Lösungen mit Harmonic Drive-Systemen: Verbesserung der Präzisions-Bewegungssteuerung

Kurt Gamelin President von Cone Drive by Timken

Als President von Cone Drive by Timken lebt Kurt Gamelin für geschäftliche Innovation und unterstützt sein Team bei der Identifizierung aufstrebender Märkte und bei der Entwicklung neuer Technologien, die diese hochtechnisierten Produkte in den Mainstream bringen werden.

Vor einigen Jahren waren es Schwenktriebe und Wälzlager für die Solarstrom-Branche. Gamelin leitete Cone Drive beim Ausbau dieses Teils des Unternehmens um mehr als das 8-fache in nur fünf Jahren.

Heute arbeitet er an Lösungen mit Harmonic Drive-Systemen, den Präzisionsgetrieben, die unter anderem robotergestützte Operationen und Satellitenkommunikation möglich machen. Wir haben mit ihm darüber gesprochen, warum Harmonic Drive-Systeme so wichtig sind und was es bedeutet, eine Produktlinie von Grund auf neu zu entwickeln.

Frage: Was sind Harmonic Drive-Lösungen und wie unterscheiden sie sich vom Flaggschiffprodukt von Cone Drive, dem Globoid-Schneckengetriebe?

Gamelin: Unser Kundenstamm für Schneckengetriebe ist äußerst divers; wir verfolgen den Umsatz in fast allen Industriemärkten. Auf der einen Seite gibt es den Bereich Antriebstechnik, wo Kunden ein leistungsstarkes Untersetzungsgetriebe mit hohem Drehmoment benötigen, um beispielsweise Zuschlagstoffe auf ein Frachtschiff zu laden. Dann gibt es aber auch den Bereich Bewegungssteuerung, wo die Kunden Präzision bei Maschinen verlangen, die beispielsweise Ihre Lieblings-Limonadendosen oder Bierdosen lackieren. Die Positionierung des Sprühgeräts muss sehr präzise sein, damit kein verschwommenes Bild entsteht.

Harmonic Drive-Systeme bieten ein noch höheres Maß an Präzision in einem kompakten Bauraum. Hersteller von Robotern verwenden sie in Handgelenk- und Ellbogenachsen, und Satellitenhersteller verwenden sie zur präzisen Nachführung von Antennen oder Solarkollektoren.

Auf dem Ergonomiemarkt sieht man Harmonic Drive-Systeme auch bei Exoskeletten. Arbeiter an einer Fertigungsstraße in der Automobilindustrie könnten sie verwenden, um schwere Teile über Kopf zu heben. Die medizinische Industrie verwendet ebenfalls Anwendungen mit Harmonic Drive-Systemen in vielen Bereichen, von bildgebenden Geräten bis hin zu Werkzeugen, die bei robotergetützten Operationen zum Einsatz kommen.

Das Harmonic Drive-Getriebe bietet eine hohe Übertragungsgenauigkeit und kann ein hohes Untersetzungsverhältnis in einer einzigen Stufe mit geringerer Trägheit unterstützen. Das hochpräzise Design mit hohem Drehmoment und kleinem Bauraum macht Harmonic Drive-Getriebe zu einer hervorragenden Lösung für Anwendungen in der Robotertechnik und für die Positionierung.

Wie lassen sich Ihre Erfahrungen bei der Entwicklung neuer Produkte für den Solarmarkt mit Ihrer Arbeit an Lösungen mit Harmonic Drive-Getrieben vergleichen?

Gamelin: Für den Solarbereich verfügten wir bereits über die Kerntechnologie mit unserem Globoid-Schneckengetriebe. Wir haben das in unser Schwenkprodukt integriert und sie zusammengebracht, um den Markt zu bedienen.

Wir mussten zur Massenfertigung übergehen, um den Bedarf des Solarmarktes zu befriedigen, was für unser Unternehmen ein kultureller Wandel war. Nachdem wir diese zusätzlichen Mitarbeiter eingestellt und geschult hatten und die ersten Lieferungen erfolgten, hatten wir das Gefühl, dass wir in den Markt eintreten und ihn richtig betreiben könnten. Wir haben dann weitere Verträge abgeschlossen und schnell Fuß gefasst.

Für Harmonic Drive-Getriebe hatten wir das Potenzial in der Robotertechnik und in anderen Märkten der Bewegungssteuerung identifiziert, hatten aber kein passendes Produkt dafür, und es gab keine anderen Hersteller, die wir hätten übernehmen können. So entschieden wir uns, diese Lösungen intern zu entwickeln und dabei unser Design- und Fertigungs-Know-how zu nutzen.

Was gehört dazu, komplexe Produkte von Grund auf neu zu entwickeln?

Gamelin: Es geht in erster Linie um die Leute, die daran arbeiten. Die Mitarbeiter unseres Teams hier genießen die Herausforderung, an komplexen technischen Problemen zu arbeiten, und sie sind sehr stolz auf das Unternehmen und ihre Beteiligung daran. Für Lösungen mit Harmonic Drive-Systemen haben wir weitere Ingenieure eingestellt, die äußerst einfallsreich sind. Sie halfen uns bei der Analyse und Entwicklung der Technologie.

Bei der Entwicklung der Harmonic Drive-Technologie ging es nicht nur um das Design des Produkts selbst. Viele der geistigen Eigentumsrechte, die Cone Drive entwickelt hat, beziehen sich auf Produktprüfmethoden, Messsysteme, Werkstückhaltung und Werkstoffanalyse.

Als wir ein Unternehmen von Timken wurden, erhielten wir außerdem Zugang zu mehr F+E-Tools und zu Ingenieuren mit fundierten Kenntnissen über Wälzlager und Materialwissenschaften, was uns half, die Herausforderungen bei Harmonic Drive-Lagern anzugehen. Das Level der uns zur Verfügung stehenden Prüfausrüstung und -fähigkeiten seit der Übernahme ist Weltklasse.

Wir haben mehrere Millionen US-Dollar an Kapital investiert, um dorthin zu gelangen, wo wir jetzt sind. Dies umfasst nicht nur Humankapital, sondern auch Anlagen-Upgrades, Produktionsanlagen, Messsysteme und Prüfmöglichkeiten.

Warum entscheiden sich Kunden für Harmonic Drive-Lösungen von Cone Drive verglichen mit Produkten anderer Wettbewerber?

Gamelin: Kunden schätzen unseren kundenorientierten Ansatz – die Leichtigkeit, mit der wir mit ihnen zusammenarbeiten, und unsere Fähigkeit, technisierte Sonderprodukte herzustellen. Unsere kurzen Lieferzeiten sind ebenfalls entscheidend, egal ob es sich um Prototypen oder Serienfertigung handelt. Viele Kunden schätzen auch die Tatsache, dass wir Lieferkettenprobleme größtenteils vermeiden konnten, da wir unsere Materialien aus dem Inland beziehen.

Was inspiriert Sie und Ihr Team, jeden Tag zur Arbeit zu gehen und knifflige Probleme im Bereich der Bewegungssteuerung zu lösen?

Gamelin: Es ist inspirierend, mit diesen neuartigen Hightech-Technologien zu arbeiten, die sich ständig weiterentwickeln, und wir sind stolz darauf, dass wir dazu beitragen können, das Leben der Menschen zu verbessern. Ein robotergestützter Hüftersatz ist beispielsweise weniger invasiv, so dass der Patient eine kürzere Genesungszeit und ein geringeres Infektionsrisiko hat. Und unsere Zusammenarbeit mit Satellitenunternehmen bedeutet, dass Internetzugang demnächst überall auf der Welt verfügbar sein wird. Das wird transformierend sein.

Erfahren Sie mehr über die Makrotrends, die F+E-Investitionen bei Timken vorantreiben.

Published: 2022/02/11