Was ist ein ABB-Roboter-Getriebe?
Die Leute sprechen normalerweise über Industrieroboter und diskutieren vor allem, wie man die Steuerung einstellt, wie man programmiert und wie man Bahnen abfährt – also sichtbare und greifbare Dinge. Doch wer wirklich lange Zeit in der Werkstatt verbringt, versteht: Ob ein Roboter sich nahezu ruckfrei und geschmeidig bewegt oder nicht, hängt letztlich von seinem mechanischen Körper – seinen „Knochen“ – ab. Der wichtigste und am häufigsten übersehene Teil dieses Körpers ist das Getriebe. 
Welche Funktion erfüllt dieses Bauteil bei einem Roboter?
Lassen Sie uns eine sehr grobe Analogie verwenden: Der Motor dreht sich rasend schnell – schwirrend –, doch wenn er direkt eine Schweißzange oder eine Vorrichtung mit einem Gewicht von etwa vierzig bis fünfzig Kilogramm tragen soll, fehlt ihm einfach die Kraft dazu. Andererseits benötigt der Roboter bei der Arbeit eine konstante, zuverlässige Kraft; die Geschwindigkeit der Bewegung ist dabei weniger entscheidend als vielmehr die Kraft selbst – und die Stoppposition muss bis ins Haarfeine genau sein.
Diese beiden Anforderungen sind völlig durcheinander. Das Getriebe befindet sich genau in der Mitte dieser „Übersetzung“ und „Umwandlung“ der Arbeit: Es reduziert die extrem hohe Drehzahl des Motors, während es gleichzeitig das Drehmoment verstärkt und zudem sicherstellt, dass die Leistung des Motors an die richtige Stelle übertragen wird. Ohne es wäre der Motor direkt mit den Armen und Beinen verbunden, und der Roboter würde entweder ruckartig bewegt werden oder vollständig zusammenbrechen.
Wenn Sie einen ABB-Roboter zerlegt und den Arm entlang verfolgt haben, finden Sie das Getriebe am Grundgelenk, an der Verbindungsstelle zwischen dem großen Arm und den beiden kleineren Armen sowie in den kleinen Gelenken des Handgelenks, die sich drehen lassen. Die großen und die kleinen Gelenke sind nicht identisch: Die großen Gelenke müssen robust und langlebig sein, um eine große Last tragen zu können; die kleinen Gelenke müssen spielfrei sein und eine hohe Positionsgenauigkeit aufweisen.
Mehrere Getriebetypen werden in der Werkstatt üblicherweise eingesetzt.
Eine Art Getriebe wird RV-Getriebe genannt, und manche Menschen bezeichnen es als zykloidales Stift-Rad. Dieses Getriebe besitzt einen massiven Gehäusekopf und ist in der Regel an der Basis und am Arm von Roboterarmen zu finden, wo hohe Kräfte auftreten. Es zeichnet sich durch eine hohe Herstellungsschwierigkeit und ausreichende Steifigkeit aus: Selbst wenn der Roboter täglich wie mit einem Vorschlaghammer schwingt oder Schweißarbeiten mit hohem Kraftaufwand durchführt, kann es diese Lasten tragen.
Die andere Art heißt Harmonikagetriebe – hier verläuft der Weg völlig anders. Es enthält ein flexibles Rad, das über elastische Verformung antreibt; dadurch kann das Spiel nahezu null sein, was hohe Präzision und gleichzeitig geringe Baugröße ermöglicht. Wenn Sie sich die Handgelenksabschnitte eines Roboters anschauen – wendig wie eine menschliche Hand – befindet sich dort meist dieses Getriebe. Für trockene Montagevorgänge sowie für feine Arbeiten wie das Greifen kleiner Bauteile ist diese hohe Handgenauigkeit unverzichtbar.
Es gibt zudem das Planetengetriebe, eine Kompromisslösung: Es ist kompakt und weist ebenfalls einen guten Wirkungsgrad auf; daher findet man es bei einigen kostensensitiven Anwendungen oder bei Hilfsachsen mit weniger strengen Präzisionsanforderungen.
Wenn das Getriebe die Geduld verliert, erfüllt der Roboter seine Aufgabe nicht mehr.
Es geschehen viele Dinge auf der Produktionsfläche, die am falschen Ort landen.
Zum Beispiel nimmt die Genauigkeit des Roboters im Laufe der Zeit ab. Früher platzierte er die Teile präzise und formschlüssig, doch jetzt weicht er stets leicht davon ab – egal, ob das Programm angepasst oder der Nullpunkt neu kalibriert wurde. In diesem Fall ist wahrscheinlich das Spiel im Getriebekopf vergrößert worden. Zwischen den Zahnrädern besteht ein Spalt; sobald der Roboter angewiesen wird, eine bestimmte Position einzunehmen, wackelt er leicht, und die tatsächliche Abweichung nimmt zu.
Ein weiteres Anzeichen ist, dass sich der Roboter ruckartig bewegt und mit bloßem Auge zitternd wirkt – er läuft nicht mehr so glatt wie früher. Dies beruht meist auf ungleichmäßiger Abnutzung im Inneren oder darauf, dass das Schmiermittel nicht mehr wirkt und es zu trockenem Gleiten kommt.
Der ursprünglich leise arbeitende Roboter macht nun Geräusche wie Klicken und Brummen – ähnlich einem kochenden Topf. Dieses Geräusch ist ein Hilferuf: Die Lager oder Zahnräder im Inneren müssen defekt sein.
Es gibt mehr direkte Bewegungen, die zuvor möglich waren; jetzt ertönt der Alarm, und der Roboter fühlt sich schwach an. Das bedeutet, dass der Wirkungsgrad der Kraftübertragung stark gesunken ist und die Energie im Getriebe verbraucht wird.
Die häufigsten Szenarien vor Ort
Kommen Sie mit – ich erläutere Ihnen einige Szenarien, mit denen Sie sicher vertraut sind. Der Kunde ruft an und sagt: „Mein Roboter – der Punkt, der früher exakt stimmte, liegt jetzt völlig daneben; nicht einmal um eine Haarbreite, was wirklich nervt.“ Die erste Reaktion vieler Menschen ist, dass das Programm verloren gegangen sei oder dass der Roboter gegen ein Hindernis gestoßen sei; tatsächlich ist es jedoch sehr wahrscheinlich, dass das Spiel im Getriebe zu groß ist. Ein weiteres typisches Problem ist das Ölaustritt: An den Gelenken hängen Öltropfen herab, und auf dem Boden bildet sich ein öliger Fleck oder sogar eine Pfütze. Dies deutet höchstwahrscheinlich auf eine Alterung der Öldichtung hin; bei langanhaltendem Ölaustritt trocknet das Getriebe innen aus und es kommt zu Trockenreibung – so werden kleinere Probleme oft zu einem umfangreichen Reparaturfall. Ein weiteres Anzeichen ist, dass die Gelenke ungewöhnlich heiß werden, deutlich heißer als normal – entweder ist die Last zu hoch oder die Schmierung versagt, wodurch es im Inneren zu Reibung kommt.
Wann sollte ich mein Getriebe austauschen?
Viele Führungskräfte können sich das nicht leisten und überlegen daher, es noch etwas länger zu nutzen. Doch ehrlich gesagt ist die Präzision deutlich gesunken: Die Vibrationen sind mit der Hand spürbar, das Geräusch ist so laut, dass die Personen daneben den Kopf drehen, um nachzusehen; die Ölverluste lassen sich nicht mehr stoppen, und die Temperatur liegt deutlich über dem Normalwert. Sobald zwei dieser fünf Signale auftreten, sollten Sie nicht weiter warten. Eine weitere Verzögerung birgt die Gefahr, dass Getriebefragmente aus dem Motor oder dem Encoder herausbrechen und diese beschädigen – dann belaufen sich die Reparaturkosten nicht mehr nur auf den Preis des Getriebes.
Wird das Getriebe, das in unseren Robotern eingesetzt wird, auch in gewöhnlichen Geräten verwendet?
Es handelt sich nicht um dasselbe. Bei der Getriebeausstattung für gewöhnliche Geräte spielt eine geringfügige Spiellücke keine große Rolle – fast immer lässt sie sich noch in Betrieb nehmen. Roboter können das nicht. Ist die Lücke nur minimal größer, vergrößert sich die Abweichung der Werkzeugspitze auf mehrere Millimeter. Deshalb ist die Anforderung an das Spiel (Backlash) bei Robotergeweben sehr gering, und die Wiederholgenauigkeit muss über die gesamte Lebensdauer stabil bleiben; hier besteht daher kein Raum für Unklarheiten.
