Präzision in Robotik und HandhabungPrecision in Robotics and Handling

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Das Unternehmen/The Company

Produktprogramm/Product Programme

Industrieroboter/Industrial Robot

Knickarm/Articulated Arm

SCARA Roboter/SCARA Robot

Parallelkinematiken/Parallel Kinematics

Serviceroboter/Service Robot

Rehabilitation/Rehabilitation

Chirurgie/Surgical

Mobile Roboter/Mobile Robot

Humanoide/Humanoid

Handhabung/Handling

Komplette Systeme/Special Actuators

Linearachsen/Linear Axis

Montagehilfsanwendungen/Assembly systems

Spezialkinematiken/Special Kinematics

Referenzen/References

Content

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Inhalt

The cover picture shows the iCub from the Istituto Italiano di Tecnologia (IIT): The iCub is an open source platform for research into humanoid robotics, brain and cognitive sciences, that has been adopted by more than 20 laboratories worldwide. iCub represents the focus of the European RobotCub Consortium, which is coordinated by Giulio Sandini and Giorgio Metta at the Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), in Genoa (Italy), and funded by the European Commission Cognitive Systems and Robotics program. The Consortium involves different research institutions: IIT, University of Genoa, Scuola Superiore Sant’Anna in Pisa, University of Ferrara, the company Telerobot in Genoa, University of Uppsala, University of Sheffield, University of Hertfordshire, IST in Lisabon, EPFL in Lausanne and University of Zurich, University of Bielefeld, University of Plymouth, University of Aberystwyth, CNR in Rome, METU in Ankara, Pompeu Fabra in Barcelona, INSERM in Lyon, UPMC in Paris, University of Illinois, Imperial College in London, Technical University of Munich.

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Das UnternehmenThe Company

Die Harmonic Drive AG entwickelt und produziert Antriebs- lösungen für unterschiedlichste Anwendungen in der Robo-tik und Handhabungstechnik. In diesem anspruchsvollen Anwendungsspektrum erfüllen die einzigartigen Produkte der Harmonic Drive AG höchste Anforderungen.

Mehr als 40 Jahre Erfahrung in anspruchsvollen Aufgaben der Antriebstechnik und die innovativen Leistungen einer Mann-schaft von 350 motivierten Mitarbeitern stecken in unseren mechanischen und mechatronischen Produkten. Für die vielfäl-tigen Anwendungen der Robotik und Handhabungstechnik, wo geringes Gewicht, Präzision und eine kompakte Bauweise ge- fordert ist, liefern wir stets die passende Lösung.

Gerade in der Robotik und Handhabung können die her-vorragenden Eigenschaften unserer Produkte und kun-denspezifischen Antriebskonzepte die extremen Anfor-derungen an Spielfreiheit, Drehmomentkapazität und Wiederholgenauigkeit optimal erfüllen. Die jahrelange Erfahrung aus dem engen Dialog mit unseren Kunden hat zu einer konsequenten Weiterentwicklung unseres Produktport-folios für diese Branche geführt. Mit der Entwicklung und der Produktion von leistungsstarken Elektromotoren hat sich die Harmonic Drive AG optimal für die Kundenbedürfnisse der Branche aufgestellt. Sowohl in Kombination mit den hervor-ragenden mechanischen Produkten als auch als getriebeloser Direktantrieb haben wir stets das optimale Antriebskonzept für die verschiedenen Anwendungsbereiche der Robotik und Hand-habungstechnik.

Harmonic Drive AG develops and produces drive solutions for the widest range of applications in robotics and handling technology. In these challenging applications, the unique products of Harmonic Drive AG meet the highest requirements.

More than 40 years of experience with the demands of drive technology and the innovative achievements from our team of 350 motivated employees go into our mechanical and mechatronic products. We always aim to provide just the right solution for the diverse applications in robotics and handling technology especially when minimum weight, precision and compact structure is required.

The excellent characteristics of our standard and customised drive products, zero backlash, high torque capacity or excellent repeatablility, are particularly suited for robotics and handling applications. Our many years of experience, resulting from a close dialogue with our customers, has resulted in consistent further development of our product range for this sector. With the development and production of high performance electrical motors, Harmonic Drive AG is perfectly placed to satisfy the customer needs in this sector. Both in combination with our excellent mechanical products as well as a gearless direct drive, we can always supply the optimum drive concept for the different application areas in robotics and handling technology.

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ProduktprogrammProduct Programme

Die Harmonic Drive® Direktantriebe wurden für Rotations-achsen entwickelt, bei denen Präzision und hohes Dreh- moment bei relativ kleinen bis mittleren Drehzahlen gefor-dert sind. Sie werden als Einbausatz bestehend aus Rotor und Stator geliefert und direkt in den Roboter integriert. Individuelle Komplettantriebe und Systemlösungen auf Basis der TorkDrive Einbaumotoren erarbeiten wir gemeinsam und in enger Abstimmung mit unseren Kunden.

Harmonic Drive® torque motors have been developed for rotating applications requiring precise rotation with high torque at relatively slow speeds. The torque motor is delivered as an individual component set consisting of a stator and a rotor that can be integrated directly into the robot application. In close collaboration with our customers we also supply individual actuators and system solutions based on TorkDrive frameless motor sets.

Die Harmonic Drive® Servoantriebe sind eine Kombination aus Präzisionsgetrieben mit speziell abgestimmten Motoren in AC- oder DC-Technik. Die Antriebe sind für Anwendungen mit höchsten Anforderungen an Drehmomentkapazität, Präzision und Kompaktheit ausgelegt. Die Hohlwellenantriebe der Bau-reihen CHA und FHA-C bieten zusätzlich eine große zentrale Hohlwelle.

The Harmonic Drive® servo actuators combine precision gearboxes with specially developed AC or DC servo motors. Used in applications with demanding requirements, they provide precise motion control and high torque capacity in a very compact package. In addition, the CHA and FHA-C series feature a large central hollow shaft.

Wir bieten neben unseren Katalogprodukten auch kundenspe-zifische Antriebslösungen in unterschiedlichen Ausführungen für lineare und rotatorische Bewegungen an.

In addition to our catalogue products, we also offer a wide range of custom actuator solutions for linear and rotary movements.

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Harmonic Drive® Getriebeeinbausätze mit ihrem einzig- artigen Funktionsprinzip und ihrer konstruktiven Vielfalt haben sich in vielen Maschinen als ideales Antriebselement bewährt. Die kompakte Bauweise der Einbausätze ermöglicht eine platz- und gewichtsparende Ein-bindung.

The compact design of the Harmonic Drive® gear component sets with the unique operating principle allows their integration in applications where a small design envelope is available and light weight is required. The operating principle and properties of the gearing make them highly suited to a wide range of applications in numerous industrial sectors.

Harmonic Drive® Units und Getriebeboxen bestehen aus Getriebeeinbausätzen, kombiniert mit einer sehr kippsteifen Abtriebslagerung. Sie stellen somit eine kompakte Getriebe-einheit dar, die für eine optimale Integration in den Roboter prädestiniert ist.

Harmonic Drive® Units and Gearboxes consist of a gear component set combined with a high capacity output bearing designed for easy integration into the robot.

Um auch hohen Genauigkeitsanforderungen im Unterset-zungsbereich kleiner 45:1 gerecht zu werden, wurden die prä-zisen und kompakten Harmonic Drive® Planetengetriebe der Baureihe HPG entwickelt.

The HPG Series Harmonic Drive® Planetary Gears have been developed to provide the accuracy and compactness associated with Harmonic Drive® gears for reduction ratios below 45:1.

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IndustrieroboterIndustrial Roborts

IndustrieroboterRoboter sind heute längst keine Besonderheit mehr, sie gehören zur Standardausstattung vieler industrieller Betriebe.

Ein Industrieroboter hat den Zweck, verschiedenste Arbeiten zu erledigen. Einmal programmiert, führt der Industrieroboter den vorgegebenen Arbeitsablauf autonom durch. Bei vielen techni-schen Abläufen übertrifft der Industrieroboter die Fähigkeiten des menschlichen Arbeiters durch Zeitersparnis und erreicht somit eine höhere Wirtschaftlichkeit.

Man unterscheidet folgende Grundtypen anhand ihrer Kinematik

Industrieroboter werden in unterschiedlichen Ausführungen und von verschiedenen Herstellern geliefert. Sie werden in der Regel als standardisiertes Grundgerät angeschafft und mit anwen-dungsspezifischen Werkzeugen an ihre jeweilige Aufgabe ange-passt.

Eine wichtige Kenngröße von Industrierobotern ist die Traglast. Weitere entscheidende Kenngrößen sind die Dynamik und die Genauigkeit.

Harmonic Drive® Produkte zeichnen sich hierbei dadurch aus, im-mer das entsprechende Optimum aus einer solchen Anwendung herauszuholen. Die nachfolgend gezeigten Konstruktionsdetails und Anwendungsbeispiele zeigen exemplarisch die Möglichkei-ten, kundenindividuell eine optimale Integration unserer An-triebskomponenten zu ermöglichen.

Industrial robotsRobots have long stopped being a unique occurrence and are now a standard feature for many industrial companies.

An industrial robot has the purpose of performing a wide range of work. Once programmed, the industrial robot automatically performs the prescribed workflow. For many technical processes, industrial robots exceed the capabilities of the human workers, thereby saving time and achieving higher cost effectiveness.

A distinction is made between the following basic types based on their kinematics

Industrial robots are manufactured in different models and by different manufacturers. They are generally acquired as a standardised basic device and are adapted to their specific task with application-specific tools.

An important characteristic of industrial robots is the payload. Other decisive characteristics are the performence and precision.

Harmonic Drive® products set themselves apart by always achieving the best results for the required applications. The design details and the sample applications that follow show the integration of our drive components in individual customer solutions.

Serielle Kinematik Parallele Kinematik

Gelenkarmroboter Hexapod Roboter

5- und 6-Achs-Roboter Delta Roboter

7-Achs-Roboter

Dualarm-Roboter

Palettierroboter

SCARA Roboter

Portalroboter mit 3 Linearachsen

Serial kinematics Parallel kinematics

Articulated arm robot Hexapod robot

5 and 6-axis robot Delta robot

7-axis robot

Dual-arm robot

Palletizing robot

SCARA robot

Portal robot with 3 linear axis

Knickarmroboter des Herstellers Reis GmbH & Co. KGArticulated arm robot of company Reis GmbH & Co. KG

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SCARA RoboterSCARA Roboter für schnelle Montagetätigkeiten sind ein ide-ales Anwendungsgebiet für die Wellgetriebe der Harmonic Drive AG. Aufgrund der hohen Dynamik der Roboter ist die Verwendung von kompakten, leichtgewichtigen Getrie-ben unverzichtbar. Die hohe Genauigkeit, die für die prä-zise Montage erforderlich ist, macht Getriebe mit hervor- ragender Wiederholgenauigkeit notwendig.

Das hier dargestellte Anwendungsbeispiel zeigt eine kom-pakte und elegante konstruktive Lösung mit einem Hohlwel-lenantrieb CHA und einer kompakten Harmonic Drive® Unit der Baureihe CobaltLine-CPS, die von einem FFM-Motor aus der LynxDrive Baureihe angetrieben wird. Im Schultergelenk ist der Abtriebsflansch des CHA mit dem Oberarm und der äußere Ring des Abtriebslagers mit dem Ständer verbunden. Im Ellenbogengelenk ist der Abtriebsflansch der CobaltLine-CPS Unit ebenfalls mit dem Oberarm und der äußere Ring des Ab-triebslagers mit dem Unterarm verbunden. Angetrieben wird die CobaltLine-CPS Unit durch einen FFM-Motor, dessen Motorwelle durch den CHA Antrieb hindurch über einen Zahnriemen mit dem Getriebeeingang verbunden ist.

SCARA robotsSCARA robots are an ideal application area for the strain wave gears from Harmonic Drive AG for rapid assembly tasks. Due to the highly dynamic nature of the robots, the use of compact, light weight gears is essential. The high level of precision which is necessary for precise assembly requires gears with excellent repeatibility.

The sample application shown here represents a compact and elegant structural solution with a CHA hollow shaft servo actuator and a compact Harmonic Drive® Unit of the CobaltLine-CPS series which is actuated with a FFM motor from the LynxDrive series. In the shoulder joint, the drive flange of the CHA is joined to the upper arm and the outer arm of the output bearing is connected to the base. In the elbow joint, the drive flange of the CobaltLine-CPS is also joined to the upper arm and the outer arm of the output bearing is connected to the sub-arm. The CobaltLine-CPS unit is actuated by a FFM motor over a tooth belt to the gear inlet with a motor shaft which is going through the CHA servo actuator.

SCARA RoboterSCARA robot

Harmonic Drive® Unit U/nitHarmonic Drive® Unit

AntriebswellenitDrive shaft

ZahnriemenToothed belt

Harmonic Drive® Hollwellenantrieb U/nitHarmonic Drive® hollow shaft actuator

Harmonic Drive® Motor U/nitHarmonic Drive® motor

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Roboter-DoppelarmgelenkDie in diesem Doppelarmgelenk dargestellten Getriebe der Harmonic Drive AG sind sogenannte „Simplicity Units“. Die-se Bauform wird inklusive leistungsfähigem Kreuzrollen-Abtriebslager geliefert, weist jedoch kein eigenes Getrie-begehäuse auf und ist dadurch komplett integrierbar. Bei dieser gezeigten Achse ist der Flexspline über den Abtriebslager- Außenring mit der Dreh-/Schwenkeinheit verschraubt und stützt das Drehmoment zum Gehäuse ab. Der Abtrieb erfolgt über den Circular Spline und den Innenring des Abtriebsla-gers. Bei dem Wave Generator, der als Antrieb dient, wurde eine Hohlwellen-Sonderbauform gewählt, die gleichzeitig der Funktion des Servomotor-Rotors sowie der Aufnahme des Motorfeedbacksystems und der Haltebremse dient. Die Dreh-durchführung als solche wird für die Kabelzuführungen herange-zogen.

Robotic double arm jointThe gears shown in this double arm joint by Harmonic Drive AG are known as "simplicity units". This design comes complete with a high performance cross roller output bearing and has no separate housing and is therefore completely integrable in the machine housing. In the axis shown below the Flexspline is fixed via the cross roller bearing outer ring to the rotating output and supports the torque via the housing. Output is via the Circular Spline over the inner ring of the output bearing. The wave generator, which serves as the input, is a special hollow shaft design which also functions as the shaft for the servo motor rotor, the motor feedback system and the brake. The rotary joint as shown here is also used as the cable duct for power supply.

DoppelarmgelenkDouble arm joint

MotorfeedbacksystemMotor feedback system

Abtriebsseitiges FeedbacksystemOutput side feedback system

MotorMotor

Harmonic Drive® UnitHarmonic Drive® unit

Harmonic Drive® UnitHarmonic Drive® unit

Wave Generator LagerWave Generator bearing

KabelzuführungCable duct

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KnickarmArticulated Arm

Der dänische Hersteller UNIVERSAL ROBOTS bietet Innovationen bei der Entwicklung von Robotersystemen, die neben der Reduk-tion der Baugröße und des Gewichtes des kompletten Systems die Genauigkeit und Leistungsstärke der Einheit nicht in Frage stellen. Mit gerade mal 18 kg lässt sich der UR5 sehr gut in die Arbeitsumgebung integrieren. Aufgrund seiner hohen Steifigkeit und Präzision erreicht der Roboterarm eine hohe Wiederhol-genauigkeit von +/- 0,1 mm. Damit ist er sogar für Mess- und Prüfaufgaben geeignet. In allen sechs Achsen kommen Harmonic Drive® Units mit integrierter Abtriebslagerung zum Einsatz, die bezüglich Gewicht, Massenträgheit und Bauraum optimiert sind. Die bei dieser Applikation verwendete Software wiederum er-leichtert es dem Anwender, den Roboter für neue Aufgaben in kürzester Zeit selbst umzurüsten.

In solchen kompakten Roboterachsen werden größtenteils HFUS Simplicity Units eingesetzt, die durch eine erhebliche Gewichts-reduktion gegenüber geschlossenen Units die Gesamtdynamik des Roboters erhöhen. Bei der HFUS-2SO Unit (Simplicty Unit) wurde die Anzahl der Komponenten auf das Wesentliche redu-ziert. Dieses reduzierte Design führt neben einer Reduzierung des Bauraumes insbesondere zu einer deutlichen Verringerung des Gewichtes, die, je nach Baugröße, über 30% betragen kann. Die gleichzeitige Nutzung eines leistungsfähigen und kippsteifen Kreuzrollenabtriebslagers rundet den Antrieb ab.

The Danish manufacturer UNIVERSAL ROBOTS is a leading innovator in the development of robotic systems which, in addition to the reduced size and weight of the system, do not compromise the precision and efficiency of the unit. At just 18 kg, the UR5 can be integrated very well into the work environment. Due to its high level of stiffness and precision, the robotic arm achieves high repeatibility at +/- 0.1 mm. This makes it very suitable for measurement and testing tasks. In all six axis, the Harmonic Drive® units with integrated output bearing are used, which are optimised in terms of weight, inertia and installation space. The software used in this application, in turn, makes it easier for the user to retrofit the robot in the shortest period of time.

Primarily HFUS Simplicity Units units are used in such robot axes which increase the total dynamic performance of the robot through a considerable weight reduction compared to closed units. For the HFUS-2SO unit (simplicity units), the number of components was reduced to the minimum necessary. In addition to the reduction in installation space, this optimised design resulted in a considerable decrease in weight, which can be over 30% depending on the gear size. Simultaneous use of a high-performance and high capacity cross roller output bearing rounds off the drive.

HFUS-2SOBaugröße Außendurchmesser Max. Drehmoment Untersetzung

Size Outer diameter Max. torque Ratiomm Nm

14 70 28 50-10017 80 54 50-12020 90 92 50-16025 110 176 50-16032 142 372 50-16040 170 647 50-16045 190 882 50-16050 214 1180 50-16058 240 1840 50-160

UR5 des Herstellers UNIVERSAL ROBOTUR5 of company UNIVERSAL ROBOT

HFUS-2SO UnitHFUS-2SO Unit

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SCARA RoboterSCARA Robot

Das ASYS Roboterprogramm ist als frei kombinierbares Baukastensystem aufgebaut. Durch die jahrzehntelange Erfahrung im Roboterbau können für alle Anwendungen, insbesondere im Hochvakuum, Ultrahochvakuum und Reinsträumen, Lösungen angeboten werden. Der SCARA-AAR 740 ist hier-bei eine bewährte Sonderausführung für Reinraumbetrieb. Mit einem Single-Paddel ausgestattet, hat der Arm eine Reichweite von bis zu 786 mm und einen Vertikalhub von 50 mm. Er kann hierbei eine Traglast von 2,5 kg (inklusive Paddel) aufnehmen.

Die Harmonic Drive AG empfiehlt in sol-chen Anwendungen die eigens entwickel-ten Servomotoren, die höchsten Ansprü-che genügen.

The ASYS robot range is designed as a freely combinable modular system. Due to many years of experience in robotics engineering, solutions can be offered for all applications, particularly high-vacuum, ultra-high-vacuum and ultra-clean rooms. Here the SCARA-AAR 740 is a proven special design for clean room operation. Equipped with a single paddle, the arm has a range of up to 786 mm and a vertical stro-ke of 50 mm. Here it receives a carrying load of 2.5 kg (including paddle).

Harmonic Drive AG recommends servo motors for such applications which are developed in-house and meet the highest industry standards.

CHA

Baugröße

Size

Unter-setzung Ratio

Maximales Drehmoment

Maximum output torque

Maximale Drehzahl Maximum

output speed

Hohlwellen-durchmesser Hollow shaft

diameter

Nm min-1 / rpm mm

14 30 ~ 100 9 ~ 28 85 ~ 283 12

17 30 ~ 120 16 ~ 54 61 ~ 243 16

20 30 ~ 160 27 ~ 92 38 ~ 200 18

25 30 ~ 160 50 ~ 176 35 ~ 187 27

32 30 ~ 160 100 ~ 372 30 ~ 160 32

40 50 ~ 160 402 ~ 647 25 ~ 80 39

50 50 ~ 160 715 ~ 1180 22 ~ 70 45

58 50 ~ 160 1020 ~ 1840 19 ~ 60 45

CHM

Baugröße

Size

Maximales Drehmoment

Maximum output torque

Maximale Drehzahl Maximum

output speed

Hohlwellen-durchmesser Hollow shaft

diameter

Nm min-1 / rpm mm

0083 2,9 6500 21

0200 6,4 4800 35,5

0390 11,3 4000 42

0800 27 4000 46

1100 37 4000 46

CHA/CHA CHM/CHM

CHA und CHM HohlwellenantriebeIn der CHA-Baureihe werden präzise, spielfreie Getriebe der Harmonic Drive AG mit einem hochdynamischen AC-Servomo-tor, einem optischen Sinus-Cosinus Encoder und einem extrem belastbarem Abtriebslager zu dem kompakt bauenden Antrieb kombiniert. Wesentliches Merkmal ist die zentrische Hohlwelle. Die Abtriebslager zur Aufnahme der kundenseitigen Last sind als Flanschlager ausgeführt und bieten beste Parallelität und Koaxi-alitätMit dem Hohlwellenmotor der Baureihe CHM bietet die Harmonic Drive AG Motorentechnologie auf höchstem Qualitätsniveau an. Die kompakte Bauform und die Hohlwelle sorgen dafür, dass der Konstruktionsaufwand in vielen Anwendungen erheblich verrin-gert wird. Die CHM Antriebe zeichnen sich durch eine kompakte, modular aufgebaute Bauweise mit geringem Rastmoment aus.

CHA and CHM hollow shaft drivesIn the CHA series, precise, zero backlash gears of Harmonic Drive AG are combined with a highly dynamic AC servo motor, an optical sine cosine encoder and a high capacity output resulting in an extremely compact drive. A major characteristic is the central hollow shaft. The output bearing is designed as a flange bearing and offers the best parallelism and co-axial quality that receives the customer's load.

With the hollow shaft motor of the CHM series, Harmonic Drive AG offers motor technology of the highest quality. The compact design and the hollow shaft ensure that the design effort is considerably reduced in many applications. The CHM drives are characterised by their modular construction and minimal cogging torque.

SCARA-AAR 740 der Firma ASYS Automatic Systems GmbH & Co. KG SCARA-AAR 740 of companyASYS Automatic Systems GmbH & Co. KG

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Parallel KinematicsParallelkinematiken

Asyril SA is a young innovative company focussing on the development of miniaturized mechatronic devices for automation in the fields of micro and nano-technologies. The PowerDelta is the ideal solution for fast movements, force fitting or the assembly of small components. Its speed and precision allows up to 2 pick-and-place movements in a second. The Power-Delta can provide a vertical force of 50 N and allows the force fit of parts that need to be joined.

The Harmonic Drive® component set from the CobaltLine series, in combination with the integrated high capacity output bearing, have been proven effective in many applications of this type. Through the optimised Flexspline and Circular Spline toothing as well as the Wave Generator form, the torque capacity of the CobaltLine has been increased by approximately 30% and the operation life by approx. 40%. The units of the CobaltLine-2UH series are offered as complete drive units with a housing and output bearing. Additional bearings are not necessary because of the of high capacity of the output bearings used and a very affordable construction can therefore be realised.

Das junge und innovative Unternehmen Asyril SA ist darauf spezi-alisiert miniaturisierte mechatronische Vorrichtungen für die Au-tomatisierung im Bereich der Micro- und Nanotechnologie zu ent-wicklen. Der PowerDelta ist hierbei die optimale Lösung für das schnelle Sortieren, Bearbeiten und Zusammensetzen von kleinen Bauteilen. Die hierbei erreichte Geschwindigkeit und Präzision er-lauben bis zu 2 Pick & Place Zyklen pro Sekunde. Der PowerDelta bietet hierbei eine Vertikalkraft von bis zu 50 N und ermöglicht damit sogar das kraftschlüssige Zusammenstecken von Bauteilen.

Die Harmonic Drive® Getriebeeinbausätze der Baureihe CobaltLine, in Kombination mit einem bereits integrierten sehr kippsteifen Abtriebslager, haben sich in vielen solcher Anwendungen als ide-aler Antrieb bewährt. Durch die Optimierung der Flexspline- und Circular Spline-Verzahnung, sowie der Form des Wave Generators, wurde die Drehmomentkapazität der CobaltLine im Vergleich zur Standardtechnologie um ca. 30 % und die Lebensdauer um ca. 40 % gesteigert. Die Units der Baureihe CobaltLine-2UH werden als fertige Getriebe Units mit Gehäuse und Abtriebslager ange-boten. Durch das hoch belastbare Abtriebslager kann in vielen Einsatzfällen eine zusätzliche Lagerung entfallen und damit eine sehr kostengünstige Konstruktion realisiert werden.

CobaltLine - 2UHBaugröße Außendurchmesser Max. Drehmoment Untersetzung

Size Outer diameter Max. torque Ratiomm Nm

14 73 36 50-10017 79 70 50-12020 93 120 50-16025 107 229 50-16032 138 484 50-16040 160 841 50-160

Power Delta der Firma AsyrilPower Delta of company Asyril

CobaltLine-2UHCobaltLine-2UH

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Service RobotServiceroboter

Nachdem Roboter im industriellen Umfeld mittlerweile ein vertrau-tes Bild sind, findet man sie inzwischen mehr und mehr auch au-ßerhalb des elementaren Wertschöpfungsprozesses. Sie assistieren dem Chirurgen bei komplizierten Eingriffen, säubern Böden und Solarpanele, untersuchen einsturzgefährdete Gebäude oder mel-ken Kühe. Viele Ideen für weitere Anwendungen sind bereits Wirk-lichkeit und ständig kommen neue hinzu. Das macht den Servicero-boter zu dem Leitprodukt der nächsten Jahrzehnte. Ebenso sicher werden auch hier präzise Bewegungen benötigt, Randbedingun-gen, die sich mit Produkten aus dem Hause der Harmonic Drive AG bestens erfüllen lassen:

Hohe Leistungsdichte für energieautarke Systeme

Aufbau von kompakten und hochfunktionalen kinematischen Strukturen

Nutzung der Hohlwelle oder

Vorbereitung von Sicherheitsfunktionen durch integrierte Sen-sorik

Die nachfolgend gezeigten konstruktiven Details und Anwen-dungsbeispiele werfen ein Streiflicht auf die Vielzahl der mit un-seren Kunden individuell erarbeiteten Lösungen.

As robots in industrial environments are now a familiar sight, we are seeing more and more robots outside the basic value-added processes. They assist surgeons in complicated surgery, clean floors and solar panels, study the danger in dangerous buildings and are milking cows. Many ideas for future applications are already a reality and new applications are constantly being added. This makes the service robot a pioneering product of the coming decades. Precise movements will certainly be required - basic conditions which can be best satisfied with products from Harmonic Drive AG:

High performance capacity for energy independent systems

Development of compact and highly functional kinematic structures

Use of hollow shafts

Inclusion of safety functions withintegrated sensory systems

The design details and sample applications shown overleaf highlight some of the the many solutions developed with our customers.

Care-O-Bot3 des Fraunhofer IPA Care-O-Bot3 of Fraunhofer IPA

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Radantrieb für mobile RoboterplattformDer hier dargestellte Fahrantrieb auf Basis eines zweistufigen Har-monic Drive® Planetengetriebes, in Kombination mit einer spe-zifisch angepassten Motortechnologie, bietet eine Antriebsper-formance mit einem Drehmoment bis zu 200 Nm sowie einer Drehzahl von über 150 U/min. Das Haltemoment der elektro-mechanischen Bremse wirkt über die Getriebeuntersetzung des Planetengetriebes (i=15) auf die Radnabe. Der bürstenlose Motor wird mit einer Spannung von 40 VDC gespeist und kann zusätz-lich zum generatorischen Bremsen des Antriebes genutzt werden. Zur Drehzahlerfassung dient ein robuster Hohlwellen-Resolver. Die korrosionsgeschützte Konstruktion hält Freifeldbedingungen stand und ist somit resistent gegen Schmutz, Feuchtigkeit sowie Schock und Vibration. Die Motorwicklung und das Hohlrad des Harmonic Drive® Planetengetriebes der Baureihe TritonLine wird vom stationären Gehäuseteil getragen. Der Motor treibt das Son-nenrad der ersten Stufe des Planetengetriebes an. Resolverrotor und Bremsscheibe sind ebenfalls direkt mit dem Rotor des Motors gekoppelt. Über die Planetenräder der zweiten Stufe wird in den Reifenträger eingetrieben, der auf dem stationären Teil gelagert ist und diesen umschließt.

Wheel drive for mobile robot platformThe wheel drive shown works on the basis of a two-stage Harmonic Drive® planetary gear in combination with specifically developed motor technology offers a drive performance with a torque of up to 200 Nm and a speed of over 150 rpm. The holding torque of the electromechanical brake works on the gear hub via gear reduction of the planetary gear (R=15). The brushless motor is supplied with a voltage of 40 VDC and can also be used as a generator brake. The design can withstand extreme environmetal conditions and is resistant to dirt, moisture, shock and vibrations. The motor coil and the hollow gear of the Harmonic Drive® planetary gear from the TritonLine series is supported by the stationary housing. The motor actuates the sun gear of the first stage of the planetary gear. Speed and position control is achieved using a hollow shaft resolver fitted to the motor shaft. The type rim is attached via the planet wheels of the second stage and connected via bearings to the housing which also encloses it.

Care-O-Bot3 des Fraunhofer IPA Care-O-Bot3 of Fraunhofer IPA

Service RobotServiceroboter

Radantrieb auf Basis eines Harmonic Drive® Planetengetriebe und MotorsWheel drive based on a Harmonic Drive® planetary gear and motor

Hohlwellenmotor 24V xxHollowshaft motor 24V xx

Lager Bearings

Hohwellen-ResolverHollow shaft resolver

BremseBrake

Harmonic Drive® Planeten Getriebe i=15; Tmax = 300 NmHarmonic Drive® Planetary Gear R = 15; Tmax = 300 Nm

Bremsenentriegelung (mechanisch)Brake lift off (mechanical)

MotorlagerMotor bearings

DichtungSealing

DichtungSealing

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FingermodulDie technische Nachbildung der komplexen Griffmöglichkeiten ei-ner menschlichen Hand gilt als klassische Herausforderung in der Handhabungstechnik. Ein Fokus liegt dabei auf der Gestaltung der Finger. Während sich beim menschlichen Fingergelenk der „Motor“ gar nicht im Finger selbst, sondern im Unterarm befindet, ist bei der technischen Nachbildung der Modulansatz häufig von Vorteil. Dabei sind Motor, Messsystem und Kraftübertragungsele-mente direkt im Finger platziert. Das gezeigte Fingermodul nutzt pro Gelenk ein Wellgetriebe der Harmonic Drive AG der Baugröße 5 mit nachgeschalteter Kegelradstufe. Die auf höchste Dynamik optimierte Konstruktion kann so einen Durchmesser von 22 mm realisieren.

Finger moduleThe technical reproduction of the complex gripping capabilities of a human hand is a traditional challenge in handling technology. The focus lies on the design of the fingers. While in the human finger joint, the "motor" is not even in the finger itself but in the lower arm, in technical reproduction the modular approach is often advantageous. The motor, measurement system and force transfer elements are positioned directly in the finger. The finger module shown uses a size 5 gear from Harmonic Drive AG for each joint with a bevel gear at the output. The design is optimised for the maximum possible dynamic response and has an outside diameter of only 22 mm.

Bewegliche Fingermodule mit Servomotoren der Harmonic Drive AGMovable finger modules based on servo actuators of Harmonic Drive AG

Proximales GelenkProximal joint

Distales GelenkDistal joint

Harmonic Drive® GetriebeboxHarmonic Drive® gear box

Motor und EncoderMotor and encoder

KegelradstufeBevel gear

(© Hocoma AG, www.hocoma.com)

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Der Armeo®Power von der Hocoma AG ist ein mit Getrieben der Harmonic Drive AG angetriebenes Therapiegerät, welches eine frühe Rehabilitation der motorischen Fähigkeiten ermöglicht. Das roboterhafte Exoskelett ermöglicht das Training in ei-nem großen dreidimensionalen Arbeitsbereich. Als Teil des wirksamen und anpassbaren Therapiekonzepts wur-de der ArmeoPower für Personen entwickelt, welche an den Folgen eines Schlaganfalls, Schädel-Hirn-Traumas oder anderer neurologischer Krankheiten und Verletzungen leiden. Eine große Anzahl an spielerischen Augmented-Feedback-Übungen wurde entwickelt, um Aktivitäten des täglichen Lebens zu üben. Sofortiges Leistungsfeedback hilft Patienten, ihre motorischen Fähigkeiten dabei zu verbessern.

Harmonic Drive® Getriebeeinbausätze mit ihrem einzigarti-gen Funktionsprinzip und der konstruktiven Vielfalt haben sich in vielen Maschinen als idealer Antrieb bewährt. Die kompakte Bauweise der Einbausätze ermöglicht eine platz- und gewichtsparende Einbindung. Durch die Optimierung der Flexspline und Circular Spline Verzahnung sowie des Wave Generator Kugellagers, sind die Getriebe der Baureihe CobaltLine-2A bei deutlich erhöhter Lebensdauer wesentlich stär-ker belastbar.

The Armeo®Power by Hocoma AG is a treatment device powered with the gears by Harmonic Drive AG, which allows early rehabilitation of the motor skills. The robot-like exo-skeleton allows training in a large three-dimensional work area. The ArmeoPower was developed for people who suffer from the effects of a stroke, brain trauma injury or other neurological diseases and injuries. A large number of learn-through-play feedback exercises was developed to perform activities from daily life. Immediate feedback on performance helps patients to improve their muscle functions.

Harmonic Drive® component sets have proven to be an ideal drive components for many machines due to their unique principle of operation and product variety. The compact design of the gear component sets allows their integration in applications where a small design envelope and light weight are required. Optimisation of the Flexspline and Circular Spline teeth as well as the Wave Generator form are the basis for a significant increase in torque capacity and rated operating life of the CobaltLine-2A series.

RehabilitationRehabilitation

CobaltLine - 2A

Baugröße Außendurchmesser Max. Drehmoment UntersetzungSize Outer diameter Max. torque Ratio

mm Nm14 50 36 50-100

17 60 70 50-120

20 70 120 50-160

25 85 229 50-160

32 110 484 50-160

40 135 841 50-160

Armeo®Power der Firma HocomaArmeo®Power of company Hocoma

CobaltLine-2ACobaltLine-2A

ChirurgieSurgical

Die AKTORmed GmbH solo surgery entwickelt und produziert me-chatronische Assistenzsysteme für die minimal-invasive Chirurgie. Der hier gezeigte SOLOASSIST® stellt eine aktive Kameraführung dar, die dem Chirurgen ein stabiles und zitterfreies OP-Sichtfeld ermöglicht. Der Kameraarm wird über einen Joystick gesteuert.Der große Bewegungsraum erlaubt einen Rundumblick, wodurch der Bauchraum vollständig endoskopisch dargestellt werden kann. Der SOLOASSIST® ist ein weiterer Schritt in die Zukunft des Operationssaales.

Gerade in Anwendungen, wo die Zuverlässigkeit und Präzision lebenswichtig ist, machen Harmonic Drive® Produkte den Un-terschied. Die Harmonic Drive® Units der Baureihe CobaltLine, in Kombination mit einem voll integrierten, vorgespannten und sehr kippsteifen Abtriebslager, ermöglichen die Aufnahme hoher Kräfte und Kippmomente. Somit können sehr kompakte und kos-tengünstige Konstruktionen realisiert werden. Die CobaltLine-CP Units sind in den drei Ausführungen CobaltLine-CPM (Motoradap-tion), CobaltLine-CPH (Hollow shaft input), CobaltLine-CPS (Shaft input), lieferbar.

AKTORmed GmbH solo surgery develops and produces mechatronic assistance systems for minimally invasive surgery. The SOLOASSIST® shown here is an active camera model which allows the surgeon a stable and shake-free view of the operation. The camera area is controlled via a joystick. The large scope of movement allows a panoramic view, so that the abdomen may be completely viewed by the endoscope. The SOLOASSIST® is another step into the future of the operating room.

Harmonic Drive® products make the difference particularly in applications where reliability and precision are crucial. The Harmonic Drive® units of the CobaltLine series, in combination with a fully integrated and pre-loaded high capacity output bearing make it possible to handle large external forces and high tilting moments. Thus, a very compact and affordable design can be achieved. The CobaltLine-CP units are available in three models: CobaltLine-CPM (motor adaptation), CobaltLine-CPH (hollow shaft input) and CobaltLine-CPS (shaft input).

CobaltLine - CPH/CPM/CPSBaugröße Außendurchmesser Max. Drehmoment Untersetzung

Size Outer diameter Max. torque Ratiomm Nm

14 78 36 50-10017 88 70 50-12020 98 120 50-16025 116 229 50-16032 148 484 50-16040 180 841 50-160

SOLOSASSIST® der Firma AKTORmed GmbHSOLOSASSIST® of company AKTORmed GmbH

CobaltLine-CPMCobaltLine-CPM

CobaltLine-CPHCobaltLine-CPH

CobaltLine-CPSCobaltLine-CPS

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CobaltLine-CPHCobaltLine-CPH

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Mobile RoboterMobile Robot

Das unbemannte mobile Robotersystem der Northrop Grumman Corporation arbeitet in einer Umgebung, wo Fehler den Verlust von Menschen und Material bedeuten können. Das CUTLASS System bietet hierbei die neuste Technologie in Form eines mo-dularen Systems. Diese außergewöhnlich vielseitige Konstruktion ermöglicht die Adaption von unterschiedlichen Zuladungen wie Sensoren und Werkzeugen. Der Greifarm hat neun Freiheitsgra-de für einen optimalen Arbeitsbereich in beengten Einsatzorten wie z.B. Fahrzeugen und ist mit der neuesten Greifertechnologie ausgestattet. Die Fahrgeschwindigkeiten variieren hierbei von Schleichfahrt bis zu Eilfahrt zum schnellen Erreichen des Einsatz-ortes. Die sechsrädrige Konstruktion bietet in allen Umgebungs- und Klimabereichen optimale Mobilität.

In den Radantrieben solcher mobilen Arbeitsplattformen kommen die Vorzüge der neuen Harmonic Drive® Planetengetriebe der Baureihe TritonLine optimal zur Geltung. Die TritonLine Planeten-getriebe sind Präzisionsplanetengetriebe mit integrierter Hohl-welle. Diese Getriebe werden eingesetzt, wenn Genauigkeit und hohes Drehmoment bei großen Drehzahlen gefordert ist. Die opti-mierte Getriebeverzahnung bietet hierbei höchste Drehmomente auf kleinstem Bauraum.

Northrop Grumman’s Unmanned Ground Vehicles (UGVs) operates in a world where failure is expensive in terms of human life and property. The CUTLASS system offers the latest technology with a modular design. Its highly versatile design means that it is capable of accommodating a wide range of payloads, sensors and tools. The manipulator arm is equipped with a state-of-the-art gripper and has nine degrees of freedom for greater movement and agility inside limited spaces, such as the interior of a car. The robot is able to creep along at very slow speeds and may accelerate to high speeds to enable rapid travel. The six-wheeled design offers mobility on all types of hard and soft terrain and in all weather conditions.

In the wheel drive of such mobile platforms, the advantages of the new Harmonic Drive® planetary gears of the TritonLine series are a perfect fit. The TritonLine planetary gears are precision planetary gears with an integrated hollow shaft. These drives are used if precision and high torque is required at higher speeds. Here the optimised gear toothing offers the highest torque in the smallest installation area.

Antrieb Actuator

Einheit Units TritonLine-20A1) TritonLine-32A1)

Untersetzung Ratio

5 ~ 20 5 ~ 20

Maximales Drehmoment Maximum output torque Nm 145 420

Maximale Drehzahl Maximum output speed

min-1 rpm 1200 ~ 300 1200 ~ 300

Nenndrehmoment Rated torque Nm 85 ~ 100 190 ~ 200

Bemessungsdrehzahl Rated speed

min-1 rpm 800 ~ 200 800 ~ 200

Hohlwellendurchmesser Hollow shaft diameter mm 18 32

Spielklasse Backlash class arcmin ≤ 3 Standard

≤ 1 OptionalSchutzart Protection class IP65

CUTLASS Roboter des Unternehmens Northrop Grumman CUTLASS robot of company Northrop Grumman

1) Vorläufige technische Daten Preliminary data

TritonLineTritonLine

HumanoideHumanoid

Humanoid-Roboter REEMDer spanische Hersteller Pal Robotics setzt neue Standards bei humanoiden Robotern. Der von ihnen entwickelte REEM-B zeigt eindrucksvoll, wie „natürlich“ eine Maschine inzwischen erscheinen kann. Seine Bewegungen sind fließend und ruckfrei, was er, neben einer exzellenten Regelung, den Getrieben der Harmonic Drive AG in seinen Gelenken verdankt. Heute noch eine kleine Sensation werden Humanoide uns künftig häufiger im Alltag begegnen. Bester Gleichlauf, höchste Genauigkeit, maximale Torsionssteifig-keit auf kleinstem Bauraum und ein niedriges Gewicht gehören zu den elementaren Anforderungen an antriebstechnische Kom-ponenten für Robotersysteme.

Deshalb kommen bei diesen Anwendungen die Harmonic Drive® Getriebeeinbausätze der superflachen Baureihe CSD zum Einsatz. Diese Einbausätze zeichnen sich hierbei durch eine im Vergleich zur aktuellen HFUC-Baureihe um fast 50 Prozent verringerte Baulänge aus und ermöglichen so die Konstruktion von extrem flach bauenden Präzisionsantrieben. Darüber hinaus ermöglicht die CSD-Baureihe auch eine Konstruktion mit einer Hohlwelle. All diese Produktmerkmale haben dazu geführt, dass sich auch Pal Robotics für die Getriebeeinbausätze der Harmonic Drive AG entschieden hat.

REEM humanoid robotsThe Spanish manufacturer Pal Robotics creates new standards for humanoid robots. The REEM-B which they developed impressivelyshows how "natural" a machine can now be. Its motions are flowing and non-jerking, which is due to the joints supplied by Harmonic Drive AG in addition to the excellent control system implemented. Not yet a sensation, humanoids will come into contact with us more and more in our daily routines. The best control, the highest precision, maximum torsional rigidity in the smallest installation area and a low weight are part of the fundamental requirements made of drive components for robot systems.

That is why the Harmonic Drive® component sets of the super-flat CSD series are used with these applications. The key feature of the Harmonic Drive® CSD series component sets in comparison to the HFUC series is the reduction of axial length by nearly 50 %. This enables the design of particularly compact drives. In addition, the CSD series also allows a design with a hollow shaft. All of these product characteristics have resulted in the fact that Pal Robotics decided to use Harmonic Drive AG gears.

CSD-2A

Baugröße Außendurchmesser Max. Drehmoment UntersetzungSize Outer diameter Max. torque Ratio

mm Nm14 50 19 50-100

17 60 37 50-100

20 70 64 50-160

25 85 123 50-160

32 110 261 50-160

40 135 453 50-160

50 170 823 50-160

CSD-2ACSD-2A

Humanoid-Roboter des Herstellers REEMHumanoid-Roboter of company REEM18

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HandlingHandhabung

Der Zwang zu höherer Produktivität durch Fertigung rund um die Uhr bei gleichbleibend hoher Qualität sind die entscheidenden Faktoren, die zu einer immer höheren Automatisierung geführt haben. Dabei stellt die Handhabung von Werkstücken, Vorrich-tungen oder Werkzeugen der unterschiedlichsten Ausprägung eine besondere Herausforderung dar. Und auch dabei helfen Lö-sungen aus dem Hause Harmonic Drive®, ob nun eine präzise Schwenkachse benötigt wird, ein kompakter Radantrieb oder eine feingliedrige Roboterhand.

The need to increase productivity through around the clock production without a decline in quality are the key factors that have led to an ever-increasing automation. The handling of work pieces, fixtures or tools of a variety of sizes is one particular challenge. Here as well, Harmonic Drive® provides solutions, no matter whether you require a precise swivel axis, a compact wheel drive or a slender robot hand.

Drehteller als PeripherieachseKomplexe Bearbeitungsaufgaben durch unterschiedliche Ma-schinen erfordern häufig periphere Zusatzachsen. Untenstehen-des Beispiel zeigt eine kundenspezifisch zugeschnittene Lösung aus einem Harmonic Drive® Einbausatz und einem Hohlwellen-Servomotor. Die Besonderheit dieser Konstruktion besteht in der äußerst kippsteifen Lagerung des Tellers. Trotz des sehr kurzen und kompakten Aufbaus können so hohe Prozesskräfte aufge-nommen werden.

Durch Nutzung der Hohlwelle kann eine mit dem Abtrieb ver-bundene Welle rückwärts durch den kompletten Antriebsstrang geführt und mit einem hochauflösenden Geber verbunden wer-den. So können bei höchsten Genauigkeitsanforderungen selbst kleinste lastbedingte Drehwinkelabweichungen erfasst und gege-benenfalls ausgeregelt werden.

Rotary plate as a peripheral axisComplex processing tasks with different machines frequently require peripheral supplementary axes. The example below shows a customised, tailored solution consisting of a Harmonic Drive® component set and a hollow shaft servo motor. The unique aspect of this construction is the high capacity output bearing of the plate. Despite the very short and compact design, high process forces can be handled.

A shaft connected to the output can be guided back through the complete drive train and connected to a high resolution encoder by using the hollow shaft. This means that high precision requirements, even with the smallest load related rotation angle deviations, are recorded and adjusted if necessary.

Peripherieachse auf Basis eines Harmonic Drive® ServoantriebsPeriphery axis based on a Harmonic Drive® servo actuator

Abtriebslager Output bearing

MesswelleMeasurement shaft

Absolut EncoderAbsolute encoder

Harmonic Drive® HohlwellenantriebHarmonic Drive® hollow shaft actuator

TellerPlate

20 21

HandlingHandhabung

Handling von AmpullenGlasampullen sind nach wie vor ein wichtiges Behältnis in der Pharmaindustrie. Hier ist äußerste Sauberkeit und Keimfreiheit erforderlich. Ein gängiges Verfahren zur Sterilisierung ist die Be-handlung mit Heißluft in Tunnelanlagen. Die Handhabung der zerbrechlichen Ampullen erfordert hochpräzise und schwingungs-freie Antriebe. Servoantriebe der Harmonic Drive AG erfüllen die-se Voraussetzungen in bester Weise. Durch Nutzung der Hohlwel-le der Aktuatoren wird eine sehr vorteilhafte Kabelführung durch die serielle Kinematik möglich, die vollständig im Inneren des Gehäuses verläuft.

Handling of ampoulesGlass ampoules continue to be an important container for the pharmaceutical industry. In this case the most extreme cleanliness and germ-free levels are required. A conventional method for sterilisation uses hot air in tunnel systems. Handling of fragile ampoules requires high precision and vibration free drives. Servo actuators from Harmonic Drive AG meet these requirements fully. By using the hollow shaft of the actuator, a very advantageous cable routing through the unit is possible that is completely inside the case.

Ampullenhandling auf Basis Harmonic Drive® ServomotorenAmpoule handling based on Harmonic Drive® servo actuators

Harmonic Drive® ServoantriebeHarmonic Drive® Servo actuators

Harmonic Drive®HohlwellenantriebHarmonic Drive® hollow shaft actuator

KabeldurchführungCable routing

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TablettenpresseDie heutigen Maschinen fertigen pro Stunde mehr als eine Mil-lionen Tabletten mit modernster Servo-Antriebstechnik. So wird beispielsweise ein Takttisch zur Herstellung von Tabletten durch einen Direktantrieb der Reihe TorkDrive positioniert. Dieser erfüllt perfekt die Forderungen nach kurzen Taktzeiten und hoher Positi-oniergenauigkeit. Eine besondere Herausforderung ist hierbei u.a. das Dichtungskonzept, denn das Eindringen von Stäuben muss sicher vermieden werden. Die hohen Anforderungen hinsichtlich Reinigbarkeit bestimmten auch Material und Oberflächenbe-schaffenheit. Die Antriebe werden hierfür von uns aus Edelstahl hergestellt und elektropoliert.

Tablet pressToday's machines produce more than a million tablets per hour and cutting edge servo actuator technology is required. Here an index table for the production of the tablets is positioned using a direct drive from our TorkDrive series. This perfectly meets the requirements for short cycle times and high positioning accuracy. The special challenge, among other things, is the sealing concept because thepenetration of dust must be safely prevented. The high demands in terms of cleanliness were also fulfilled by the selected materials and surface finishes. For this reasor, the drives are manufactured in stainless steel and electro-polished.

Tablettenpresse auf Basis eines HarmonicDrive® DirektantriebTablet press based on a HarmonicDrive® direct drive

Rotor mit HohlwelleRotor with Hollow shaft

MotorlagerMotor bearing

StatorStator

Absolut EncoderAbsolute encoder

Magnete (Rotor)Magnet (rotor)

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Special ActuatorsKomplette Systeme

Die Dextrous Hand SDH von SCHUNK verfügt über drei identi-sche, zweigliedrige Finger. Die Gelenkmodule können Drehmo-mente von bis zu 2,1 Nm für das proximale bzw. 1,4 Nm für das di-stale Gelenk erzeugen, was nahezu den Werten der menschlichen Hand entspricht. Die Hand kann mittels sechs taktiler Sensorfel-der unterschiedlichste Objekte identifizieren, und diese sicher und feinfühlig greifen. Die Harmonic Drive AG liefert die Fingermo-dule mit beigestellten Motoren, komplett montiert und getestet.

Systeme aus dem Hause Harmonic Drive AGDie Harmonic Drive AG bietet ihren Kunden die Entwicklung, Qualifizierung und Fertigung von kompletten Systemen an. Aus-gehend von antriebstechnischen Grundkomponenten, wie Getrie-ben oder Servoantrieben, werden durch Integration von mechani-schen Trag- und Funktionsstrukturen, Sensoren, Servoreglern oder Steuerungskomponenten spezifische Subsysteme entwickelt oder Komplettlösungen erarbeitet. Die besondere Stärke liegt dabei in der Kombination des anwendungsspezifischen Wissens unserer Kunden mit der antriebstechnischen Expertise und den Erfahrun-gen unserer Mitarbeiter.

The Dextrous Hand SDH by SCHUNK has three identical, dual-joint fingers. The joint modules can create torques up to 2.1 Nm for the proximal or 1.4 Nm for the distal joint, which virtually corresponds to the value of the human hand. The hand can identify the widest range of objects using six tactile sensor fields and grip them securely and sensitively. Harmonic Drive AG provides the finger modules with supplied motors, completely installed and tested.

Systems from Harmonic Drive AGHarmonic Drive AG offers its customers the development, qualification and manufacturing of complete systems. Based on standard drive components, such as gears or servo actuators, specific sub-systems can be developed or complete solutions can be created through the integration of mechanical and functional structures, servo controllers and control components. Our particular strength lies in the combination of application-specific knowledge from our customers combined with the technical expertise and experience of our employees.

Beispiele kundenspezifischer AntriebeExamples of custom specific actuators

Dextrous Hand SDH von der Firma Schunk Dextrous Hand SHD of company Schunk

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Die Firma ENGEL ist seit mehr als 30 Jahren mit eigenen Auto-matisierungsanlagen sehr erfolgreich im Markt positioniert. Der ENGEL viper Linearroboter vereint hierbei Stabilität und Dyna-mik. Dank der innovativen Konstruktion spart er beim Eigen-gewicht und punktet mit einem höherem Traglastvermögen als vergleichbare Handlinggeräte von bis zu 120 kg. Dank cleverer Software wie vibration-control oder mass-identification, reduziert er automatisch Eigenschwingen auch bei langen Achsmaßen und optimiert seine Bewegungen und Dynamikwerte im Zeichen der Effizienz.

Anspruchsvolle Linearkinematiken mit hohen Taktzyklen und be-grenztem Bauraum sind der Einsatzbereich unserer kompakten Servoantriebe der Baureihe LynxDrive. Basierend auf den bewähr-ten Harmonic Drive® Einbausätzen mit integrierter Abtriebsla-gerung, in Verbindung mit einem hochdynamischen Harmonic Drive® Servomotor, bieten die kompakten LynxDrive Servoantrie-be ein Höchstmaß an Präzision und Dynamik. Die Verfügbarkeit aller gängigen Gebersysteme sowie die Verwendung einer eigens entwickelten, hochkompakten konzentrierten Wicklung erfüllen den Marktanspruch in Hinblick auf höchste Flexibilität und ein-setzbare Steuerung.

ENGEL has more than 30 years experience with the development of their own automation systems that are very successfully positioned in the market. Here the ENGEL viper linear robots combines high stability and dynamics. Due to the innovative design, the system weighs less than and scores points with a load capacity of up to 120 kg. Other features include automatic vibration reduction, even with long travel dimensions, and the optimisation of movement to increase efficiency. This is achieved using advanced software features such as vibration control or load identification.

Demanding linear kinematics with high cycle times in a limited space envelope is the application area of our compact servo actuators of the LynxDrive series. Based on the proven Harmonic Drive® component set with an integrated output bearing and in conjunction with a highly dynamic Harmonic Drive® servo motor, the LynxDrive servo drives offer the highest degree of precision and performance. All conventional encoder systems are available and the use of a highly compact, concentrated winding developed in house meets the market demand for maximum flexibility and control.

LynxDrive

Bau-größe Size

Unter-setzung Ratio

Maximales Drehmoment

Maximum output torque

Maximale Drehzahl

Maximum output speed

Außendurchmesser

Outer diameter

Min. Baulänge

Minimum length

Nm min-1 / rpm mm mm

20 30 ~ 160 27 ~ 92 41 ~ 217 93 128

32 30 ~ 160 100 ~ 372 30 ~ 160 138 159

40 50 ~ 160 402 ~ 647 25 ~ 80 160 168

Linear AxisLinearachsen

LynxDrive ServoantriebLynxDrive Servo Actuator

Linearroboter der Firma ENGEL Austria GmbHLinear robot of company ENGEL Austria GmbH

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Der zweiarmige pi4_workerbot der pi4_robotics GmbH kann auf seiner mobilen Plattform zu verschiedenen manuellen Montagear-beitsplätzen gefahren werden. So lässt er sich an jedem modernen Stehsitzarbeitsplatz der industriellen Fertigung einsetzen. Seine Arme haben sieben Gelenke und eine überbestimmte redundante Kinematik. Die Redundanz bietet die Vorteile, die beim Umgehen von Hindernissen oder für die Vermeidung von Armkollisionen re-levant sind. Das ist nötig, da der Workerbot aus Effizienzgründen zweihändig arbeitet.

Genauigkeit, Produktivität und Verfügbarkeit sind wesentliche Anforderungen an solche Assistenzsysteme und deren Antriebs-komponenten. Präzisionsantriebe wie der FHA-C mini und der CobraDrive der Harmonic Drive AG müssen daher heute ein viel-seitiges Anforderungsprofil erfüllen. Die FHA-C mini Hohlwellen-servoantriebe bestehen aus einem hochpräzisen Wellgetriebe, einem kippsteifen Abtriebslager, einem ringförmigen AC-Servo-motor mit Einzelpolwicklung und einem optischen TTL Encoder für die Drehzahl- und Lageregelung. Die zentrale Hohlwelle als charakteristisches Merkmal ist zur Durchführung von elektrischen Kabeln, Wellen oder Versorgungsleitungen nutzbar. Zu den typi-schen Anwendungen für diese Mini-Servoantriebe zählen Schul-ter- und Ellbogengelenkantriebe in Assistenzsystemen.

Die neuen CobraDrive Antriebe sind die Fusion aus hochkompak-ten FHA-C mini Hohlwellenservoantrieben und Servoregler mit CAN Bus oder Profibus DP Feldbusschnittstelle für einfachste Integration als dezentraler Antrieb in ein entsprechendes Anla-genkonzept.

The two-armed pi4_workerbot from pi4_robotics GmbH can be moved on its mobile platform to various manual assembly workstations. It can be used at any modern industrial production workstation. The arms have seven joints and have over determined (redundant) kinematics. The redundancy allows obstacles or arm collisions to be avoided. This is also necessary because the workerbot is working with two hands to achieve maximum efficiency.

Precision, productivity and availability are major requirements for such assistance systems and their drive components. Precise actuators such as the FHA-C mini and the CobraDrive from Harmonic Drive AG therefore must meet a diverse requirement profile. The FHA-C mini hollow shaft servo actuators consist of a highly precise strain wave gear, a high capacity output bearing, a ring-shaped AC servo motor with a concentrated winding and an optical TTL encoder for speed and position control. The central hollow shaft is a characteristic feature and can be used for electrical cables, shafts or supply lines. The typical applications for these mini servo actuators include shoulder and elbow joint drives for assistance systems.

The new CobraDrive drive is the combination of a highly compact FHA-C mini hollow shaft servo drive with a precision servo controller. Communication is with an integrated CAN Bus or Profibus DP field bus interface for the easiest integration as a decentralised drive into the machine concept.

Assembly SystemsMontagehilfsanwendungen

CobraDrive/CobraDrive

FHA-C mini/FHA-C mini

Pi4_workerbot der Firma pi4_robotics GmbH Pi4_workerbot of company pi4_robotics GmbH

FHA-C mini/CobraDrive

Baugröße Size

Unter-setzung Ratio

Maximales Drehmoment Maximum output torque

Maximale Drehzahl Maximum output

speed

Hohlwellendurchmesser Hollow shaft diameter

Nm min-1 / rpm mm

8 30 ~ 100 1,8 ~ 4,8 60 ~ 200 6,2

11 30 ~ 100 4,5 ~ 11 60 ~ 200 8

14 30 ~ 100 9 ~ 28 60 ~ 200 13,5

CobraDrive

Feldbus Field bus

CAN Bus oder Profibus DP CAN Bus or Profibus DP

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Der Robomaster ist ein 4- Achs Roboter zum Bestücken und Ver-einzeln von Gegenständen. Seine weltweit einzigartige Geometrie macht ihn zum idealen System für komplexe und schnelle Bewe-gungen. Diese von der Marchesini Group entwickelte, hochmo-derne Konstruktion bestückt Tiefziehverpackungsmaschinen und Kartonierer mit Spritzen und Ampullen. Es erfüllt die besonderen Anforderungen der Verpackungsbranche und eignet sich beson-ders für die Handhabung leicht zerbrechlicher Produkte wie Glas-behälter, Flaschen, Ampullen und Karpulen in unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen einschließlich Reinraumbedingungen. Die Performance erreicht 80 Pick & Place Zyklen pro Minute bei einem Arbeitshub von über 500 mm und entsprechend feinfühli-ger Handhabung.

In solchen hochdynamischen Anwendungen, die sich mit der Handhabung unter Reinraumbedingungen befassen, sind die hochintegrierbaren Harmonic Drive® Units die erste Wahl. Die hier Verwendung findende CPU-H besteht aus Getriebeeinbau-sätzen mit integriertem Abtriebslager. Dieses vorgespannte, sehr kippsteife Abtriebslager ermöglicht die Aufnahme hoher Kräfte und Kippmomente. Die Baureihe CPU-H verfügt dabei über eine große zentrale Hohlwelle durch die Kabel, Wellen, Laserstrahlen usw. auf einfache Weise durch geführt werden und somit im Inne-ren der Anwendung integriert sind.

The Robomaster is a 4-axis robot for separation and loading of objects. Its unique geometry makes it an ideal system for complex and fast movements. The ultra-modern design developed by the Marchesini Group is designed to fill thermoform packaging and cartoning with syringes and vials. The system, fully developed and patented by the Marchesini Group R&D department, meets the requirements for packing delicate and fragile products such as glass containers, ampoules, vials, and carpules in various environments such as sterile rooms. It is capable of perform up to 80 pick and place cycles per minute, with a maximum range of over 500 mm and always with an extremely delicate touch.

In such highly dynamic applications which have to deal with the handling under cleanroom conditions, the highly-integrated Harmonic Drive® units are the first choice. The CPU-H used here consists of a component set with integrated output bearing. This preloaded, stiff output bearing can handle high forces and tilting moments. The series CPU-H used here has a large central hollow shaft that can be used for cables, shafts and laser beams, etc. This allows the simple integration of the unit into the application.

Special KinematicsSpezialkinematiken

CPU-HCPU-H

Robomaster der Firma MarchesiniRobomaster of company Marchesini

CPU-HBaugröße Außendurchmesser Max. Drehmoment Untersetzung

Size Outer diameter Max. torque Ratiomm Nm

14 78 28 30-10017 88 54 30-12020 98 92 30-16025 116 176 30-16032 148 372 30-16040 180 647 50-16045 206 882 50-16050 222 1180 50-16058 255 1840 50-160

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ReferenzenReferences

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04/

2012

10

0665

2

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