Kollmorgen treibt die Roboter von Universal Robots an

Bessere Motoren, mehr Möglichkeiten

Mit den beiden Modellen UR 5 und UR 10 will Universal Robots die Flexibilität von Knickarmrobotern in der industriellen Fertigung etablieren. Im Fokus sind Arbeitsbereiche, bei denen traditionelle Roboter zu groß, zu teuer und zu laut sind. Wesentlich für die Leistungsdichte der Sechs-Achs-Knickroboter sind KBM-Motoren von Kollmorgen.

In enger Zweisamkeit mit dem Menschen: Die Roboter aus Dänemark sind für kollaborierendes Arbeiten in der Fertigung konzipiert. (Foto: Kollmorgen)

Vor allem für kleine und mittelständische Unternehmen hat Universal Robots (UR) die beiden Typen UR 5 und UR 10 entwickelt. Die Handlingseinheiten stemmen eine Nutzlast von fünf und zehn Kilogramm, bringen aber lediglich eine Eigenmasse von 18 und 25 Kilogramm auf die Waage. Dieses geringe Gewicht macht es möglich, die Einheiten ohne komplexe Unterbauten leicht zu versetzen. Entsprechend flexibel sind die Roboter. Die Multifunktionalität unterstützt das dänische Unternehmen mit einer benutzerfreundlichen Software. Mit ihr seien die leichten Sechsachser in kürzester Zeit bereit für neue Aufgaben. Für die Programmierung seien keine speziellen Roboterkenntnisse notwendig. Das Verhältnis von Eigengewicht zu Nutzlast ist Ergebnis einer ausgefeilten Leichtkonstruktion, die auf alles verzichtet, was nicht wirklich gebraucht wird. Verzicht bedeutet bei der Antriebstechnik, die gehäuselosen Bausatzmotoren von Kollmorgen direkt in die Gelenkachsen zu integrieren. Dabei übernimmt der Roboter die Funktion des Motorgehäuses, während das Getriebe gleichzeitig als A-Lager des Rotors dient. So übernehmen die von UR eingesetzten Bauteile häufig mehrere Funktionen, was die Anzahl mechanischer Komponenten wie Kugellager, Kupplungen oder Wellen reduziert und Gewichtseinsparungen mit sich bringt.

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Das Baukastenprinzip der KBM-Motoren mit seinen konstruktiven Freiheitsgraden macht es für UR bemerkenswert einfach, die Servomotoren auch vom Gesichtspunkt des zur Verfügung stehenden Platzes optimal auszulegen und direkt mit den eingesetzten Robotergetrieben zu verbinden. Die KBM-Motoren steigern mit ihrer Leistungsdichte gleichzeitig auch die Tragkraft der UR 5 und UR 10. Die KBM-Serie wurde für eine maximale Drehmomentdichte bei minimalem Cogging und niedrigem Klirrfaktor entwickelt, um in einem breiten Drehzahlbereich mit hoher Dynamik und vernachlässigbaren Rastmomenten zu agieren. Die elektromagnetische Technik mit hoher Packungsdichte im Stator steigert das Drehmoment und hält die thermischen Verluste gering. Für den Rotor kommen Verbundmagnete zum Einsatz, die ein Dauerdrehmoment von 1,45 bis 3,445 Newtonmeter sowie ein Spitzendrehmoment von 4,91 bis 12,812 Newtonmeter ermöglichen.

Genaue Kraftdosierung durch Bausatzmotoren
Dank der Bausatzmotoren ist es den Robotern möglich, die für ein Werkstück aufzubringende Kraft präzise zu dosieren. Sie unterstützen die dafür notwendige Regelungsgenauigkeit von Drehmoment und Drehzahl, weil ihre elektrischen Parameter aufgrund der verwendeten Werkstoffe, der Konstruktion und der Fertigungsverfahren in einem engen Toleranzband liegen. Die gezielte Kraftregelung ist an dieser Stelle vor allem deshalb erforderlich, weil die Roboter durch ihre Flexibilität ständig unterschiedliche Werkstücke optimal bewegen sollen. In der Praxis erkennen sie die Größe und Elastizität der Objekte und variieren die aufzubringende Kraft entsprechend. Diese muss dazu lediglich stärker als 25 Newton sein. Mit einer Genauigkeit von plus/minus zehn Newton kann für jedes der sechs Gelenke die benötigte Kraft und mit einer Exaktheit von plus/minus fünf Millimeter die gewünschte Position programmiert und ausgeführt werden.

Betrieb ohne Lärm mit hoher Energieeffizienz
Ein weiterer Vorteil dieser Roboter ist ihr geräuscharmer und Energie sparender Betrieb. Auch dafür leisten die gehäuselosen Motoren ihren Beitrag. Der Wirkungsgrad ist hoch, und es entsteht weniger Wärme. Ergo bleiben die Motoren kühler, kommen nicht so schnell an ihre Leistungsgrenze und erreichen eine höhere Lebensdauer. Das günstige Temperaturverhalten verhindert das Aufheizen der gesamten Konstruktion. Die KBM-Serie für den ein- und dreiphasigen Betrieb zählt zu den aktuellen Innovationen von Kollmorgen. Dem Maschinen- und Anlagenbau bieten die gehäuselosen Bausatzmotoren ein breites Lösungsspektrum, um Anwendungen mit einem Höchstmaß an Flexibilität, Leistungsdichte, Dynamik und Lebensdauer zu realisieren. Letztlich sorgen Laufruhe und Regelungsgüte der Synchron-Servomotoren dafür, die Roboter auch außerhalb von Handling-Applikationen einzusetzen. UR will mit seinen Geräten den Menschen von ermüdender, monotoner Handarbeit befreien.    pb

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