Kuka e Kollmorgen co-ingegnerizzano dei motori ottimizzati per robot compatti
I robot compatti della serie KR Agilus Kuka sono precisi, agili e veloci. In quanto sistemi agili, queste unità di manipolazione a cinque assi e a sei assi offrono brevi tempi ciclo e un’elevata ripetibilità, soprattutto nelle operazioni pick-and-place. I servomotori sincroni della serie AKM Kollmorgen hanno un ruolo fondamentale nel conseguimento di queste elevate prestazioni dinamiche e precisione. Attraverso la co-ingegnerizzazione collaborativa, le due aziende sono riuscite a ridurre il volume di installazione dei motori rispetto ai modelli standard, a implementare applicazioni specifiche ai robot e ad ottimizzare l’intera supply chain.
In quanto soluzioni complete, i robot della serie KR Agilus sono particolarmente adatti per applicazioni industriali generiche. Con un peso morto di 51 kg, il modello base può sostenere carichi fino a 6 kg. I robot compatti sono quindi ideali per l’automazione di processo nei settori del packaging, elettronico, alimentare e farmaceutico. “Abbiamo contribuito significativamente alla riduzione dei tempi ciclo e all’elevata precisione adattando i nostri servomotori della serie AKM alle esigenze specifiche di Kuka”, afferma Theo Loy, Sales Manager di Kollmorgen.
Il partner di co-ingegnerizzazione ha adattato il progetto dei servomotori sincroni in modo da poterli inserire perfettamente nei giunti dei robot KR Agilus. “Questo ci ha permesso anche di incrementare la già elevata densità di potenza”. Riguardando all’inizio della partnership, Loy commenta: “Nell’ambito del progetto di sviluppo dei nuovi robot compatti, Kuka cercava un produttore di motori che potesse fornire motori custom con un’elevatissima densità di potenza. Il rapport coppia/volume si è rivelato il fattore decisivo che ci ha messi in gioco. I servomotori AKM sono semplicemente imbattibili”.
Il progetto è rapidamente evoluto nella direzione della co-ingegnerizzazione collaborativa. L’obiettivo era quello di trovare dei modi per implementare miglioramenti delle prestazioni custom e adattamenti dell’insieme strutturale senza sacrificare I vantaggi della produzione di serie industriale.
“Anche se sarebbe stato possibile rispondere ai requisiti di Kuka con motori di serie, non abbiamo voluto lanciare un progetto di sviluppo a piena scala con tutti i rischi relativi”. Al contrario, l’obiettivo era quello di ottimizzare i motori standard eseguendo modifiche controllate. “Standardizzazione, disponibilità e qualità erano cruciali”. Con adattamenti custom come i pressacavi, la modifica delle carcasse dei cuscinetti, configurazioni dei connettori specifiche a Kuka o fori speciali nell’albero d’uscita, il produttore di motori è riuscito a mantenere in modo affidabile la maggior parte della sua standardizzazione, ma questo è ancora possibile quando l’intera geometria del progetto viene modificata in modo fondamentale?
Scomparsa nel giunto del polso
È esattamente quello che è successo con il servomotore più piccolo della serie AKM Kollmorgen. Già di per sé piccolissimo, è stato necessario renderlo ancora più sottile per inserirlo in modo compatto nel giunto del polso del robot. Il processo di co-ingegnerizzazione è iniziato da modelli 3D e contorni esterni, e alla fine ha richiesto l’uso di dati di progetto dettagliati. Ora, solo le parti interne del motore AKM1 nel robot KR Agilus sono uguali a quelle corrispondenti nella linea di prodotto standard. Inoltre, lo specialista di sistemi di azionamento e motion control produce i motori per la fonderia di robot che ha sede ad Augsburg in celle di produzione ottimizzate con processi di test e procedure di controllo qualità custom, nonché con un packaging specifico per trasportare direttamente i motori dalla linea di montaggio alla Kuka. Per completare il quadro di gestione della qualità, la filiale Kollmorgen di Bruno (Repubblica Ceca) ha eseguito un’analisi FMEA (failure modes and effects analysis) sui due processi coordinati.
Ingegneria con un obiettivo comune
Kollmorgen considera l’ottimizzazione della supply chain parte della sua strategia di progettazione di soluzioni di azionamento che non solo forniscano le prestazioni richieste, ma si inseriscano anche molto bene della gestione della supply chain del cliente. Per semplificare le cose per il cliente del progetto Kuka, Kollmorgen ha incorporato anche la competenza ingegneristica dei suoi fornitori, come un freno motore appositamente adattato. “Funziona sia come freno di mantenimento, sia come freno di emergenza”, nota Loy, con un occhio rivolto al fatto che il KR Agilus è l’unico robot della sua classe ad essere dotato della funzionalità Safe Operation di Kuka, che semplifica nettamente l’interazione uomo-robot. “Per questa particolare applicazione abbiamo trovato una buona soluzione nella collaborazione con il nostro fornitore di freni. Alla fine, ciò che conta è la soluzione ottimale per il relativo problema”, nota Loy.
Kollmorgen è un’azienda leader nella distribuzione di sistemi e componenti di automazione e azionamento per i costruttori di macchine in tutto il mondo. con oltre 70 anni di esperienza nel campo della progettazione, dell’automazione e delle applicazioni. Grazie ad una competenza ineguagliata nel campo dell’automazione, ad una qualità eccellente e ad una consolidata esperienza nella combinazione di prodotti standard e personalizzati, Kollmorgen fornisce soluzioni innovative senza paragoni per prestazioni, affidabilità e facilità d’uso, offrendo ai suoi clienti un indiscutibile vantaggio competitivo.
Per maggiori informazioni visitare il sito www.kollmorgen.it / THINK@kollmorgen.com
Even higher power density
Kuka and Kollmorgen co-engineer optimised motors for compact robots
Kuka’s compact robots in the KR Agilus series are precise, agile and fast. As agile systems these five-axis and six-axis handling units feature short cycle times and high repeatability, particularly for pick-and-place tasks. Synchronous servo motors from Kollmorgen’s AKM series play a major role in achieving this high dynamic performance and precision. Using collaborative co-engineering, the two companies were able to reduce the installation volume of the motors compared to standard models, implement robot-specific applications and optimise the entire supply chain.
As fast all-rounders, the robots in the KR Agilus series are particularly suitable for general industrial applications. With a deadweight of 51 kg, the basic model can support loads up to 6 kg. The compact robots are therefore ideal for process automation in the packaging, electronics, food and pharmaceutical industries. “We made a significant contribution to short cycle times and high precision by adapting our servo motors from the AKM series to Kuka’s specific needs”, says Theo Loy, Sales Manager at Kollmorgen.
The co-engineering partner adapted the design of the synchronous servo motors to make them fit perfectly in the joints of the KR Agilus robots. “That also enabled us to increase the already high-power density.” Looking back on the start of the partnership, Loy comments: “As part of the development project for their new compact robots, Kuka was looking for a motor manufacturer that could supply custom motors with very high-power density. The torque to volume ratio turned out to be the decisive factor that got us into the picture. The AKM servo motors are simply unbeatable.”
The project quickly evolved in the direction of collaborative co-engineering. The objective was to find ways to implement custom performance improvements and structural assembly adaptations without sacrificing the advantages of industrial series production. “Although Kuka’s requirements could not be met with off-the-shelf motors, we did not want to launch a full-scale development project with all the associated risks.”
Instead, the aim was to optimise standard motors by making controlled modifications. “Standardisation, availability and quality are crucial.” With custom adaptations such as cable strain reliefs, modified bearing shells, Kuka-specific connector configurations or special drilled holes in the output shaft, the motor manufacturer could reliably maintain the majority of its standardisation, but is that still possible when the entire design geometry is fundamentally changed?
Tucked away in the wrist joint
That was exactly what happened with the smallest servo motor in Kollmorgen’s AKM series. Already very small from the start, it had to be made even thinner to fit compactly into the wrist joint of the robot. The co-engineering process started off with 3D models and outside contours, and in the end, it involved working with detailed design data. Now only the internals of the AKM1 motor in the KR Agilus robot are the same as its counterpart in the standard product line. In addition, the drive systems and motion control specialist manufactures the motors for the Augsburg-based robot foundry in optimised production cells with custom test processes and quality control procedures, as well as specific packaging for transporting the motors directly from the assembly line to Kuka. To round out the quality management picture, Kollmorgen’s branch in Bruno (Czech Republic) conducted a failure modes and effects analysis (FMEA) for the two coordinated processes.
Engineering with a common goal
Kollmorgen sees supply chain optimisation as part of its strategy to design drive solutions that not only deliver the required performance but also fit very well into the customer’s supply chain management. To make things easier for the customer in the Kuka project, Kollmorgen also incorporated the engineering expertise of its own suppliers, such as a specially adapted motor brake. “It acts as both a holding brake and an emergency brake”, notes Loy, with an eye to the fact that the KR Agilus is the only robot in its class that features Kuka’s own Safe Operation functionality. That drastically simplifies human-robot interaction. “For this particular application we found a good solution in cooperation with our brake supplier. The optimal solution for the task concerned is what matters in the end”, notes Loy.
Kollmorgen is a leading provider of integrated automation and drive systems along with corresponding components for machine builders all over the world. With more than 70 years of Motion Control Design and application experience and profound knowledge of constructing standard and special solutions, Kollmorgen supplies solutions time and again that stand out in terms of performance, quality, reliability, and ease of use. As a result, customers can achieve a market advantage which is beyond question.
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