gruppe. „Im Automotive-Bereich spielten Zykloidgetriebe bis dato keine Rolle. Doch die Mobilitätswende zwingt die Autobauer zum Umdenken – weg von platzraubenden ineffizienten Hydrauliksystemen, hin zu kompakten und umweltfreundlichen elektromechanischen Alternativen“, macht Daniel Obladen deutlich.

Bei der CV-EPS Plattform (CV-EPS = Commercial Vehicle Electronic Power Steering) handelt es sich um eine rein elektromechanische Lenk- und Antriebslösung. Das modulare Konzept - mechanischer Baukasten mit softwarebasiertem Customizing - wurde konstruiert und industrialisiert, um in verschiedenste Nutzfahrzeuge integriert werden zu können und ist vor allem für Zukunftsfelder wie Elektromobilität und Autonomes Fahren interessant. Zum Einsatz kommen die ersten Prototypen als Funktionsmuster im neuen urbanen Transportkonzept SRT (Super Virtual Rail Train) des chinesischen Schienenfahrzeugherstellers CRRC/ZELC. Dabei handelt es sich um 36 Meter lange, elektrisch angetriebene Busse mit vier Fahrzeugmodulen und drei Gelenken, die – rein über Software gesteuert – bis zu 320 Fahrgäste auf einer virtuell berechneten Straßenbahnschiene transportieren können.

Transformation als Schlüssel zur Zukunft

Zykloidgetriebe im Antriebsstrang von Nutzfahrzeugen? Was anfangs nach einer verrückten Idee klang, mausert sich nach und nach zu einer echten Erfolgsstory – dank Mut zum Risiko, Bereitschaft für Innovationen und dem Glauben an das Projekt. „Der Schlüssel sind Possibilisten. Possibilisten fokussieren sich auf die Chancen, ohne dabei die Risiken zu vernachlässigen. Mit diesem Mindset machen sie Zukunft möglich. Sie sind die Imagos, die das Potenzial von sogenannten Ugly Babys, also von neuen, noch unausgereiften Ideen, erkennen und so das Unternehmen voranbringen“, erklärt Daniel Obladen.

Die Autorin Jennifer Hagmeyer ist Team Lead Marketing bei der Nabtesco Precision Europe GmbH.

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