Robotik ist ein interdisziplinärer Zweig der Ingenieurwissenschaften und Naturwissenschaften, der Maschinenbau, Elektrotechnik, Informationstechnik, Informatik und andere umfasst. Die Robotik befasst sich mit dem Design, der Konstruktion, dem Betrieb und der Nutzung von Robotern sowie Computersystemen zu ihrer Steuerung, sensorischen Rückmeldung und Informationsverarbeitung.

Diese Technologien werden verwendet, um Maschinen zu entwickeln, die Menschen ersetzen und menschliche Handlungen nachbilden können. Roboter können in vielen Situationen und für viele Zwecke eingesetzt werden, aber heute werden viele in gefährlichen Umgebungen (einschließlich Bombenerkennung und -deaktivierung), Herstellungsprozessen oder dort eingesetzt, wo Menschen nicht überleben können (z. B. im Weltraum, unter Wasser, bei großer Hitze usw.). Reinigung und Eindämmung von Gefahrstoffen und Strahlung). Roboter können jede Form annehmen, aber einige ähneln Menschen im Aussehen. Dies soll bei der Akzeptanz eines Roboters bei bestimmten replikativen Verhaltensweisen helfen, die normalerweise von Menschen ausgeführt werden. Solche Roboter versuchen, das Gehen, Heben, Sprechen, Erkennen oder andere menschliche Aktivitäten nachzubilden. Viele der heutigen Roboter sind von der Natur inspiriert und tragen zum Bereich der bioinspirierten Robotik bei.

Das Konzept, Maschinen zu schaffen, die autonom arbeiten können, stammt aus der Antike, aber die Erforschung der Funktionalität und der Einsatzmöglichkeiten von Robotern hat erst im 20. Jahrhundert wesentlich zugenommen. Im Laufe der Geschichte wurde von verschiedenen Gelehrten, Erfindern, Ingenieuren und Technikern häufig angenommen, dass Roboter eines Tages in der Lage sein werden, menschliches Verhalten nachzuahmen und Aufgaben auf menschenähnliche Weise zu erledigen. Heute ist die Robotik ein schnell wachsendes Gebiet, da der technologische Fortschritt weitergeht; Erforschung, Design und Bau neuer Roboter dienen verschiedenen praktischen Zwecken, sei es im Inland, im Handel oder beim Militär. Viele Roboter werden gebaut, um für Menschen gefährliche Aufgaben zu erledigen, wie das Entschärfen von Bomben, das Auffinden von Überlebenden in instabilen Ruinen und das Erkunden von Minen und Schiffswracks. Robotik wird auch in STEM (Science, Technology, Engineering,

Das Aufkommen von Nanorobotern, mikroskopisch kleinen Robotern, die in den menschlichen Körper injiziert werden können, könnte die Medizin und die menschliche Gesundheit revolutionieren.

Robotik ist ein Zweig der Ingenieurwissenschaften, der sich mit der Konzeption, dem Design, der Herstellung und dem Betrieb von Robotern befasst. Dieses Feld überschneidet sich mit Elektronik, Informatik, künstlicher Intelligenz, Mechatronik, Nanotechnologie und Bioingenieurwesen.

Robotik & Automation Lager

Der Einsatz von Robotik und Automatisierung wird branchenübergreifend immer häufiger eingesetzt, insbesondere in der Fertigung, da Unternehmen das volle Potenzial ihrer Fähigkeit ausschöpfen, Kosten zu senken, die Produktion zu steigern und für mehr Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit zu sorgen.

Zu den typischen industriellen Roboteranwendungen gehören Schweißen, Lackieren, Montieren, Produktinspektion und Testen. Mit fortschreitender Technologie hat die Automatisierung exponentielle Verbesserungen in Bezug auf Ausdauer, Geschwindigkeit und Präzision gezeigt, wobei sensiblere Anwendungen in medizinischen und anderen Hightech-Sektoren üblich wurden.

Bei hochgradig choreografierten, programmierten Bewegungen auf zwei oder mehr Achsen spielen Lager eine wichtige Rolle bei der Bewegungssteuerung dieser Technologie. Die Verwendung von Hochpräzisionslagern ist ein wesentlicher Aspekt für diejenigen, die mit der Konstruktion und Wartung dieser Anwendungen beauftragt sind. Lagerlebensdauer und -leistung erfordern, dass der richtige Typ, das richtige Material und die richtige Schmierung angegeben werden.

Einreihige Rillenkugellager mit Größen von Miniatur bis Extra-Large sind im Allgemeinen die erste Wahl für die meisten Roboter- und Automatisierungsanwendungen. Dünnringlager werden aufgrund ihrer geringen Masse, platzsparenden Konstruktion und Hochgeschwindigkeitsfähigkeit häufig in Roboterarmgelenken eingesetzt.

Rollenlager sind in der Regel die erste Wahl für hohe Anforderungen. Drehkränze sind eine gängige Auswahl für die Hauptrotation und die dazugehörige Hebeausrüstung. Hybrid- (Keramikkugeln mit Edelstahlringen) und Vollkeramiklager sind eine hervorragende Alternative für den Betrieb im Vakuum oder anderen unwirtlichen Umgebungen.

Die gefährlichen Umgebungen, denen Roboteranwendungen oft ausgesetzt sind, erfordern einen angemessenen Kontaminationsschutz, um zu verhindern, dass Schmutz aller Art, Form und Größe in das Lager eindringt und irreparable Schäden oder vorzeitigen Ausfall verursacht.

Es sind viele Arten von Lagerverschlüssen verfügbar, von denen jede ihre eigenen Vorteile hat. Unabhängig von der Art verlängern Verschlüsse die Lebensdauer von Lagern, indem sie verhindern, dass Verunreinigungen kritische Oberflächen im Lager erreichen, und helfen, Schmiermittel im Lager zu halten.

Metallische Abschirmungen haben keinen direkten Kontakt mit dem Innenring, wodurch das Drehmoment minimiert und die Betriebsgeschwindigkeit maximiert wird. Geformte Gummidichtungen (normalerweise aus bewährtem Buna-N-Material) stellen Kontakt mit dem Innenring her, was im Vergleich zu Metallabschirmungen einen besseren Schutz in stärker verschmutzten Umgebungen bietet, aber aufgrund des Dichtungswiderstands auch das Anlauf- und Laufdrehmoment erhöhen würde.

Dichtungen können auch die maximale Drehzahl gegenüber dem gewünschten Drehzahlniveau verringern, was berücksichtigt werden muss. Je nach Lagertyp können für zusätzlichen Schutz Kombinationsdichtungen/-abschirmungen erhältlich sein.

Mit ausgezeichneter Beständigkeit gegenüber bestimmten Chemikalien können glasfaserverstärkte PTFE-Dichtungen eine bevorzugte Wahl sein, da sie im Vergleich zu Gummidichtungen auch eine höhere Laufgeschwindigkeit und einen geringeren Drehmomentwiderstand ermöglichen.

Auch die Betriebsumgebung, die aufgebrachte Last und das beabsichtigte Bewegungsprofil können das ausgewählte Lagermaterial beeinflussen. Für raue oder korrosive Umgebungen, wie sie in der Medizin, in der Lebensmittelindustrie und in chemischen Verarbeitungsanwendungen typisch sind, wird für die Ringe und Kugeln häufig 440C-Edelstahl anstelle von Standard-Hartchromstahl spezifiziert.

Die richtige Lagerschmierung ist ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Optimierung der Leistung und Verlängerung der Lagerlebensdauer. In Lebensmittel- und Getränkeverarbeitungsumgebungen schreiben beispielsweise strenge behördliche Richtlinien aufgrund der Möglichkeit eines zufälligen Kontakts häufig die Verwendung von H1-Schmiermitteln in Lebensmittelqualität vor, die typischerweise synthetische Kohlenwasserstoff-Grundöle mit Harnstoff-, Polyharnstoff- oder Aluminiumkomplex-Verdickungsmitteln enthalten.

Die entscheidende Funktion des Schmiermittels besteht darin, den Reibungswiderstand und den Verschleiß der beweglichen Teile zu minimieren, die (im Fall von Lagern) die Kugeln oder Rollen und die Ringlaufbahnen sind. Ein Schmiermittel, das für bestimmte Betriebsbedingungen ausgelegt ist, sorgt für einen gut tragenden Verschleißschutzfilm. Der ideale Zustand hält die Trennung dieser Reibungsflächen durch diesen Film aufrecht. Darüber hinaus ermöglicht das Schmiermittel eine Wärmeableitung und eine thermische Gesamtstabilität des Lagers. Die richtige Auswahl des Schmiermittels verhindert eine schnelle Verschlechterung im Laufe der Zeit und bietet Schutz vor Korrosion, Feuchtigkeit und dem Eindringen von Verunreinigungen.

Lageroptimierung für Roboteranwendungen

Die Idee, dass persönliche Roboter bei der Hausarbeit helfen, scheint großartig, aber wir sind noch weit davon entfernt, dass die Technologie effektiv und erschwinglich genug ist, um sie in großem Maßstab einzusetzen. Die Präzision und Genauigkeit, die erforderlich sind, damit „Verbraucher“-Roboter Realität werden, wird dank der Forschung und Entwicklung in der industriellen Automatisierung, insbesondere im letzten Jahrzehnt, immer möglicher.

Von der Produktion und Verpackung bis hin zu chirurgischen Umgebungen führen Roboter immer komplexere Aufgaben aus, schneller und präziser als je zuvor. In Operationssälen beispielsweise können Roboter komplexe Operationen mit einer solchen wiederholbaren Genauigkeit durchführen, dass das damit verbundene Risiko für den Patienten drastisch gesunken ist, während sich die Erholungszeit verlängert hat.

Auch unsere Beziehung zu Industrierobotern verändert sich. In der Fabrikhalle brechen kollaborative Roboter aus den Käfigen aus, die sie traditionell eingeengt haben, um im Freien Seite an Seite mit Menschen zu arbeiten.

Diese Entwicklungen wurden durch Fortschritte in der Motor-, Aktuator- und Sensortechnologie sowie dem alles entscheidenden Lager ermöglicht. Chrom- und Stahl-Hybridlager, Keramiklager und Großwälzlager sind alle in Roboteranwendungen üblich, aber auch Dünnringlager spielen eine Schlüsselrolle, die jedoch von Ingenieuren übersehen werden kann.

Geringer Platzbedarf

Dünnringlager liefern höhere Drehzahlen, verbessern die Effizienz, bieten ein höheres Maß an Designflexibilität und reduzieren die Reibung. Und da es nur sehr geringe Größenunterschiede zwischen Innen- und Außenring gibt, reduzieren sie auch das Gewicht und die Masse einer Anwendung, was sie zu einer idealen Wahl für die Robotik macht, wo sowohl Stellfläche als auch Gewicht Premium-Elemente sind.

Da sie jedoch so dünn sind, sollte besonders auf die Rundheit des Rings selbst geachtet werden. Wenn Sie ein Dünnringlager ohne Schmiermittel nehmen und den Innenring drehen, stoppt ein leichtes Zusammendrücken des Außenrings das Lager dank der Biegung im Gerät.

Daher muss der Herstellungsprozess äußerst präzise sein, um eine möglichst hohe Rundheit beider Ringe sowie eine gute Geräuschentwicklung im Lager selbst zu gewährleisten. Dies erfordert normalerweise ein Feinschleifen und eine maschinelle Bearbeitung, ergänzt durch ein sehr hohes Qualitätsniveau sowohl beim Prozess als auch bei den Rohstoffen. Wenn die Ringe nicht perfekt geformt sind, wird selbst eine winzige Diskrepanz das Laufen des Lagers stoppen und übermäßige Geräusche verursachen.

Diese Dünnringkugellager können offen, abgeschirmt oder abgedichtet in Chromstahl SAE52100 oder Edelstahl 440 geliefert werden und sind so ausgelegt, dass sie einigen radialen Belastungen sowie mäßigen Axialbelastungen in beiden Richtungen standhalten. Einige der kleineren Dünnring-Lagergrößen sind auch mit einem glasfaserverstärkten Nylon-Hochgeschwindigkeits-Synthetikkäfig erhältlich.

Dünnschliffschmierung

Für ein Lager mit dünnem Querschnitt sollten Sie ein Fett mit niedrigem Drehmoment, freier Drehung und geringer Geräuschentwicklung wählen, da ein zu steifes Fett nicht die besten Ergebnisse liefert und das Lagerdrehmoment auf ein inakzeptables Niveau erhöhen könnte.

Ein Fett mit einem Temperaturbereich von -40 bis 150 °C wäre am besten geeignet, da dies die Vielfalt der Anwendungen widerspiegelt, in denen ein Roboter am wahrscheinlichsten eingesetzt wird, von der Kühlung bis hin zu Orten in der Nähe eines Ofens. Es ist auch wichtig, ein Fett in Lebensmittelqualität auszuwählen, wenn der Roboter in der Lebensmittel- oder Getränkeproduktion oder -verpackung eingesetzt wird.

Die Wahl des richtigen Schmierfetts führt zu einem frei laufenden Lager, was wiederum den Stromverbrauch der Maschine selbst sowie die langfristigen Wartungskosten senkt. Es ist auch einer der Faktoren, die zur Gesamtgeschwindigkeit des Roboterarms beitragen können.

Auch wenn humanoide Roboter unsere Häuser vielleicht nicht reinigen, scheint es doch wahrscheinlich, dass ihr Einfluss auf die Industrie weiterhin schnell zunehmen wird.

2020-03-06