Fallstudie: Wo rohe Kräfte sinnvoll walten – Präzision in der Schweißtechnik – IGM Robotic Systems AG

Das Unternehmen IGM entwickelte zusammen mit dem Getriebehersteller Sumitomo Drive Technologies einen der größten Manipulatoren der Welt, der neue Maßstäbe bezüglich Präzision und Belastbarkeit setzt.

IGM Robotersysteme AG ist der weltweit einzige Hersteller von automatisierten Schweiß- und Schneideanlagen mit Lichtbogen-, Laser- und Elektronenstrahltechnik. Mehr als 2.500 dieser Systeme sind weltweit erfolgreich installiert. Eingesetzt werden diese vor allem in der LKW-Industrie, bei der Baggerfertigung, im Eisenbahnbau, der Kesselfertigung und im Schiffsbau.

Um dem eigenen technologischen Führungsanspruch gerecht zu werden, suchte man bei IGM nach Lösungen, seinen Kunden neue Anwendungsmöglichkeiten für automatisierte Fertigungsanlagen im Schwerlastbereich zu erschließen. Dadurch entstand bei IGM das ehrgeizige Ziel, einen der größten Manipulatoren der Welt zu bauen. Manipulatoren dieser Art finden innerhalb einer Fertigungsstraße immer dann Verwendung, wenn sehr große und schwere Objekte zur nachfolgenden Bearbeitung in einem definierten Arbeitsbereich bewegt und exakt positioniert werden müssen.

Ein Riese wird geboren

Der L-Manipulator RWM3/10000AAA-Rci beeindruckt alleine schon durch seine Maße. Mit einer Gesamtbreite von 7,63 m, einer Höhe von 5,93 m und einer Breite von 1,6 m beträgt seine Masse 20.000kg. Sein 3,5 m langer Dreharm kann um 360 Grad schwenken. So bewegt er selbst sehr ausladende Werkstücke sicher. Mittels eines Hubwerkes lässt sich dieser Arm um 2 m axial nach oben befördern. Damit eine Bearbeitung von allen Seiten her möglich ist, wird das Werkstück einschließlich der Halterung auf einem Drehteller gelagert.

Was dieser Manipulator zu leisten vermag, wird an den Spezifikationen deutlich. Die Wiederholgenauigkeit der Arbeitsposition (bezogen auf den Drehwinkel) beträgt 0,02 Grad – und dies bei Lasten mit einem Gewicht von bis zu 10.000kg.

Um dies zu realisieren legten die Konstrukteure, die bereits weltweit führend in der Entwicklung großer Manipulatoren sind, ihre Aufmerksamkeit vor allem auf die kritischen Elemente dieser großen Lastenträger: Bei der Positionierung großer, massereicher Objekte von mehreren Tonnen ist die Achillesferse das drehmomentübertragende Getriebe. Durch das abrupte Bewegen dieser schweren Werkstücke entstehen gewaltige Schockkräfte, wodurch die Bauteile enormen Belastungen ausgesetzt werden.

Problemlösung durch Innovation

Herkömmliche Getriebearten können diesen Kräften nicht mehr standhalten. Sie würden rasch verschleißen. Aus diesem Grunde entschieden sich die Ingenieure von IGM für wälzend gelagerte Getriebe, da bei diesen prinzipiell nur geringe Scherkräfte entstehen.

Aufgrund früherer guter Erfahrungen fiel die Wahl bei der Suche eines geeigneten Getriebeherstellers wieder auf den Getriebespezialisten Sumitomo.

Dessen Getriebe besitzen einige herausragende Eigenschaften, die die Realisierung des Manipulators überhaupt erst ermöglichen: Nicht nur, dass die Getriebe wälzend arbeiten und somit die drehmomentübertragenden Teile keinen Scherkräften ausgesetzt sind. Darüber hinaus bieten diese Getriebeeinheiten mit ihren Kurvenscheiben (Cyclo-Prinzip) Überlastreserven von bis zu 500 % – die entscheidende Vorraussetzung, um die beschriebenen Schockkräfte verarbeiten zu können.

Dazu sind die Getriebe lebensdauerfettgeschmiert, was dem heutigen allgemeinen Trend nach Kostenreduzierung aufgrund des minimalen Wartungsaufwandes sehr entgegen kommt.

Kompakte Bauweise

Da Sumitomo auch Motoren anbietet, die direkt an das Getriebe angebaut werden können, sind zudem sehr kurze, besonders platzsparende Motor/Getriebe-Einheiten realisierbar. Beim Schwenkarm entschieden sich die Ingenieure von IGM für das Drive 6000-Getriebe, das mit einer zweistufigen Motor/Getriebe-Einheit eine Motorleistung von 6,67 kW und eine Untersetzung von 1:731 erreicht.

Bei Planscheiben sind geringes Verdrehspiel bzw. Spielfreiheit sehr wichtig. Daher wählten die Projektverantwortlichen das Präzisionsgetriebe Fine Cyclo der Serie F3C-A aus, das in einer Sonderausführung den Anforderungen von IGM entsprechend angepasst wurde. Der direkt angebaute 5,57 kW Motor überträgt seine Kräfte über das Fine-Cyclo-Getriebe mit einer Untersetzung von 1:476 und ermöglicht somit das exakte Positionieren von Lasten.

Erfahrung schafft Vertrauen

Neben den rein technischen Aspekten spielt für IGM auch die Zusammenarbeit in der Praxis eine wichtige Rolle. Sumitomo ist weltweit vertreten. In allen europäischen Ländern wird durch Cyclo Center oder Distributoren von Sumitomo ein flächendeckender Service vor Ort geboten. Somit ist sichergestellt, dass die Ausfallzeiten im Servicefall möglichst gering sind. Der zuständige Konstrukteur für die Manipulatoren von IGM, Herr Ing. Helmuth Slanz, berichtet: „Wir arbeiten bereits seit vielen Jahren sehr erfolgreich mit Sumitomo zusammen. Diese Erfahrung schafft Vertrauen.“

 

Das Beispiel von IGM und Sumitomo zeigt einmal mehr, wie fruchtbar eine gute und vertrauensvolle Zusammenarbeit bei der Entwicklung innovativer Produkte ist.