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Automatisierungslieferant mit Fokus auf die EU/USA × Honscn: Hochpräzise Poly-V-Riemenscheiben für reibungslosere und schnellere Roboterarme
2025-11-28
Kundenhintergrund: Ein vertrauenswürdiger Partner für Industriemarken aus der EU und den USA
Unser Kunde ist ein mittelständisches Exportunternehmen, das sich auf Kernkomponenten für Getriebe in den Bereichen Industrieautomation und High-End-Getriebetechnik spezialisiert hat. Seit Jahren genießt er einen hervorragenden Ruf als zuverlässiger Lieferant für führende europäische und amerikanische Industriemarken und liefert Teile für automatisierte Produktionslinien in Fertigung, Logistik und Präzisionstechnik. Sein Wettbewerbsvorteil beruht darauf, Komponenten zu liefern, die die Qualität importierter Produkte erreichen oder übertreffen – und dabei ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis bieten.
Als die bisherigen Standardrollen den steigenden Anforderungen der Roboterarmsysteme ihrer Kunden (die unter Vibrationen, Lärm und begrenzter Geschwindigkeit litten) nicht mehr genügten, wandten sie sich an uns, um eine maßgeschneiderte Lösung zu erhalten. Ihr Ziel war klar: eine Rolle, die die Betriebsgeschwindigkeit erhöht, den Lärm reduziert und die Gesamtstabilität des Systems verbessert – und gleichzeitig kostengünstig genug ist, um importierte Alternativen zu ersetzen.
Projektübersicht: Lösung von Problemen bei der Roboterarm-Übertragung
Der Hauptbedarf des Kunden lag in den Antriebssystemen seiner Industrieroboterarme. Diese Roboterarme werden für Hochgeschwindigkeitsmontage und präzise Positionierungsaufgaben eingesetzt, bei denen selbst geringfügige Ungenauigkeiten im Antriebsstrang zu Produktionsfehlern, Verschleiß oder Ausfallzeiten führen können. Die vorhandenen Standardriemenscheiben konnten die für schnellere Zykluszeiten erforderliche dynamische Balance und den ruhigen Lauf nicht gewährleisten – daher beauftragte der Kunde uns mit der Entwicklung einer kundenspezifischen, hochpräzisen Poly-V-Riemenscheibe, um diese Lücken zu schließen.
Bei dem Projekt ging es nicht nur um die Fertigung eines Bauteils, sondern um die Entwicklung einer Komponente, die dem Kunden im Wettbewerb gegenüber seinen EU- und US-amerikanischen Kunden einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil verschaffen sollte. Sie benötigten eine Lösung, die strenge Leistungskennzahlen erfüllte und gleichzeitig ihre Kosten- und Lieferziele einhielt.
Das Produkt: Hochpräzise Poly-V-Riemenscheibe aus 6061-T6 Aluminium.
Jedes Detail der Riemenscheibe wurde so konstruiert, dass es die spezifischen Herausforderungen des Kunden im Bereich der Kraftübertragung löst:
- Material : Aluminium 6061-T6. Ausgewählt aufgrund seiner unschlagbaren Kombination aus geringem Gewicht (entscheidend für die Beweglichkeit des Roboterarms) und struktureller Festigkeit (zur Aufnahme von Dauerdrehmomenten). Es ist zudem hervorragend bearbeitbar – ideal für die Einhaltung enger Toleranzen.
- Wichtigste Spezifikationen : Außendurchmesser φ150mm, Innenbohrung φ25mm (mit Keilnut zur sicheren Montage); dynamische Auswuchtungsklasse G6.3 (Industriestandard für Hochgeschwindigkeitsautomation); Oberflächenhärte HV≥350 (für langfristige Verschleißfestigkeit).
- Fertigungsprozess : CNC-Drehen + dynamische Auswuchtung + Hartanodisierung. Jeder Schritt wurde im Hinblick auf optimale Präzision und Langlebigkeit ausgewählt.
- Kernfunktion : Überträgt Kraft in Roboterarm-Getriebesystemen und gewährleistet gleichzeitig eine synchrone Positioniergenauigkeit. Eine leichtgängige Riemenscheibe führt direkt zu einer schnelleren und zuverlässigeren Leistung des Roboterarms.
- Marktposition : Eine kostengünstige Alternative zu importierten Poly-V-Riemenscheiben für den High-End-Industrieautomatisierungsmarkt in der EU/USA, die entwickelt wurde, um „Leistung auf Importniveau zu einem wettbewerbsfähigen Preis“ zu bieten.
Zentrale Herausforderungen: Geschwindigkeit, Präzision und Haltbarkeit in Einklang bringen
Die Anforderungen des Kunden gingen über die Standardfertigung von Riemenscheiben hinaus – drei entscheidende Hürden standen dem Erfolg im Wege:
Herausforderung 1: Vibrationen und Geräusche bei hohen Geschwindigkeiten
Roboterarme arbeiten mit immer schnelleren Zyklen, und selbst kleinste Unwuchten an den Riemenscheiben können erhebliche Vibrationen verursachen. Diese Vibrationen erzeugen nicht nur störende Geräusche, sondern beschleunigen auch den Verschleiß anderer Komponenten (wie Riemen und Lager) und verringern die Positioniergenauigkeit. Die vorhandenen Standard-Riemenscheiben des Kunden wiesen nicht die erforderliche dynamische Auswuchtung auf, um diese Probleme bei höheren Geschwindigkeiten zu beheben.
Herausforderung 2: Präzise, konsistente Groove-Profile über verschiedene Chargen hinweg
Die Nuten der Poly-V-Riemenscheibe sind das Herzstück der Kraftübertragung – sie müssen perfekt mit dem Riemen in Eingriff kommen, um Schlupf und ungleichmäßigen Verschleiß zu vermeiden. Der Kunde forderte hochpräzise Nutabmessungen (Toleranz ±0,01 mm) und eine gleichbleibende Qualität von Charge zu Charge, um die Kompatibilität seiner Roboterarmmodelle zu gewährleisten. Standardbearbeitungsverfahren (mit mehreren Werkzeugen zum Nutenschneiden) führen häufig zu Abweichungen, die Leistungseinbußen verursachen.
Herausforderung 3: Leichtbauweise ohne Einbußen bei der Festigkeit
Roboterarme benötigen leichte Bauteile, um Geschwindigkeit und Energieeffizienz zu maximieren – doch Leichtigkeit darf nicht auf Kosten der Stabilität gehen. Die Riemenscheibe musste konstantem Drehmoment und Belastung ohne Verformung standhalten. Zudem musste sie in industriellen Werkstattumgebungen (Öl, Staub und Feuchtigkeit) korrosions- und verschleißbeständig sein.
Unsere maßgeschneiderten Lösungen: Entwicklung für optimale Leistung
Wir begegneten jeder Herausforderung mit gezielten, praktischen Lösungen – durch die Kombination von fortschrittlichen Bearbeitungstechniken, kundenspezifischen Werkzeugen und strenger Qualitätskontrolle:
Lösung 1: „Drehen statt Schleifen“ + Präzisionsauswuchtung
Um Vibrationen und Geräusche zu eliminieren, konzentrierten wir uns auf Oberflächenglätte und dynamische Auswuchtung:
- Extrem glatte Oberflächen dank CBN-Werkzeugen : Wir haben ein Präzisionsdrehverfahren eingeführt, bei dem anstelle des Schleifens ausschließlich importierte CBN-Werkzeuge (kubisches Bornitrid) zum Einsatz kommen. Diese Werkzeuge bearbeiten 6061-T6-Aluminium mit außergewöhnlicher Schärfe und erzeugen Nutoberflächen mit einer Rauheit von Ra < 0,8 μm – deutlich glatter als beim herkömmlichen Schleifen. Dadurch wird die Reibung zwischen Riemenscheibe und Riemen, eine Hauptursache für Geräusche, reduziert.
- Dynamisches Auswuchten einzelner Riemenscheiben : Nach der Bearbeitung wurde jede Riemenscheibe auf einer hochpräzisen dynamischen Auswuchtmaschine geprüft (die Unwuchten bis zu 0,1 g·mm erkennen kann). Etwaige Unwuchten wurden durch Mikrobohrungen an bestimmten Stellen der Innenwand korrigiert – so wurde sichergestellt, dass jede Riemenscheibe die Auswuchtnorm G6.3 erfüllt. Dadurch wurden Vibrationen direkt an der Quelle eliminiert, selbst bei maximalen Betriebsdrehzahlen.
Lösung 2: Benutzerdefinierte Formularwerkzeuge + Strenge Prüfprotokolle
Für gleichmäßige und präzise Nuten haben wir den Bearbeitungsprozess optimiert und zusätzliche Qualitätskontrollebenen eingeführt:
- Nutenschneiden in einem Arbeitsgang mit Spezialwerkzeugen : Wir haben spezielle Formwerkzeuge entwickelt und gefertigt, die alle Riemenscheibennuten in einem einzigen Arbeitsgang bearbeiten. Dadurch werden Abweichungen durch mehrfache Werkzeugwechsel oder Einrichtungsanpassungen vermieden, sodass Form, Tiefe und Abstand jeder Nut exakt den Kundenspezifikationen entsprechen.
- „Dreifachprüfung des ersten Stücks + Stichprobenprüfung der Charge“ : Wir haben ein strenges Prüfsystem implementiert, um die Konsistenz zu gewährleisten. Bei jeder Produktionscharge wurde die erste Riemenscheibe drei Prüfungen unterzogen: Dimensionsmessung mit einer Koordinatenmessmaschine (KMM), Überprüfung des Nutprofils mit einer speziellen Stahlschablone und Sichtprüfung per Digitalprojektor. Anschließend wurden 5 % jeder Charge stichprobenartig denselben Prüfungen unterzogen, um Abweichungen zu erkennen, bevor sie zu kostspieligen Problemen in der Charge führten.
Lösung 3: FEA-optimiertes Design + Hartanodisierung
Um Leichtigkeit und Festigkeit in Einklang zu bringen, kombinierten wir Statik mit fortschrittlicher Oberflächenbehandlung:
- Gewichtsreduzierung durch FEA : Mithilfe der Finite-Elemente-Analyse (FEA) optimierten wir die Speichenkonstruktion der Riemenscheibe durch das Hinzufügen verstärkter Rippen. Dadurch konnten wir 15 % des überschüssigen Materials entfernen (Gewichtsreduzierung ohne Einbußen bei der Festigkeit) und gleichzeitig die strukturelle Integrität unter maximaler Belastung aufrechterhalten.
- Hartanodisierung für maximale Langlebigkeit : Wir haben die Riemenscheibe hartanodisiert und so eine 50–80 µm dicke Keramikschicht auf der Oberfläche erzeugt. Dadurch wurde die Oberflächenhärte auf HV ≥ 350 erhöht (und die Kundenanforderung übertroffen) und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit erzielt – ideal für raue Werkstattumgebungen. Die Oberflächenbehandlung reduziert zudem den Riemenverschleiß durch eine glatte, reibungsarme Oberfläche.
Wie wir die Riemenscheiben hergestellt haben: Ein strenger, nachvollziehbarer Arbeitsablauf
Für gleichbleibende Qualität ist ein effizienter Prozess erforderlich – so haben wir die Riemenscheiben vom Rohmaterial zum fertigen Produkt gebracht:
- Materialbeschaffung und -vorbereitung : Wir beschafften zertifiziertes 6061-T6-Aluminium-Stangenmaterial und prüften jedes Stück auf innere Mängel (wie Porosität), die die Riemenscheibe schwächen könnten. Anschließend schnitten wir die Stangen in Rohlinge der richtigen Länge.
- Schruppen : Mithilfe von CNC-Drehmaschinen bearbeiteten wir den Außendurchmesser, die Innenbohrung und die Keilnut bis auf nahezu die Endmaße – wobei lediglich 0,1 mm Material für die Feinbearbeitung verblieben. Dies reduzierte die Materialspannung beim Feinbearbeiten.
- Präzisionsdrehen : Wir verwendeten importierte CBN-Werkzeuge, um die Nuten und Passflächen der Riemenscheibe zu bearbeiten und so die für geringe Geräuschentwicklung erforderliche ultra-glatte Oberfläche zu erzielen.
- Dynamisches Auswuchten : Jede Riemenscheibe wurde auf der dynamischen Auswuchtmaschine montiert, mit Betriebsdrehzahl (1500 U/min) gedreht und gegebenenfalls durch Mikrobohrungen korrigiert. Für jedes Teil wurde ein Auswuchtzertifikat erstellt.
- Hartanodisierung : Die Riemenscheiben wurden gereinigt, geätzt und in ein Anodisierungsbad getaucht. Temperatur (20 ± 2 °C) und Stromstärke wurden kontrolliert, um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten. Anschließend wurde die Oberfläche bei 120 °C ausgehärtet, um eine dauerhafte Beschichtung zu erzielen.
- Abschließende Qualitätskontrolle : Jede Riemenscheibe wurde einer Endprüfung unterzogen: Maßmessung mittels Koordinatenmessmaschine, Härteprüfung der Oberfläche, erneute Wuchtung und Überprüfung des Nutprofils. Alle Ergebnisse wurden zur Rückverfolgbarkeit dokumentiert – ein Aspekt, den der Kunde für seine Kunden in der EU und den USA sehr schätzte.
Ergebnis: Erwartungen übertroffen und eine langfristige Partnerschaft gesichert
Wir lieferten die erste Charge von 500 Riemenscheiben termingerecht – und die Tests des Kunden ergaben bahnbrechende Ergebnisse. Nach dem Einbau unserer Riemenscheiben in ihre Roboterarmsysteme berichteten sie:
- Eine Reduzierung des Betriebslärms um 40 % (entscheidend für die Einhaltung der EU-/US-Lärmschutzbestimmungen in der Fabrikhalle).
- Eine 30%ige Reduzierung der Vibrationen, wodurch die Lebensdauer von Riemen und Lagern um 25% verlängert wurde.
- Die Fähigkeit, Roboterarme mit 15 % höherer Geschwindigkeit zu betreiben, ohne die Positioniergenauigkeit zu beeinträchtigen.
Seit der ersten Lieferung hat der Kunde jährlich über 2.000 Riemenscheiben nachbestellt. Zudem wurde unsere Partnerschaft erweitert, um kundenspezifische Zahnräder und Wellen für die nächste Generation seiner Roboterarme zu entwickeln – ein Beweis für das Vertrauen, das wir durch unsere Leistungsfähigkeit aufgebaut haben.
Ob Sie maßgefertigte Riemenscheiben, Zahnräder oder andere Getriebekomponenten benötigen – wir verfügen über das Know-how, um Präzision zu liefern, die Ihren Erfolg sichert. Kontaktieren Sie uns, um Ihr Projekt zu besprechen. Laden Sie ein 3D-Modell hoch, um sofort Preise, Lieferzeiten und DFM-Feedback zu erhalten.
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