Omnidirektonales Antriebssystem für mobile Roboter
The Next Generation
Infolge der voranschreitenden Digitalisierung, Flexibilisierung und Individualisierung der Industrie werden sich die heutigen Produktionsprozesse grundlegend verändern. Die Smart Factory von morgen ist flexibel, modular und mobil. Mit omnidirektionalen Antriebssystemen wird die nächste Robotergeneration fit für die Zukunft.
Linear gestaltete Fertigungsstraßen, wie sie heutzutage oft im Automobilbau oder der Verpackungsindustrie eingesetzt werden, wird es in der Fabrik der Zukunft nicht mehr geben. Stattdessen wird die Produktion flexibel, mobil und modular aufgebaut sein. (Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH)
Als Henry Ford Anfang des 20. Jahrhunderts im Automobilbau die Fließbandfertigung einführte, revolutionierte er mit seinem Konzept von Arbeitsteilung und Standardisierung nicht nur die Fahrzeugbranche, sondern die gesamte industrielle Produktion. Bald hielt das neue Fertigungsverfahren auch in anderen Wirtschaftszweigen Einzug und wurde schnell zum Erfolgsmodell. Auch heute, gut 100 Jahre später, gilt das Fließband noch immer als Inbegriff von industriellem Fortschritt, Automatisierung und Effizienz. Doch auch wenn standardisierte Massenfertigungsprozesse noch immer vielerorts die Fabrikhallen prägen – die Tage des Fließbandes sind längst gezählt. Denn in der flexiblen, intelligenten Produktion der Fabrik der Zukunft hat der einstige Erfolgsgarant keinen Platz mehr. Fertigungsstraßen wie wir sie heute kennen – mit der immer gleichen Abfolge und Anordnung von hintereinander geschalteten Produktionsschritten -, wird es in der Smart Factory von morgen nicht mehr geben.
Aufgrund ihrer besonderen Konstruktionsweise können sich Mecanum-Räder ohne Wendekreis frei in alle Richtungen bewegen und drehen. (Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH)
Von der Standardisierung zur Individualisierung
An die Stelle starrer Fertigungslinien mit Montagebändern und Volumenproduktion treten Flexibilität, Anpassungsfähigkeit und Selbständigkeit. Die Vision: eine wandlungsfähige, modulare und sich selbst anpassende Fertigung. „Die Smart Factory der Zukunft organisiert sich quasi selbst“, so Daniel Obladen, Head of Sales General Industries bei Nabtesco Precision Europe: „Standardisierte, vorgefertigte Abläufe wird es nicht mehr geben. Stattdessen bewegen sich Roboter, fahrerlose Transportsysteme oder auch das Werkstück selbst frei in der Werkhalle und fahren je nach Bedarf und Verfügbarkeit eigenständig die benötigten Bearbeitungsstationen an.“ Dabei agiert zwar jeder autonom, aber nicht ohne System. Denn alle sind untereinander vernetzt und wissen, welches Werkstück welche Arbeitsschritte benötigt, wo gerade ein Platz frei ist oder wie die Arbeitsprozesse am besten zu regeln sind, damit die Produktion nicht ins Stocken kommt. Treiber dieser Entwicklung sind u.a. die Digitalisierung und der Trend zu Individualisierung, Variantenvielfalt und Losgröße 1.
Geeignet für den Einsatz in FTS-Radantrieben: Die RF-P-Serie hat Nabtesco speziell für schnelle Anwendungen auf kleinstem Raum konzipiert. (Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH)
Flexibilität durch hohe Mobilität
Die Smart Factory der Industrie 4.0 erfordert hohe Flexibilität. Das bedeutet aber auch große Mobilität von Roboter und Peripherie. Bereits jetzt sind geschätzt rund 1,8Mio. Industrieroboter weltweit im Einsatz. Laut dem Branchenverband International Federation of Robotics (IFR) wird sich diese Zahl bis 2020 voraussichtlich auf 3,05Mio. so gut wie verdoppeln. Zunehmend werden Roboter dabei auch in Gefahrenzonen eingesetzt und entlasten Menschen durch die Verrichtung gefährlicher, schmutziger oder körperlich anstrengender Arbeiten – z.B. auf Bohrplattformen oder bei Schweißapplikationen. Die technische Entwicklung schreitet dabei mit großen Schritten voran. Noch sind Roboter meist eher statisch und auf das Ausführen sich wiederholender Bewegungsabläufe programmiert. Doch die nächste Generation steht schon in den Startlöchern, betont Obladen: „Der Roboter von morgen ist mobil. Er navigiert autonom und bewegt sich frei im Raum – ohne Schienen oder vorgegebene Wege.“ Dabei sind die autonomen mobilen Roboter nicht nur in der Lage, sich in bekanntem Milieu zu zurechtzufinden, sondern können sich auch auf unbekanntem Terrain orientieren.
Die kompakten Zykloidgetriebe der RF-P-Serie von Nabtesco arbeiten sehr präzise und ermöglichen schnelle Taktzeiten sowie hohe Abtriebsgeschwindigkeiten bis zu 200min-1. (Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH)
Mobile Roboter
In den vergangenen Jahren hat sich die europäische Tochterfirma Nabtesco Precision Europe des japanischen Mutterkonzerns Nabtesco Corporation vom einfachen Getriebelieferanten zum Systemanbieter kompletter Antriebslösungen entwickelt und seine elektrische- und steuerungstechnische Expertise des Teams kontinuierlich ausgebaut. Längst leisten die hochpräzisen und zuverlässigen Exzentergetriebe nicht nur in den Gelenken von Robotern gute Arbeit, sondern auch in der Peripherie und weiteren Branchenlösungen. So entwickelt das Unternehmen aktuell ein elektromechanisches Antriebskonzept, das der Produktion der Zukunft die benötigte uneingeschränkte Mobilität verschafft: eine Antriebseinheit mit Mecanum-Rad. Anders als bei herkömmlichen Rädern sind bei Mecanum-Rädern auf einer Felge mehrere drehbar gelagerte tonnenförmige Rollen angebracht, meist im Winkel von 45° zur Achse des gesamten Rades. Diese spezielle Konstruktionsweise ermöglicht eine omnidirektionale Mobilität. Ob Drehen auf der Stelle, Kurven in beliebigem Radius oder Manövrieren auf engem Raum – Mecanum-Räder erlauben es fahrerlosen Transportfahrzeugen, Förderfahrzeugen oder mobilen Robotern, sich frei wie ein Luftkissenboot in alle Richtungen fortzubewegen und zu drehen, ohne Rangieren oder Wendekreis. Gerade bei beengten Raumverhältnissen bietet das große Vorteile. Obladen dazu: „Wir sind stark in der Robotik, was die Herstellung von Präzisionsgetrieben für Roboterachsen angeht, und nutzen das Wissen und die Erfahrung jetzt, um den nächsten Schritt zu tun. Für uns steht im Fokus, den Qualitätsansprüchen unserer Kunden gerecht zu werden und zudem durch permanente Weiterentwicklung neue Lösungswege anzubieten.“
Highspeed auf geringerem Bauraum
Bei dem vollintegrierten und dezentralen Antriebskonzept von Nabtesco sind alle erforderlichen Komponenten in der Radeinheit untergebracht. Das bietet dem Anwender hohe Gestaltungsfreiheit bei der Konstruktion von FTS-Lösungen. Aufgrund der verwendeten Zykloidgetriebe arbeitet das kompakte und robuste Antriebskonzept zudem wartungsfrei. „Unsere Getriebe besitzen neben der Präzision noch weitere Attribute, die für den Einsatz in FTS-Radantrieben entscheidend sind“, erläutert Obladen. „Sie sind robust, zuverlässig und langlebig. Durch die kompakte Bauweise und die integrierte Hauptlagerung, die Radial- und Axialkräfte aufnehmen können, eignen sich diese besonders für Mecanum-Räder.“ Für seine neue Antriebseinheit verwendet Nabtesco ein Sondergetriebe, das auf dem RF-P-Vollwelleneinbausatz mit verbesserter Lagerung basiert. Die Serie wurde speziell für Anwendungen konzipiert, die schnelle Taktzeiten und hohe Abtriebsgeschwindigkeiten voraussetzen, bei denen das vorhandene Platzangebot jedoch stark begrenzt ist. Damit sind die kompakten Einbausätze geeignet für den Einsatz in FTS-Radantrieben. Mit dem omnidirektionalen Antriebssystem mit Mecanum-Rad liefert Nabtesco die Technik für eine mobile Robotergeneration und die flexible, modulare Fertigung von morgen.
