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DER KONSTRUKTEUR 6/2018

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KONSTRUKTIONSELEMENTE

KONSTRUKTIONSELEMENTE FLÜSSIGE BEWEGUNGEN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Industrieroboter sind – je nach Robotertyp und Anzahl der Achsen – mit drei bis sechs Präzisionsgetrieben bestückt. Damit diese zuverlässig und langlebig die jeweiligen Anforderungen erfüllen können, werden sie mit Spezialschmierstoffen zum Teil lebensdauergeschmiert. Dazu dienen meist Fließfette. Dabei kann der Einsatz von Getriebeölen Vorteile bieten. Aus den Anforderungen an die Präzisionsgetriebe – in der Regel Zykloidgetriebe, Wellgetriebe oder Planetengetriebe – werden auch die Anforderungen an den Schmierstoff abgeleitet. Präzisionsgetriebe zeichnen sich durch hohe Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit aus, durch eine hohe Steifigkeit, sowie durch eine große Untersetzung, die im Bereich vom 20-fachen bis 300-fachen der Eingangsdrehgeschwindigkeit liegt. Hinzu kommt, dass die Baugröße und das Gewicht stetig optimiert werden. Für den Schmierstoff ist das eine Herausforderung. Mit zunehmender Leistungsdichte der Getriebe kommt in manchen Anwendungen die Getriebefettschmierung an ihre Leistungsgrenze. Die Folgen von Schmierungsdefiziten können unerwünschte Leckagen oder Schäden am Getriebe sein, die letztendlich zum Autor: Michael Griesinger, Klüber Lubrication München SE & Co. KG Ausfall des Roboters führen. Daher kommt dem Schmierstoff und der Dichtung eine zentrale Rolle zur Lösung des Problems zu. REIBPAARUNGEN UND REIBKONTAKTE In einem Zykloidgetriebe zum Beispiel gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Reibpaarungen. Reibkontakte bestehen z. B. im Zentrallager, Exzenter-Lager, Gleitlager, Nadellager, in den Kurvenscheiben, am Kreuzlager sowie zwischen der Dichtung an der Antriebsbeziehungsweise an der Abtriebswelle. Aufgrund der Konstruktion der Getriebe sind die Betriebsbedingungen an den einzelnen Komponenten unterschiedlich. Im Wesentlichen hat man an der Antriebsseite Drehzahlen zwischen 2 000 min -1 und 5 000 min -1 und kleine Drehmomente. Durch die Untersetzung ist es auf der Abtriebsseite genau umgekehrt, hier gibt es also kleine Ausgangsdrehzahlen und hohe Drehmomente. Lokal variiert der Anteil von Roll- und Gleitreibung an den verschiedenen Komponenten. Die Hertzschen Pressungen an den Reibkontakten liegen an manchen Reibpaarungen bei bis zu 3 500 N/mm ² . AUSWAHL UND ROLLE DES SCHMIERSTOFFS Für die Auswahl des passenden Spezialschmierstoffs ist die Materialzusammensetzung der einzelnen Komponenten und deren Oberflächenbehandlung (z. B. Härteverfahren oder Oberflächenrauheit) von Bedeutung, um ungewollte Lagerschäden im Betrieb abzuwenden. Der Schmierstoff und die Dichtung übernehmen eine ganze Reihe von Aufgaben, damit die Präzisionsgetriebe im Roboter zuverlässig arbeiten. Im Betrieb selbst werden alle Reibzustände von der Flüssigkeitsreibung über die Mischreibung bis hin zur Grenzreibung eingenommen. Das bedeutet höchste Anforderungen an den Schmier- 18 DER KONSTRUKTEUR 6/2018

KONSTRUKTIONSELEMENTE stoff, der aus Verdicker, Grundöl und Additiven besteht. Dabei ist die Materialverträglichkeit mit der Dichtung eine weitere wichtige Voraussetzung für eine Schmierstoffeignung. Viele Roboterhersteller empfehlen Fette für die Getriebeschmierung. Die Konsistenz der eingesetzten Fette reicht von Fließfetten bis zu festeren Fetten, die charak- „FIT FÜR DIE LEBENSMITTEL- INDUSTRIE“ Martina Heimerl, Stv. Chefredakteurin www.DerKonstrukteur.de terisiert werden durch die NLGI- Klassen (gemäß ISO DIN 51818). In den meisten Fällen bestehen die Fette aus einer Lithiumseife mit einer Grundölmischung aus Kohlenwasserstofföl und Mineralöl, sowie den Additiven. ÖL STATT FETT Die Anforderungen an das Getriebe haben sich in den letzten Jahren erhöht, sodass die Reibleistung und damit auch die Reibwärme größer werden. Der Schmierstoff muss auch unter veränderten Betriebsbedingungen weiterhin seine Schmierfähigkeit erbringen. Hier gibt es Vorteile bei den Getriebeölen. Diese haben eine bessere Wärmeabfuhr von der Reibstelle, sodass effektiv gekühlt wird und der Schmierstoff durch geringere Betriebstemperatur weniger chemisch beansprucht wird. Verschleißpartikel werden zudem von der Reibstelle besser ferngehalten und abtransportiert, während bei Fetten Partikel Spiel bzw. der Parameter Positionierfehler (im englischen genannt Lost motion), der während der gesamten Prüfdauer, die mehrere Monate dauern kann, immer wieder gemessen wird und unter einer Winkelminute bleiben soll. Diese Messung zählt zu den wichtigsten Prüfungen für die Schmierstofffreigabe neben der Dichtungsverträglichkeit. Klüber-Lubrication-Getriebeöle werden bei Freudenberg Sealing Technologies auf dynamischen Dichtungsprüfständen geprüft. Testreihen mit den neuen Getriebeölen zeigen sowohl bei den Getriebetests als auch bei den Dichtungsprüfungen exzellente Ergebnisse. AUF DEN PUNKT GEBRACHT Die Automatisierung geht unvermindert weiter und somit steigt auch die Anzahl der Neuinstallationen von Industrierobotern. Die Anforderungen an die Präzisionsgetriebe in Robotern und damit auch Der Schmierstoff ist eine entscheidende Komponente, wenn es um Performance, Zuverlässigkeit und Lebensdauer eines Roboters geht. Ja, er kann sogar für den Einsatzbereich entscheidend sein. So wurde der Einsatz von Robotern in der parmazeutischen und lebensmittelverarbeitenden Industrie in der Vergangenheit teilweise dadurch beeinflusst, dass es nur wenige Schmierstoffe für Getriebe in der Robotik gab, die eine H1-Zulassung besaßen. In den letzten Jahren hat sich dies geändert – und auch Klüber Lubrication wird sein Portfolio für die Robotik um H1-Schmierstoffe erweitern. BEI HOHER REIBWÄRME BIETEN GETRIEBEÖLE VORTEILE, DENN SIE HABEN EINE BESSERE WÄRMEABFUHR VON DER REIBSTELLE an ihrem Entstehungsort verbleiben. Außerdem ist ein Schmierstoffwechsel sehr viel einfacher als bei einem Fett. Die Getriebeöle werden in der Regel ausgiebig getestet, ehe diese von den Getriebe- und Roboterherstellern freigegeben werden. In aufwändigen Getriebetests werden die Schmierstoffe unter realen Betriebsbedingungen getestet. Dabei wird die Temperatur aufgezeichnet und die Positioniergenauigkeit immer wieder gemessen. Bleibt die Positioniergenauigkeit innerhalb vorgegebener Toleranzen, kann der Schmierstoff für eine Baureihe freigegeben werden. Gemessen wird hier das den Schmierstoff sind gestiegen. Getriebeöle können diese hohen Anforderungen in manchen Anwendungen besser erfüllen als Getriebefette. Klüber Lubrication in München baut ein Produktportfolio speziell für die Robotik auf. Je nach Kundenwunsch wird ein Getriebefett oder Getriebeöl für die Roboteranwendung empfohlen. Zukünftig wird das Produktportfolio um H1-Spezialschmierstoffe ergänzt. Bilder: pandavector, Okea/Fotolia.de www.klueber.com www.knapp-waelzlagertechnik.de GEBALLTE KOMPETENZ IN WÄLZLAGERFRAGEN 60 JAHRE KNAPP / 20 JAHRE KBT Kundenspezifische Lösungen – Kreatives Engineering – Lagerhaltiges Vollsortiment VORSPRUNG SCHAFFEN Knapp.indd 1 22.05.2018 12:10:59 DER KONSTRUKTEUR 6/2018 19

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