Mecanum-Rad:Mobile Roboter für die Produktion der Zukunft

Mecanum-Rad macht Roboter omnidirektional

Aus dem Stand in jede beliebige Richtung

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Die Konstruktionsweise des Mecanum-Rades ermöglicht Robotern oder fahrerlosen Transportsystemen omnidirektionale Fahrmanöver: Drehen auf der Stelle, Kurven in beliebigem Radius oder Manövrieren auf engstem Raum wie ein Luftkissenboot. Die hierfür von Nabtesco konstruierten Antriebssysteme erlauben heute schon die flexible, modulare Produktion von morgen.

Jennifer Heringhaus
Expert Internal Sales & Marketing General Industries, Nabtesco Precision Europe in Düsseldorf

An die Stelle starrer Fertigungslinien mit Montagebändern und Volumenproduktion, wie Henry Ford sie einst im Fließband verwirklichte, treten heute Flexibilität, Anpassungsfähigkeit und Selbstständigkeit. Die Vision: eine wandlungsfähige, modulare und sich selbst optimierende Fertigung. „Die Smart Factory der Zukunft organisiert sich quasi selbst“, sagt 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 (FTS) 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 unter anderem die Digitalisierung und der Trend hin zu mehr Individualisierung, Variantenvielfalt und Losgröße eins.

Flexibilität durch grenzenlose Mobilität

Die Smart Factory der Industrie 4.0 erfordert maximale Flexibilität. Das bedeutet aber auch maximale Mobilität von Roboter und Peripherie. Bereits jetzt sind geschätzt rund 1,8 Mio. Industrieroboter weltweit im Einsatz. Laut dem Branchenverband International Federation of Robotics (IFR) wird sich diese Zahl bis 2020 voraussichtlich auf 3,05 Millionen so gut wie verdoppeln. Zunehmend werden Roboter dabei auch in Gefahrenzonen eingesetzt und entlasten den Menschen durch die Verrichtung gefährlicher, schmutziger oder körperlich anstrengender Arbeiten – beispielsweise 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 Daniel 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 zurechtzufinden, sondern können sich auch auf unbekanntem Terrain orientieren.

Obladen muss es wissen: Schließlich ist Nabtesco mit einem Marktanteil von 60 % Weltmarktführer für Robotergetriebe. Ob besonders klein und leicht, unglaublich kraftvoll, extrem schnell oder äußerst flexibel – viele Getriebetypen sind speziell für die Bedürfnisse der Robotik-Branche optimiert. Eine besondere Stärke liegt dabei im Customising: Gemeinsam mit dem Kunden entwickelt Nabtesco individuelle Antriebslösungen, die genau an die jeweiligen Anforderungen angepasst sind.

Nabtesco macht Roboter mobil

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. Kontinuierlich wurde die elektrische- und steuerungstechnische Expertise des Teams am Firmensitz in Düsseldorf ausgebaut. Längst leisten die hochpräzisen und zuverlässigen Exzentergetriebe nicht nur in den „Gelenken“ von Robotern hervorragende Arbeit, sondern auch in der Peripherie und weiteren Branchenlösungen.

So entwickelt Nabtesco 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 engstem Raum – Mecanum-Räder erlauben es fahrerlosen Transportfahrzeugen, Förderfahrzeugen oder mobilen Robotern, sich frei wie ein Luftkissenboot in alle Richtungen fortzubewegen und zu drehen. Ganz ohne Rangieren oder Wendekreis.

Gerade bei beengten Raumverhältnissen bietet dies große Vorteile. Daniel Obladen: „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 hohen Qualitätsansprüchen unserer Kunden gerecht zu werden und zudem durch permanente Weiterentwicklung neue Lösungswege anbieten zu können.“

Die RF-P-Serie: Erste Wahl für High-Speed auf
geringerem Bauraum

Bei dem vollintegrierten und dezentralen Antriebskonzept von Nabtesco sind alle erforderlichen Komponenten in der Radeinheit untergebracht. Das bietet dem Anwender maximale Gestaltungsfreiheit bei der Konstruktion von FTS-Lösungen. Dank der verwendeten Zykloidgetriebe arbeitet das kompakte und äußerst robuste Antriebskonzept zudem völlig wartungsfrei. „Unsere Getriebe besitzen neben der Präzision noch weitere Attribute, die für den Einsatz in FTS-Radantrieben entscheidend sind“, erläutert Obladen. „Nabtesco-Getriebe sind extrem robust, zuverlässig und bekannt für ihre Langlebigkeit. Durch ihre kompakte Bauweise, ihre integrierte Hauptlagerung, die Radial- und Axialkräfte aufnehmen kann, eignen sie sich ideal für Mecanum-Räder.“

Für seine neue Antriebseinheit verwendet Nabtesco ein Sondergetriebe, das auf dem RF-P-Vollwelleneinbausatz mit optimierter Lagerung basiert. Die RF-P-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 RF-P-Einbausätze wie geschaffen für den Einsatz in FTS-Radantrieben.

Auch wenn die Industrie zum Großteil noch nach den altbewährten Fertigungsmustern arbeitet – die Zukunft der Produktion hat längst begonnen. Mit dem omnidirektionalen Antriebssystem mit Mecanum-Rad liefert Nabtesco die Technologie für die mobile Robotergeneration und die flexible, modulare Fertigung von morgen.



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