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Perfekte Kombination

fruitcore robotics bringt Bewegung in den Robotik-Markt – mit dem Industrieroboter HORST und Planetengetrieben von Neugart.
(Ein Anwendungsbericht der Neugart GmbH).

Ein einfach zu bedienender Industrieroboter, der leistungsfähig und zugleich preiswert ist – mit dieser scheinbar einfachen Geschäftsidee sorgt der deutsche Roboterhersteller fruitcore robotics seit 2017 für Bewegung am Robotik-Markt. Möglich wird das außergewöhnliche Preis-Leistungs-Verhältnis durch intelligente technische Details. Dazu zählt auch das neuartige Antriebskonzept des Roboters, das Viergelenkketten mit Planetengetrieben von Neugart kombiniert.
  
Die fruitcore robotics GmbH mit Sitz in Konstanz ist spezialisiert auf die Entwicklung, Herstellung und Vermarktung technisch herausragender und einfach zu bedienender Industrieroboter. Im Fokus steht dabei ein selbst entwickeltes System, das Unternehmen aller Größen die Automatisierung erleichtert. 2017 gegründet, beschäftigt die junge Firma inzwischen rund 75 Mitarbeiter, darunter hochspezialisierte Fachleute für Konstruktion, Elektronik sowie Softwareentwicklung.

Das modulare Portfolio umfasst neben dem Industrieroboter HORST (der Name steht für Highly Optimized Robotic Systems Technology) und der intuitiv bedienbaren Software horstFX auch passendes Zubehör wie Greifer und eine mobile Roboter­Basis. Der 6-Achs-Industrieroboter mit einer Reichweite von 905 mm, einer Traglast von bis zu 5 kg und einer Wiederholgenauigkeit von +/- 0,05 mm basiert auf einem für die Robotik völlig neuartigen Antriebskonzept mit Viergelenkketten. Durch den Verzicht auf sonst übliche, kostenintensive Well- oder Zykloidgetriebe bietet HORST damit ein optimales Verhältnis von Reichweite und Traglast zu einem vergleichsweise geringen Preis.

Getriebe als zentrale Komponente

Viergelenkketten, auch Koppelgetriebe genannt, haben ein nicht lineares und somit positionsabhängiges Übersetzungsverhältnis. Was das konkret in Bezug auf einen Roboterarm bedeutet, erklärt Manuel Frey, Mitgründer und Entwicklungsleiter von fruitcore robotics, so:
 „Durch das hohe Übersetzungsverhältnis der Viergelenkkette bei ausgestrecktem Arm, fällt die Drehmomentspitze, die zur Beschleunigung dieses ausgestreckten Armes inkl. Last aufzubringen wäre, deutlich geringer aus als bei herkömmlichen Robotern.“

Der Vorteil besteht darin, dass dadurch kleinere Motoren eingesetzt werden können, was den Preis des Roboters reduziert. Allerdings zeigte sich im Laufe der Entwicklungsarbeit: Die Übersetzung der Viergelenkkette allein reicht nicht aus. Als Lösung werden deshalb noch zusätzliche Getriebe an den Achsen eingesetzt. Diese Kombination macht die Einzigartigkeit von HORST aus.

Als optimale Getriebeform für diese spezielle Anwendung erwiesen sich dabei einstufige Planetengetriebe. Um bei der hohen Dynamik der Roboterbewegungen das Optimum in Bezug auf Traglast und Reichweite sicherzustellen, muss der gesamte Antriebsstrang effizient ausgelegt sein. Das richtige Übersetzungsverhältnis dient hierbei als Grundlage und wird maßgeblich durch das Planetengetriebe bestimmt. „Ohne die Viergelenkketten hätten wir theoretisch zweistufige Getriebe einsetzen müssen, die wiederum ein höheres Verdrehspiel haben und somit für den Einsatz im Knickarm-Roboter nachteilig wären“, beschreibt Manuel Frey die wenig praktikable Alternative.

Planetengetriebe von Neugart

Am oberen Ende der Leistungsskala stellt fruitcore robotics seinen zweiten neuen Roboter vor – HORST1400. Er ist für Aufgaben in der Logistik sowie der metall- oder kunststoffverarbeitenden Industrie konzipiert, die große Traglast und Reichweite erfordern oder kurze Taktzeiten vorgeben. Der Industrieroboter eignet sich unter anderem zum Kommissionieren sowie zum Be- und Entladen von Maschinen oder Gitterboxen. Der große HORST stemmt Lasten bis zu zehn Kilogramm und hat eine maximale Reichweite von 1.400 Millimetern. Wie bei seinem kleineren Bruder, dem HORST900, basiert seine Antriebstechnik auf mehreren verschachtelten Viergelenkketten, wodurch die Antriebsleistung der Motoren effizienter genutzt wird. Dadurch ist es möglich, kleinere Elektromotoren und Getriebe zu verbauen und trotzdem dieselbe Qualität und Dynamik zu erreichen wie bei konventionellen Robotern. Der Antrieb durch Viergelenkketten führt insgesamt zu einem geringeren Gewicht und zu deutlich niedrigeren Kosten.

Die Suche nach einem geeigneten Hersteller machten sich die Verantwortlichen bei fruitcore robotics nicht leicht, wie sich Manuel Frey erinnert: „Wir haben nach einem geeigneten Anbieter von Planetengetrieben gesucht, die exakt zu unserem System passen oder dementsprechend angepasst werden können – und die nicht zuletzt aus deutscher Fertigung stammen sollten.” Vor diesem Hintergrund fiel die Wahl auf den Getriebespezialisten Neugart im badischen Kippenheim.

Das wichtigste Kriterium für Entwicklungsleiter Frey und seine Kollegen war eine hohe Präzision bzw. ein sehr geringes Verdrehspiel der Getriebe. Auch die Dauerfestigkeit der Getriebe ist durch den Betrieb im Nennbereich sichergestellt und eine hohe Lebensdauer des Roboters gewährleistet.

Konkret kommen an den sechs Roboter-Achsen vier Neugart-Planetengetriebe in unterschiedlichen Baugrößen zum Einsatz. Diese sind besonders leicht, sehr leistungsstark und dank ihres reibungsarmen Lagerkonzepts und der optimierten Schmierung auch für anspruchsvolle, dynamische Lastzyklen geeignet.

Neben den Produkteigenschaften sprach für Neugart nicht zuletzt auch die reibungslose Zusammenarbeit: „Die Implementierung der Getriebe lief absolut problemlos“, bestätigt Manuel Frey. „Neugart hat während der Entwicklungsphase immer schnell auf unsere Anpassungswünsche reagiert. Zudem waren alle von Neugart von Anfang an zur Verfügung gestellten Daten und Informationen – im Katalog und in den Konfigurationstools TDF oder NCP – sehr hilfreich und so umfangreich, dass wir gleich starten konnten. Natürlich gab es die eine oder andere technische Fragestellung, die aber in enger gengenseitiger Abstimmung immer schnell und einfach geklärt wurde.“

Fazit und Ausblick

Der von fruitcore robotics entwickelte Industrieroboter HORST bietet ein herausragendes Preis-Leistungs-Verhältnis. Die Voraussetzung dafür schafft die bisher in der Robotik noch nicht genutzte Kombination aus Viergelenkketten und Planetengetrieben.

Für Neugart als Lieferant sprachen dabei zum einen die Qualität der in Deutschland gefertigten Planetengetriebe. Zum anderen ist der Hersteller mit seinem großen Portfolio schon auf künftige Anforderungen vorbereitet: „Es soll weitere Robotergrößen geben“, blickt Manuel Frey voraus. „Durch die große Auswahl an Getriebemodellen steht diesem Plan – und einer weiteren erfolgreichen Zusammenarbeit mit Neugart – nichts im Weg.“

Mehr zur Neugart GmbH.

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