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antriebstechnik 6/2018

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ROBOTIK UND AUTOMATION I

ROBOTIK UND AUTOMATION I SPECIAL So flexibel kann Mobilität sein Zykloidgetriebe machen die Produktion mobil und fit für die Industrie 4.0 01 Traglasten von bis zu 1 500 kg meistert die KMP 1500 Die omnidirektionale, mobile Plattform von Kuka bewegt sich autonom und flexibel im Raum – und ermöglicht so die benötigte grenzenlose Mobilität für die flexiblen Fertigungskonzepte der Industrie 4.0. Für die hohe Positioniergenauigkeit des fahrerlosen Transportsystems sorgen die präzisen und zuverlässigen Zykloidgetriebe von Nabtesco. Daniel Obladen ist Head of Sales General Industries bei der Nabtesco Precision Europe GmbH in Düsseldorf Als Johann Joseph Keller und Jakob Knappich 1898 in Augsburg das „Acetylenwerk für Beleuchtungen“ gründeten, hätten sie sich wahrscheinlich in ihren kühnsten Träumen nicht ausmalen können, wie sich ihre Firma einmal entwickeln sollte. Heute, 120 Jahre später, ist Kuka (die Abkürzung steht für „Keller und Knappich Augsburg“) einer der führenden Anbieter von Automatisierungslösungen und setzt als Technologieführer weltweit Standards. Dieser Erfolg kommt nicht von ungefähr: Von Anbeginn baut das Unternehmen auf Ideen, Innovationen und Qualität. So machen sich die Bayern u. a. in der Schweißtechnik und im Kommunalfahrzeugbau einen Namen. Immer wieder kommen neue Produktbereiche hinzu. 1973 schreibt Kuka Geschichte als Robotik-Pionier und entwickelt den weltweit ersten Industrieroboter mit sechs elektromechanisch angetriebenen Achsen. Seitdem steht die Marke wie kaum eine andere für innovative Robotertechnologie und intelligente roboterbasierte Automatisierungslösungen von morgen. In Zeiten von Industrie 4.0 & Co. richtet das Augsburger Unternehmen seinen Fokus vor allem auf die intelligente, digitale Fabrik und flexible Fertigungskonzepte. „Industrie 4.0 und Digitalisierung sind unsere Realität. Mensch und Maschine arbeiten sicher und effizient zusammen, smarte Robotik trifft auf mobile Logistik“, so Wolfgang Bohlken, Director R&D Mobile Robotics bei Kuka, und ergänzt: „Die Fabrik der Zukunft kennt keine vordefinierten Wege und starren Prozesse. Intelligente, autonome Fahrzeuge werden Roboter und Maschinen „on the fly“ mit anderen Werkzeugen ausstatten und es ermöglichen, die Produktion in einem bislang unvorstellbaren Ausmaß zu flexibilisieren.“ Maximale Flexibilität und Mobilität ohne Grenzen: das sind also die Anforderungen an zukunftsfähige Fertigungsprozesse. Ausgestattet mit Mecanum-Rädern und Zykloidgetrieben von Nabtesco bewegt sich die mobile Plattform KMP 1500 von Kuka autonom und flexibel in alle Richtungen – und ermöglicht so eine intelligente Produktion. Maßstäbe in puncto Bewegungsfreiheit Die mobile Plattform ist auf die Automatisierung in der Industrie 4.0 abgestimmt. Das fahrerlose Transportsystem mit Hebemechanismus kann sich frei und ohne klassische Spurführungs- oder Navigationselemente 54 antriebstechnik 6/2018

02 Die mobile Plattform KMP 1500 von Kuka bewegt sich autonom und flexibel im Raum 03 Für die Manövrierfähigkeit sorgen vier Antriebseinheiten mit Mecanum-Rad und Zykloidgetrieben von Nabtesco durch den Raum bewegen und übernimmt eigenständig den Transport von Produkten und Bauteilen durch alle Prozessschritte. Damit eignet sich die KMP 1500 auch für die sogenannte Matrix-Produktion: Eine extrem wandlungsfähige, komplett vernetzte Fertigung, bei der sich die Anlage „on the fly“ automatisch auf wechselnde Produkttypen umrüsten kann – und zwar ohne Wartezeiten oder Produktionsausfälle. Uneingeschränkt und präzise manövrieren – möglich wird dies durch eine ausgeklügelte Antriebstechnologie mit Mecanum- Rad. Ein Mecanum-Rad besteht aus zwei Felgen und neun freilaufenden Rollen, die in einem 45°-Winkel montiert sind. Die Räder bewegen sich unabhängig voneinander. Dadurch kann die mobile Plattform aus dem Stand in alle Richtungen fahren: Sowohl vorwärts und seitwärts als auch diagonal und im Kreis. Selbst in engen Räumen positioniert das Fahrzeug so bis zu ± 5 mm genau – optimal für platzsparende und hochpräzise Automatisierungslösungen in der Logistik. Päzision dank Zykloidgetrieben Als Hauptbestandteil des Antriebskonzepts kommt den Getrieben eine besondere Bedeutung zu. Guter Wirkungsgrad, lange Lebensdauer und Wartungsfreiheit – das waren die wichtigsten Anforderungen für den Einsatz in der KMP 1500. Hinzu kamen Robustheit, gute Positioniergenauigkeit, eine geringe Einbautiefe und die Möglichkeit zur Integration in ein Mecanum-Rad. Bereits seit vielen Jahren setzt Kuka auf die Zykloidgetriebetechnologie von Nabtesco. Auch bei der Entwicklung der neuen mobilen Transportplattform wollte man kein Risiko eingehen. „Angesichts unserer langjährigen Zusammenarbeit im Bereich der Robotik war Nabtesco auch im AGV-Bereich ein willkommener Partner“, erzählt Bohlken. „Die Getriebe sind leistungsfähig, präzise und robust und werden daher abteilungsübergreifend bevorzugt verwendet.“ In über 60 % aller Industrieroboter sind die Zykloidgetriebe des japanischen Herstellers mit Europazentrale in Düsseldorf verbaut – damit ist Nabtesco der unangefochtene Weltmarktführer in der Robotik. Zu verdanken haben die Präzisionsgetriebe diesen Erfolg ihrem besonderen Konstruktionsprinzip. Dank der zykloiden Bauweise kommen sie im Inneren ohne Zahnräder aus und sind keinen Scherkräften ausgesetzt. Das macht die Getriebesysteme zuverlässig, genau und widerstandsfähig. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch eine kompakte Bauweise, einen geringen Verschleiß sowie eine lange Lebensdauer aus. Highspeed auf engstem Raum In der KMP 1500 kommen die kompakten und leichten Vollwellengetriebe der RF-P- Serie zum Einsatz. Für ihre Aufgaben im Radantrieb wurden die Getriebe vom Typ RF-19P nur minimal angepasst: Lediglich das Hauptlager wurde verstärkt, um höhere Radiallasten aufnehmen zu können. Mecanum-Rad, Getriebe und der direkt angeflanschte Motor bilden dabei eine kompakte Antriebseinheit. Da für jede der insgesamt vier Antriebseinheiten nur die halbe Fahrzeugbreite zur Verfügung stand, war eine geringe Bauhöhe erforderlich. Die Einbausätze wurden genau für Anwendungen dieser Art konzipiert und erlauben auch auf kleinstem Raum hohe Drehmomentleistungen. So ermöglichen die Exzentergetriebe schnelle Taktzeiten und hohe Abtriebsgeschwindigkeiten von 200 min -1 und sind dabei trotzdem kompakt gebaut. Aufgrund ihrer zykloiden Konstruktion mit zweistufigem Untersetzungsprinzip sind sie darüber hinaus verschleißarm und praktisch wartungsfrei. Daraus resultiert ein geringes Spiel über die komplette Lebensdauer von bis zu 20 000 Betriebsstunden. „Dank der Zykloidgetriebe von Nabtesco konnten wir einen kompakten Antriebsstrang realisieren. Sie arbeiten extrem präzise und ermöglichen erst die hohe Positioniergenauigkeit der KMP 1500“, erklärt Wolfgang Bohlken. „Die einzelnen Fahrbefehle aus der autonomen Navigation können äußerst genau umgesetzt werden. Dadurch fährt die mobile Plattform exakt auf der vorher berechneten Spur und es ergibt sich ein überaus gutes Fahrverhalten. So sind weniger Korrekturbewegungen notwendig.“ Kuka lobt außerdem die gute Verfügbarkeit, Überlastfähigkeit, lange Lebensdauer und Verschleißfreiheit der Getriebe. 04 Die RF-P-Serie wurde speziell für Anwendungen konzipiert, die schnelle Drehmomentleistungen bei begrenztem Platzangebot erfordern 05 Die leistungsstarken RF-P-Vollwellengetriebe arbeiten präzise und zuverlässig Gemeinsam zum Erfolg Doch nicht nur die Qualität der Produkte überzeugte, auch die Zusammenarbeit verlief absolut zufriedenstellend. „Wie bereits bei unseren anderen gemeinsamen Projekten war Nabtesco auch bei der KMP 1500 ein zuverlässiger und kompetenter Partner“, betont Bohlken. So stellte auch die kurze Entwicklungszeit kein Problem für Nabtesco dar: Innerhalb kurzer Zeit konnten die Düsseldorfer Ingenieure Prototypen zur Verfügung stellen. Inzwischen sind aus den ersten Entwurfsmodellen längst produktionsreife Getriebe geworden und die Kuka-Plattform versorgt Roboter und Maschinen getimed mit Material. Übrigens: die vorhandene Antriebslösung kann skaliert und auf kleinere und größere AGVs bzw. mobile Roboter übertragen werden. Weitere „Kollegen“ sind also nicht ausgeschlossen. Fotos: 01– 03: Kuka; 04+ 05: Nabtesco www.nabtesco.de antriebstechnik 6/2018 55

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