KR 16 - das erfolgreichste Kooperationsprojekt in der Geschichte von SPINEA®

Als Roboter bezeichnet man einen Mechanismus der in der Lage ist, mit seiner Umgebung zu agieren und auf Reize zu reagieren. Offiziell erschien das Wort „Roboter“ zum ersten Mal im Jahr 1920 im Drama des tschechischen Schriftstellers Karel Čapek unter dem Namen R.U.R. Dieses Drama schrieb Karel Čapek in der Slowakei im Kurort Trentschin-Teplitz (sl. Trenčianske Teplice), wo sein Vater Kurarzt war. Der Roboter wurde in diesem Drama als technische Bedrohung dargestellt. (Quelle: https://sk.wikipedia.org/wiki/Robot).

Aktuell werden Roboter eigesetzt, um industrielle „Bedrohungen“ auszuschließen. Sie übernehmen störungsanfällige oder schlicht unzumutbare Arbeiten. Die Traglasten der ersten Roboter wurden anhand des maximal zu tragenden Gewichts der Arbeiter festgelegt. Daher fokussierten sich die Unternehmen beim Bau von Robotern auf maximale Traglasten zwischen 15 und 20 kg. Zugleich wurden sie für universelle Einsatzzwecke entwickelt, um eine Vielzahl von Anwendungen abdecken zu können. Somit können Roboter für präzise und ungenaue, aber auch für langsame und hochdynamische Aufgaben eingesetzt werden. Diese Roboter gehörten immer noch zu den am meisten verbreiteten auf der Welt.

 Das Konzept eines universellen Roboters mit sechs Freiheitsgraden schaffte die Basis für die Massenproduktion von Robotern und die schrittweise Senkung der Kosten sowie die Erhöhung der Verfügbarkeit.

 Ein großer Anwendungsbereich war das Ziel eines jeden 6-Achs-Roboter-Herstellers. Sie wurden in ein breites Spektrum von Anwendungen von Schweiß- und Montageprozessen integriert, wo das vorrangige Ziel die Einhaltung der Genauigkeit war. Ein Beispiel hierfür ist die automatische Bestückung einer CNC-Maschine, die auf eine maximale Reduzierung der Handhabungsdauer abzielt.

Dieser Trend war der Grund für SPINEA® eine neue Getriebemechanik zu entwickeln, die diese Anforderungen an Präzision, Belastbarkeit und Kompaktheit explizit für diesen Robotertyp erfüllt. Im Jahr 1997, konnte SPINEA® die Funktionalität und Zuverlässigkeit des neuen Konzepts der Präzisionsgetriebe bestätigen. Europaweit kollaborierte man mit Roboter-Herstellern. Dabei bestätigte sich der Entwicklungstrend, wodurch das Interesse sowie die Testbereitschaft der SPINEA® Getriebe steig.

Die erste große Chance für die Integration unserer Präzisionsgetriebe in einen Roboter mit maximaler Vielseitigkeit und einer Tragfähigkeit von 16 kg, ergab sich bei KUKA®. Diese Gelegenheit motivierte Ingenieure beider Unternehmen, durch deren gemeinsame Zusammenarbeit der Roboter - KR 16 - entstanden ist.  Folgende Tests des Roboters erreichten hervorragende Ergebnisse. Nach der Jahrtausendwende entwickelte sich eine enge Zusammenarbeit, die weitere Getriebe-Lösungen sowie Roboter auf den europäischen und asiatischen Marken hervorbrachte. Allerdings wurde mit keiner der weiteren Baugrößen ein so bedeutender kommerzieller Erfolg bei SPINEA® erreicht wie mit dem KR 16 Roboter. Seit dem Jahr 2000 bis heute wurden mehr als 70.000 Untersetzungsgetriebe für diesen Robotertyp einschließlich seiner Nachfolgemodelle verkauft. Diese langfristige Partnerschaft schaffte gegenseitiges Vertrauen, wodurch Lieferungen für weitere Roboter und Generationen an den Weltmarktführer KUKA® möglich wurden.  

In den neusten Robotertypen kommt auch die neue G-Serie der hochpräzisen TwinSpin® Getriebe von SPINEA® zum Einsatz. Das neue Design der G-Serie wurde mit dem Ziel entwickelt, die Hauptlagerung vom Getriebemechanismus zu entkoppeln und den Wirkungsgrad des Funktionsprinzips zu steigern. Weitere Produkteigenschaften sind: hohe Steifigkeit und exzellente Genauigkeit. Das TwinSpin®-Präzisionsgetriebe der G-Serie sowie die vorhergehenden Baureihen bestehen ausschließlich aus starren Getriebe-Komponenten. Eine weitere Besonderheit ist, dass alle kraftübertragenden Elemente rollend gelagert sind und zum hohen Wirkungsgrad beitragen. Die Wälzkörper können anwendungsspezifisch ausgewählt werden, sodass eine Variabilität der technischen Parameter – beispielsweise der Genauigkeit oder der Effizienz – möglich wird.

Durch diese konstruktive Besonderheit ist es möglich, Präzisionsgetriebe herzustellen, die zwar weniger präzise sind, aber einen deutlich erhöhten Wirkungsgrad aufweisen. Die betreffenden Untersetzungsgetriebe eignen sich ideal für dynamische Roboteranwendungen. Gleichzeitig ist es möglich diese Getriebebaugröße mit identischen Abmessungen so zu konfigurieren, dass die Wälzköpervorspannung steigt. Dadurch steigt die Präzision und Wiederholgenauigkeit signifikant. Diese Lösung ist ideal für hochpräzise Roboteranwendungen. Beispiele dafür sind Laserschweißen und Montagevorgänge mit hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit.  

Dieses Getriebekonzept mit unterschiedlichen technischen Parametern, erlaubt die Herstellung einheitlicher Roboter für ein breites Spektrum an Anwendungen mit unterschiedlichen technischen Anforderungen.  

Die Roboterhersteller können genauer auf Kundenanwendungen eingehen und zwei verschiedene Lösungsansätze verfolgen:  

1. Bei Anwendungen mit geringen Präzisionsanforderungen und reduzierten Reibungsparametern, verringert sich der Energiebedarf, wodurch die Betriebskosten sinken.
2. Bei hochpräzisen Anwendungen profitiert der Roboter von der exzellenten Präzisions- und Wiederholgenauigkeit über die gesamte Lebensdauer. Damit steigt die Rentabilität beim Kunden.  

Die Roboter für beide Einsatzfälle besitzen identische Komponenten, Abmessungen und werden mit derselben Steuerung betrieben.

Durch die Auswahl des richtigen Getriebes lassen sich individuelle Parameter realisieren ohne sich auf die Herstellungskosten des Roboters auszuwirken. Dieses Konzept wird den Einsatz von Robotern in den Bereichen erweitern, die mit den universellen Roboterkonzepten nicht effektiv abgedeckt werden konnten.

Das Unternehmen SPINEA® ist offen für die gemeinsame Entwicklung neuer Roboter. Die langfristige Zusammenarbeit mit Roboter-Unternehmen und mehr als zwei Jahrzehnte Knowhow, bildet eine ideale Basis für weitere Kollaborationen. Industrielle Roboteranwendungen und Industrie 4.0 fordern höhere Flexibilität und kundenspezifische Lösungen.