Servomotor Kollmorgen treibt kollaborierende Roboter an

Klein, intelligent, feinfühlig und selbstlernend: Die Einsatzmöglichkeiten für kollaborierenden Robotern nehmen stetig zu. Und die Akzeptanz steigt – auch durch attraktive Preise mit kurzen ROI-Zeiten. Handlingslösungen von der Stange sind gefragt und die Yuanda Robotics GmbH steht hier mit verschiedenen Robotersystemen kurz vor der Marktreife.

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Das vor gut einem Jahr gegründete Unternehmen stellte auf der Hannover Messe 2018 mehrere Roboter für unterschiedliche Traglasten vor. Bei der Antriebstechnik setzt das junge Unternehmen aus Hannover auf die Robotikkompetenz Kollmorgen und die speziell abgestimmten Servomotoren aus deren KBM-Reihe. Dabei können Platzgewinn und eine effektivere Wärmeabfuhr erzielt werden, indem sich die Synchronmaschinen aus dem Baukasten heraus gehäuselos in die Roboterkonstruktion integrieren lassen, so der Motorenhersteller.

Roboter als Helfer für monotone Aufgaben in der Montage

Dr. Jens Kotlarski nimmt seine neuen Roboter am liebsten an die Hand. „So wie ich es meinem Kind zeige, so möchte ich es auch der Maschine zeigen“, meint der Geschäftsführer von Yuanda Robotics, einem Spin-Off von drei Wissenschaftlern der Leibniz Universität Hannover mit finanzieller Beteiligung der Shenyang Yuanda Aluminium Industry Group aus China. Verschiedene Roboter-Typen, wie die beispielhaft vorgestellten Varianten L.3, M.3 und M.6, wollen die Hannoveraner bis Ende des Jahres in den Markt bringen. Konzipiert sind diese als automatisierte Handlingshelfer für Handarbeits- und Montageplätze in der Industrie. „Unsere Roboter haben deshalb auch eine ähnliche Reichweite wie der menschliche Arm“, erklärt Kotlarski. „Lasten von fünf oder mehr Kilogramm sind vom Menschen ergonomisch auf Dauer nur grenzwertig zu bewältigen – vor allem, wenn Teile auch noch von unten nach oben zu führen sind“.

Konkrete Einsatzgebiete für die neuen Roboter aus Hannover seien beispielsweise das Beladen von Maschinen. „Bauteile einlegen, Knopf drücken, abwarten, das Teil wieder entnehmen und in eine Box legen. Das sind monotone Arbeiten, die nicht sein müssen. Menschen lassen sich an anderen Stellen viel wertschöpfender einsetzen“, ist Kotlarski überzeugt. Die ersten Roboter sind vornehmlich als Produktionshelfer für den Dauerbetrieb konzipiert. Diese Ausrichtung bringt in der Umsetzung unter anderem die Frage mit sich, wie sich die Verlustwärme der Antriebstechnik thermisch am effektivsten nach außen abführen lässt.

Hohe Kraft- und Leistungsdichte für Bewegung der Roboterarme

Der gehäuselose Aufbau des KBM-Motorenbaukastens von Kollmorgen verbessert an dieser Stelle die Abfuhr der Verlustwärme durch reine Konvektion über die Robotergelenke. Sein thermisches Verhalten hat zur Folge, dass die KBM-Motoren ihre volle Leistung ohne Derating entwickeln. „Die Kraft- und Leistungsdichte war für uns ein wesentlicher Punkt, diese Motoren einzusetzen“, erklärt Mitgründer Matthias Dagen. Kleine Motoren mit viel Leistung sind notwendig, um die Arme mit ihren Gelenken möglichst kompakt bauen zu können. „Je filigraner und leichter wir die Konstruktion gestalten, desto höher sind die Lasten, die der Roboter später tragen kann“, erklärt Dagen. Insgesamt verbessern sich damit das Eigenträgheitsverhalten und das Verhältnis von Eigengewicht zu Tragkraft.

Der Anspruch nach Leichtbau hat allerdings auch Grenzen, da Oberflächen und Massen notwendig sind, um die Verlustwärme wirksam abführen zu können. Der KBM-Motorenbaukasten von Kollmorgen weist nach eigener Angabe an dieser Stelle ein robustes thermisches Verhalten auf. Die interne Dauerbelastbarkeit der Statorwicklung soll bei 155 °C liegen. Aspekte wie diese waren bestimmende Größen bei der Auslegung und Gestaltung der Motoren aus dem KBM-Baukasten heraus. Hier herrschte eine enge Engineering-Zusammenarbeit zwischen Yuanda Robotics und Kollmorgen. „Der persönliche Kontakt war für uns ebenfalls wichtig bei der Auswahl des für uns am besten passenden Antriebsherstellers“, unterstreicht Dagen.

Nutzung von Augmented Reality bei der Parametrierung

Die neuen Roboter, die Montage- und Handhabungsaufgaben automatisieren sollen, verfügen außerdem über eine integrierte Kameratechnik. Damit können sie die Lage der zu greifenden Produkte selbstständig erkennen. Für die Visualisierung setzt das Unternehmen auf die Möglichkeiten von Augmented Reality. Damit ist es bei der Parametrierung neuer Aufgaben möglich, die Bewegungen des Roboters im Arbeitsraum zu simulieren, um sie dann zum Produktionsstart freizugeben. Das leichte Verständnis für solch komplexe Systeme ist für Yuanda Robotics ein Kernziel, damit die Akzeptanz für Cobots weiter steigt.

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