Při návrhu svých nových kompaktních robotů hledala firma Kuka takového výrobce motorů, který by jí byl schopen dodat na zakázku vyvinuté servomotory s velkou hustotou výkonu. Rozhodujícím faktorem byl požadovaný poměr objemu a krouticího momentu. Jeho splnění uvedlo do hry německou společnost Kollmorgen, předního dodavatele integrované automatizace a pohonů s potřebným příslušenstvím. Alex M. Videmannová
Produkty této firmy, určené výrobcům strojů na celém světě, tak obohatil nejmenší servomotor řady AKM. O jeho zrod se postaral společný vývoj společností Kuka a Kollmorgen, zaměřený na optimalizované motory pro kompaktní roboty. Cílem bylo najít způsob, jak implementovat zákazníkem požadované zlepšení výkonu a přizpůsobit sestavu motoru bez ztráty výhody masové průmyslové výroby. A výsledek? Světlo světa spatřila nová řada robotů s označením KR Agilus v pětiosém a šestiosém provedení. Přesné, šikovné a rychlé Tři slova, která podle výrobce, společnosti Kuka, plně vystihují avizovanou novinku. Obě realizované varianty se vyznačují krátkými dobami cyklu a velkou opakovatelností, vlastnostmi vhodnými zvláště pro úlohy typu pick- -and-place. Velkou roli při dosažení vysoké dynamiky a přesnosti hrají právě synchronní servomotory řady AKM. Zmenšený objem zástavby ve srovnání s běžnými motory totiž značnou mírou přispěl k implementaci specifických aplikací pro vyvíjenou řadu robotů, tím i k optimalizaci celého dodavatelského řetězce. „Přizpůsobením našich standardních servomotorů řady AKM specifickým potřebám společnosti Kuka jsme zásadním způsobem přispěli ke zkrácení doby cyklu a zvýšení přesnosti robotů,“ říká Theo Loy, obchodní ředitel společnosti Kollmorgen. Partnerská součinnost techniků obou firem přinesla úpravu konstrukce synchronních servomotorů takovým způsobem, aby je bylo možné perfektně umístit do kloubů robotu KR Agilus. „To nám umožnilo ještě zvýšit už tak velkou hustotu výkonu.“ Všestranné a rychlé roboty řady KR Agilus jsou zvláště vhodné pro běžné úlohy v průmyslu. Základní model má nosnost 6 kg, přičemž hmotnost robotu je pouhých 51 kg. Kompaktní roboty jsou proto ideální pro automatizované balení, při výrobě elektroniky, v potravinářství a farmaceutickém průmyslu. „Ačkoli požadavky společnosti Kuka nešlo splnit běžnými komerčně dodávanými motory, nechtěli jsme nový motor vyvíjet od úplného začátku a podstupovat všechna rizika s tím spojená. Místo toho bylo naším cílem optimalizovat standardní motory cílenými modifikacemi. Standardizace, spolehlivost a kvalita, tak zněly klíčové vlastnosti,“ konstatuje dále šéf obchodu. Jsou-li požadována jen zákaznická přizpůsobení, třebas opatření pro snížení namáhání kabelu, změna konstrukce ložiskových kroužků, specifická konfigurace konektorů používaných firmou Kuka nebo speciální otvor ve výstupní hřídeli, výrobce motorů může snadno zachovat většinu ze své standardní konstrukce. Ovšem je to stále možné, jestliže se vnější konstrukční uspořádání motoru od základu změní? Překvapení v zápěstním kloubu „To je totiž právě to, co se stalo s nejmenším servomotorem řady AKM. Ačkoliv je už ve standardní verzi velmi malý, byl proto, aby se vešel do zápěstního kloubu robotu, ještě zmenšen,“ upřesňuje Theo Loy. Společný vývoj začal návrhem prostorových modelů vnějšího konstrukčního uspořádání, až nakonec byla vypracována kompletní konstrukční dokumentace. Ačkoliv vnější konstrukční uspořádání motorů AKM1 použitých v robotech KR Agilus je zcela nové, jejich vnitřní díly jsou stejné jako u motorů standardní řady. „Navíc společnost Kollmorgen vyrábí motory pro augsburskou továrnu Kuka produkující roboty v optimalizovaných výrobních buňkách, v nichž se realizují i zákazníkem požadované testovací procedury a kontroluje kvalita. Motory jsou přímo zde baleny do specifických obalů, v nichž jsou z montážní linky dodávány přímo firmě Kuka,“ konstatuje obchodní ředitel. Pro doplnění obrázku o řízení kvality: firma Kollmorgen ve svém brněnském závodě, kde vyrábí motory pro roboty Kuka, uplatňuje metodu analýzy možného výskytu a vlivu vad FMEA (Failure Modes and Effects Analysis). Konstruování se společným cílem Za součást své strategie při návrhu pohonových řešení jejich výrobce pokládá také optimalizaci dodavatelských řetězců: má nejen dodat pohon s požadovaným výkonem, ale také takový, který se perfektně začlení do dodavatelského řetězce zákazníka. Pro to, aby Kollmorgen svému zákazníkovi v projektu motorů pro roboty Kuka zjednodušil situaci, začlenil do projektu i technické znalosti a zkušenosti svých dodavatelů, například dodavatele speciálně přizpůsobených brzd. „Působí současně jako provozní i bezpečnostní brzdy,“ poznamenává Loy. Má přitom na mysli, že roboty KR Agilus jsou jediné roboty Kuka ve své třídě vybavené funkcí bezpečného provozu – Safe Operation. To výrazně zjednodušuje spolupráci robotu s člověkem. „Pro tuto speciální úlohu jsme ve spolupráci s naším dodavatelem brzd našli dobré řešení. To, na čem nakonec záleží, představuje optimální řešení zmíněné úlohy,“ doplňuje. Velké zrychlení a jen jeden kabel Servomotory AKM s permanentními magnety a velkým zrychlením jsou dostupné v 28 kombinacích krytů a způsobů montáže, aby splnily požadavky konstrukce kompaktních strojů. Vyznačují se také sníženou spotřebou, vysokou přesností řízení a velkou spolehlivostí. Speciálně přizpůsobené statorové vinutí je předurčuje k využití pro všechna běžná napájecí napětí. Pro skutečně individuální konfiguraci nabízí Kollmorgen kromě modulárního rozsahu velikostí a výkonů ještě další speciální volby. Výsledkem je to, že řada AKM nabízí více než 500 000 různých konfigurací servomotorů s permanentními magnety, které však využívají osvědčené standardní komponenty. Další vylepšení tvoří propojení motoru a řídicí jednotky jen jedním kabelem. Výhoda vynikne zvláště v oblasti mechanické konstrukce. „Fyzický přenos signálu ze snímače polohy u motorů AKM kabelem motoru eliminuje potřebu instalace dalšího rozhraní. To, že se i pro přenos signálů používá jen jeden kabel se dvěma konektory, přináší zcela konkrétní úspory pořizovacích nákladů, zkracuje dobu instalace a omezuje prostor potřebný pro kabelové rozvody,“ uzavírá šéf obchodu.