Kollmorgen pohání „štíhlé pomocníky“ od Universal Robots

UR 5 a UR 10 jsou názvy dvou typů průmyslových robotů, jimiž chce společnost Universal Robots zvýšit flexibilitu použití robotů s kloubovými rameny se sériovou kinematikou v průmyslové výrobě. Firma se soustředí na oblasti, pro něž jsou obvyklé roboty příliš velké, drahé nebo hlučné. Díky malé hmotnosti je možné roboty Universal Robots použít téměř všude. Velkou část výkonu jejich šestiosých kloubových ramen vyvíjejí speciálně přizpůsobené prstencové elektromotory KBM od firmy Kollmorgen. Konstruktéři firmy Universal Robots mohli tyto motory vestavět přímo do os kloubů robotu, bez potřeby navrhovat pro ně zvláštní kryty.

Společnost Universal Robots (www.universal-robots.cz) navrhla roboty UR5 a UR10 zvláště pro malé a střední firmy. Užitečné zatížení robotů je pět až deset kilogramů, přičemž hmotnost vlastních robotů je jen 18 až 25 kg. Vzhledem k jejich malé hmotnosti je možné roboty snadno stěhovat bez nutnosti používat složité přípravky. K flexibilitě multifunkčních robotů v provozu přispívá uživatelsky přívětivý software, dodávaný jejich dánským výrobcem. Díky němu jsou tyto lehké šestiosé roboty připraveny kdykoliv a okamžitě plnit nové úkoly. Pro programování nejsou třeba žádné speciální znalosti robotiky.

Modulární konstrukce
Výjimečný poměr nosnosti k celkové hmotnosti robotu je výsledkem důmyslné konstrukce, která bere ohled na co nejmenší hmotnost dílů a neobsahuje nic, co není nezbytné. V případě pohonů to znamená, že konstruktéři zvolili minimalistickou koncepci bezpřírubových prstencových motorů Kollmorgen vestavěných přímo do osy kloubu. Funkci krytu motoru tak plní tělo robotu a převodovka je současně ložiskem motoru.
Obecně lze konstatovat, že komponenty použité konstruktéry společnosti UR často plní současně několik funkcí, a tím je výrazně omezen počet použitých mechanických dílů, jako ložisek, spojek nebo hřídelí, a tak se daří snížit jak hmotnost robotu, tak jeho rozměry. Motory Kollmorgen navíc díky velkému poměru výkonu a hmotnosti umožňují dosahovat velké nosnosti robotů UR 5 a UR 10.

Motory typové řady KBM se vyznačují pokročilým návrhem elektromagnetického obvodu, který optimalizuje moment, omezuje nerovnoměrnosti chodu (cogging) a potlačuje harmonické zkreslení, a to ve velkém rozsahu rychlostí. Konstrukce statoru umožňuje dosáhnout velké hustoty magnetického toku, a tím i zvýšení momentu a snížení tepelných ztrát. V rotoru jsou použity výkonné permanentní magnety s kovy vzácných zemin, díky nimž je trvalý krouticí moment 1,45 až 3 445 N•m a špičkový moment 4,91 až 12 812 N•m. „Důvodem, proč jsme se rozhodli pro motory Kollmorgen, je jejich vysoká kvalita," vysvětluje Esben H. Östergaard, technický ředitel společnosti Universal Robots.

Díky tomu, že jsou motory KBM vestavěny v těle robotu a přímo pohánějí jeho rameno, dosahují roboty velké přesnosti polohy i regulace síly. Regulace síly je pro tyto roboty kritická, protože jejich úkolem je přesně manipulovat s různými předměty v různých úlohách. V praxi robot rozezná velikost a pružnost předmětu a nastaví sílu tak, aby jej bezpečně přenesl. Tato síla musí být vždy větší než 25 N. Pohyby jednotlivých os lze naprogramovat tak, aby robot dosáhnul požadované síly a polohy s nejistotou ±10 N a ±5 mm.

Provoz bez hluku, ale s velkou účinností
Dalšími výhodami robotů je bezhlučný provoz a úspornost provozu. Z hlediska celkových nákladů na provoz hospodárné využití zdrojů přímo zvyšuje účinnost robotů. V důsledku toho roste konkurenceschopnost této techniky.
Další výhoda velké účinnosti je přímo svázána s malými ztrátami v motoru. Jestliže má motor velkou účinnost, méně se zahřívá ztrátovým teplem. To znamená, že motor je chladnější, pracuje pod maximálními provozními parametry, a proto má delší životnost. Menší tepelné ztráty motoru také zmenšují tepelné zatížení celé konstrukce. „Motory, které jsme používali dříve, se při nepřetržitém provozu hodně zahřívaly. Vzhledem menším ztrátám motory Kollmorgen jednoduše zůstávají chladnější. Naše roboty proto mohou být provozovány nepřetržitě, aniž by bylo nutné dělat speciální konstrukční opatření," říká Östergaard a referuje o testech robotů v dlouhodobém provozu a s poměrně velkou zátěží.
Motory řady KBM jsou inovativní prstencové, bezpřírubové vysokomomentové motory dodávané společností Kollmorgen. Bezpřírubové provedení motoru umožňuje konstruktérům vytvářet množství kreativních řešení různých úloh s velkou mírou flexibility, hustotou výkonu, dynamikou a životností. Kromě technických předností těchto výrobků zahrnuje řada KBM čtrnáct konstrukcí přírub a množství předem připravených variant, které zkracují dobu uvedení do provozu. „V podstatě si můžeme objednat, kolik motorů chceme, kdy chceme a jak chceme," zdůrazňuje Östergaard. Tento aspekt je zvláště důležitý, protože firma Universal Robots rychle roste. „Proto potřebujeme partnera v oblasti techniky pohonů, který nám vyhovuje." V tomto ohledu je společnost Kollmorgen schopná uspokojit dánského výrobce robotů spolehlivostí dodávek a ve svém moravském výrobním závodě v Brně otevřela výrobní linku speciálně pro motory určené pro roboty UR.

Výhledy
Tichý chod a vysoká kvalita regulace synchronních servopohonů umožňují, aby roboty byly použity i jinde než pro manipulaci s materiálem. Až dosud se společnost Universal Robots soustředila na použití svých robotů ve velmi jednoduchých úlohách. „Tak jsme si nekonkurovali s jinými výrobci robotů, kteří se zaměřují na složitější úlohy. Místo toho jsme zbavovali lidi únavné, monotónní manuální práce," zdůrazňuje Östergaard. Protože firma z Odense vyvinula lehkou konstrukci bez nekontrolovatelných vibrací a oscilací, objevily se nové možnosti použití, např. při svařování nebo lepení. „Rozšiřujeme naše obchodní kanály," říká Östergaard. Tento vývoj je doprovázen skutečností, že vyspělá bezpečnostní technika umožňuje roboty provozovat bez dodatečné ochrany. To otevírá cestu k bezpečné a komfortní spolupráci obsluhy se zařízením.

www.kollmorgen.com