Leichtbau Cyclo-Getriebe aus Kunststoff
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Cyclo-Getriebe aus Kunststoff bieten ein hohes Potential zum Einsatz in Leichtbaurobotern. Die Optimierung der Kenngrößen, Fertigungstechnik in der Additiven Fertigung sowie die flexible Konfiguration und automatisierte Konstruktion wurde im Projekt behandelt.
Im Projekt wurde ein Cyclo-Getriebe aus Kunststoff entwickelt, welches für den Einsatz in Robotern oder anderen automatisierten Systemen eingesetzt werden kann. Wesentlicher Vorteil ist die Gestaltungsfreiheit, die insbesondere durch die Herstellung in der Additiven Fertigung ermöglicht wird. Im Projekt wurde durch das IGMR ein Konfigurator entwickelt, wodurch eine variable Anpassung von Getriebe-Kenngrößen eingestellt werden können und anschließend die Konstruktion voll-automatisch angepasst wird. Die dabei entstandenen Getriebe wurden auf dem im Projekt entwickelten Drehmomentprüfstand auf Drehmomentschwankungen, Wirkungsgrad und Umkehrspiel überprüft.
Motivation
Cyclo Getriebe finden flächendeckend Einsatz in Industrierobotern. Überwiegend werden diese aus Metall gefertigt und weisen eine hohe Genauigkeit auf. Weiterhin kann meist ein relativ hohe Drehmoment übertragen werden.
Für den Einsatz in Leichbaurobotern sind entsprechend leichte Getriebe einzusetzen. Weiterhin werden vermehrt Roboterbaukästen entwickelt, welche eine optimale Kombination von Gelenken und Gliedern zu einer kinematischen Kette für eine bestimmte Anwendung ermöglichen. Um diesen Anforderungen nach Flexibilität und Leichbau zu begegnen, wurde im Projekt ein Cyclo Getriebe aus Kunststoff hergestellt, welches über einen Konfigurator mit frei wählbaren Getriebeparametern automatisiert konstruiert wird.
Ziel
Ziel des Projekts sind folglich die Entwicklung von Cyclo-Getrieben für den Einsatz in Leichtbau-Roboter-Baukästen. Der Konfigurator zur flexiblen konstruktion des Getriebes muss dabei abhängige Parameter so wählen, dass Effizienz, Umkehrspiel und Drehmomentschwankungen optimiert werden.
Im Rahmen des Projekt wurden die entsprechenden Parametersätze mit einem eigens Entwickelten Drehmomentprüfstand systematisch erforscht.
Ergebnis sind optimierte Cyclo Getriebe aus Kunststoff, die trotz der Feritgung in der Additiven Fertigung den Anforderungen für einen Einsatz in Leichtbaurobotern gerecht werden.
Vorgehen
Der Konfigurator wurde in Matlab erstellt und eine entsprechende Benutzeroberfläche integriert. Der Konfigurator bestimmt einen Parametersatz für die Konstruktion, welche die Daten in Inventor automatisch aktualisiert.
Auf Basis der Konstruktion konnten die Getriebe in der Additiven Fertigung hergestellt werden.
Auf dem im Projekt entwickelten Drehmomentprüfstand wurden die Getriebe nach einem statistischen Versuchsplan systematisch variiert und geprüft. Die Auswertung ergab ein Parameterset, welches abhängig von den gewählten Getriebeparametern konstruktive Anpassungen vornimmt, welche die Effizienz, das Umkehrspiel und die Drehmomentschwankungen optimieren.