Mehr Präzision auf engem Raum

Mensch-Roboter-Kollaboration-Systeme (MRK) kommen heute in zahlreichen Branchen zum Einsatz – von der Automobilproduktion über die Logistik bis hin zur Pflege und Medizin. Dabei übernehmen sie zunehmend Aufgaben, die für Menschen unbequem, gefährlich oder zu monoton sind, und entlasten dadurch Arbeitskräfte nachhaltig. Leichtbauroboter, die ohne großen Installationsaufwand flexibel eingesetzt werden können, müssen hohen Anforderungen gerecht werden: schlanke Bauweise, geringes Gewicht, sehr hohe Beweglichkeit und präzise Steuerbarkeit.

Die Schlüssel zu diesem Erfolg liegen nicht nur in intelligenter Sensorik und fortschrittlicher Steuerungstechnik, sondern auch in mechanischen Komponenten wie den Drahtwälzlagern von Franke, die in Robotergelenken eine entscheidende Rolle spielen.

Mechanische Präzision für moderne Robotik

Der entscheidende Unterschied zwischen einem gewöhnlichen Kugellager und einem Franke-Drahtwälzlager liegt in den Laufringen. Beim Drahtwälzlager rollen die Wälzkörper nicht auf massiven Gehäuseringen, sondern auf filigranen Drähten. Die Flexibilität des Franke-Prinzips erlaubt es, freier und einfacher zu konstruieren, um bessere Produkte zu entwickeln.

Drahtwälzlager bieten Konstrukteuren sehr große Freiheiten, da sie eine hohe Integrationsfähigkeit in bestehende Designs ermöglichen. Durch die kompakte Bauweise und die Möglichkeit, die umschließende Konstruktion in verschiedenen Materialien und Geometrien zu gestalten, lassen sich spezifische Anforderungen wie Bauraumoptimierung, Gewichtsreduktion und Anpassung an besondere Umgebungsbedingungen erfüllen. Dies erleichtert die Entwicklung effizienter und leistungsfähiger Roboter.

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Redaktion Automation NEXT

Geringes Gewicht durch freie Materialwahl der Konstruktion

Das in ein umschließendes Gehäuse integrierte Drahtwälzlager nimmt Kräfte aus allen Richtungen auf. Um Drahtwälzlager den Anforderungen des Einsatzfalles anzupassen, stehen zahlreiche Möglichkeiten in Bezug auf Drahtprofil, Anschliff, Kugeldurchmesser und Material zur Verfügung. Durch die Verwendung leichter Materialen und modernster Fertigungsmethoden ermöglicht der Einsatz von Drahtwälzlager große Gewichts-, Energie- und Platzeinsparungen bei vergleichbarer Steifigkeit und hoher Präzision über die gesamte Lebensdauer.

Moderne Fertigungstechnologien wie 3D-Druck ermöglichen es Franke, maßgeschneiderte Drehverbindungen herzustellen, deren Leistung Aluminiumlagern in nichts nachsteht – bei gleichzeitig stark reduziertem Gewicht. Durch den Einsatz von 3D-Druck sind bei Drehverbindungen Gewichtsreduktionen von bis zu 90 % im Vergleich zu herkömmlichen Stahllagern möglich. Die additive Fertigung erlaubt zudem die Produktion von individuellen Geometrien und die Herstellung kleiner Losgrößen bis hin zu Einzelstücken, was für Prototypen und spezialisierte Anwendungen von Vorteil ist.

Ein zunehmend wichtiges Thema in der Robotik ist die Nachhaltigkeit. Die Drahtwälzlager von Franke bieten durch ihren modularen Aufbau eine sehr hohe Flexibilität und erlauben den Einsatz von umweltfreundlichen Materialien für die umschließende Konstruktion wie recyceltem Aluminium, 3D-Druck, Kunststoff oder sogar Hochleistungspolymeren. Damit unterstützen sie den Trend zu nachhaltigeren Produktionsprozessen.

Definierter Drehwiderstand – für gleichförmige Bewegungen und präzise Steuerung

Die Einstellbarkeit des Drehwiderstandes bei Drahtwälzlagern ist eine ihrer besonderen Eigenschaften, die sie für Anwendungen mit individuellen Anforderungen an Reibung und Beweglichkeit prädestiniert. Drahtwälzlager bestehen aus einem inneren und äußeren Laufring, in denen Wälzkörper laufen. Diese Konstruktion ermöglicht es, den Drehwiderstand durch Anpassung der Vorspannung der Lager zu beeinflussen. Durch das gezielte Justieren der Vorspannung lässt sich die Lagersteifigkeit erhöhen oder verringern, wodurch sich auch der Drehwiderstand verändert. Eine höhere Vorspannung führt zu einem höheren Drehwiderstand und damit zu einer höheren Steifigkeit. Dies ist vorteilhaft für Anwendungen, die eine hohe Präzision und Stabilität erfordern, wie beispielsweise Robotergelenke oder Präzisionsmaschinen.

Gerade in kompakten Robotersystemen ist die Möglichkeit, den Drehwiderstand einzustellen, von großem Vorteil. Er kann so angepasst werden, dass eine optimale Balance zwischen Beweglichkeit und Stabilität erreicht wird. Beispielsweise kann in Leichtbaurobotern ein niedriger Widerstand für energieeffiziente Bewegungen bevorzugt werden, während in hochpräzisen Montageprozessen eine höhere Vorspannung für maximale Genauigkeit sorgt.

Praxisbeispiele:

1. Kollaborative Roboter (Cobots): Ein fein abgestimmter Drehwiderstand erlaubt eine präzise Führung der Arme und gleichzeitig eine sichere Interaktion mit Menschen.
2. Medizintechnik: In chirurgischen Robotern ist eine hohe Präzision gefragt, weshalb hier oft ein individuell einstellbarer Drehwiderstand erforderlich ist.
3. Automatisierte Produktionsanlagen: Hier werden Lager je nach Beanspruchung und benötigter Beweglichkeit eingestellt, um maximale Effizienz und Langlebigkeit zu gewährleisten.