RLS – En revolution inden for robotter (cobots)
Baggrund
En revolution inden for robotter (cobots) lover at ændre, hvordan hjælpemidler leveres til ældre, hvordan mennesker interagerer med deres arbejdsmiljø, og endda hvordan kirurger udfører hjerteoperationer.
RLS har gennem mange år opbygget et værdiskabende partnerskab med den tyske virksomhed TQ-RoboDrive, som er en del af TQ-gruppen.
TQ-RoboDrive fremstiller en række rammeløse stator-rotorsæt med hule aksler (ILM-serien) til cobots med en nyttelast på op til 20 kg. De fremstiller også en række indrammede servomotorer med hulaksel og massiv aksel, der kombinerer det kraftfulde motordesign i TQ-RoboDrives rammeløse servosæt med et pladsoptimeret hus.
RLS forsyner TQ-RoboDrive med AksIM™ magnetiske absolutte off-axis (hulaksel)-enkodere samt OnAxis™-enkodere. I samarbejde med Renishaw har de tilpasset AksIM™-enkoderen til at opfylde de nye udfordrende formfaktorer og krav til ydeevne hos TQ-RoboDrive, som arbejder på at gøre avancerede cobots til en realitet.
»De var i stand til at designe en sensor, der passer perfekt til vores ILM25- og ILM38-størrelser, hvilket gav os en komplet drevløsning til både de indrammede motorer med hule aksler og de rammeløse servosæt. De gjorde et fantastisk stykke arbejde« (TQ-RoboDrive, Tyskland)
Udfordring
Moderne cobot-designs har en tendens til at blive bygget i menneskelig skala og kræver kompakte, lette motoriserede led med høje motormomenttætheder.
Når en robot, der allerede holder en last, derefter skal løfte lasten til et højere niveau, vil den strøm, der trækkes af motoren, stige betydeligt. Sådanne driftsopgaver kan føre til en tilstand med overbelastning af drejningsmomentet (over-torque).
Tunge motorer (over 500 g) kan uden problemer absorbere den overskydende varme, der produceres under en overbelastning, men lettere motorer risikerer at brænde ud. TQ-RoboDrive-motorer er designet til at modstå 30 sekunders 3x nominel overbelastning, hvilket er et benchmark i branchen.
TQ-RoboDrive-motorer har et højt drejningsmoment ved en lav vægt, hvilket er vigtigt for applikationer med exoskeletter og cobots. Denne kombination af højt drejningsmoment og lav vægt (høj drejningsmomenttæthed) er det, der adskiller TQ-RoboDrive-motorsystemer fra andre motorproducenter.
Til sine rammeløse motorer med ultralav vægt, der er designet til robotapplikationer, søgte TQ-RoboDrive en præcis magnetisk enkoderløsning. Det krævede en ny absolut enkoder i miniformat, som ikke var tilgængelig på markedet.
Ulrich Kerber, leder af Industrial Drives hos TQ-RoboDrive, forklarer:
»Vi tænkte på, hvad der kunne ske inden for robotteknologi i den nærmeste fremtid, og en af vores konklusioner er, at robotterne skal blive mindre og mindre. Vi havde allerede de små motorstørrelser til rådighed (ILM25 og ILM38), men det viste sig at være svært at finde de rigtige tilbehørskomponenter, f.eks. enkodere. Da vi ikke fandt noget, der passede til vores behov, kontaktede vi RLS og Renishaw og fortalte dem, at vi havde brug for en enkoder med en ydre diameter på højst 28 mm og en resterende hulaksel på op til 5 mm.«
Løsningen
TQ-RoboDrive henvendte sig til RLS og Renishaw for at få hjælp til at finde en løsning. RLS leverer allerede sine AksIM-enkodere til TQ-RoboDrive til andre motorer med større diameter og tilbød at designe og fremstille en ny variant af denne enkoder med den krævede ringdiameter.
»RLS og Renishaw erkendte, at det ville være en udfordring – men de var også meget ivrige efter at tage udfordringen op«, husker Kerber.
Forbedringer i den eksisterende AksIM-teknologi blev implementeret for at imødekomme de udfordrende krav til den elektriske motor, såsom udvidet temperaturområde, højere immunitet over for magnetfelter og nem opsætning.
TQ-RoboDrive-motorer består af flere hovedkomponenter: stator og rotor, en sikkerhedsbremse og en enkoder – alt sammen monteret i et kompakt motorhus. Enkoderen sidder bag på motoren, og hver komponent har forskellig diameter.
Samlingsrækkefølgen er vigtig, da der kommer et magnetfelt fra sikkerhedsbremsen, som kræver, at enkoderen placeres bag bremsen for at afskærme enkoderringen.
»I sidste ende var de i stand til at designe en sensor, der passer perfekt til vores ILM 25- og ILM38-størrelser, hvilket gav os en komplet drevløsning til både de indrammede motorer med hulaksel og de rammeløse servosæt. De gjorde et fantastisk stykke arbejde«, konkluderer Kerber.
Resultater
Partnerskabet med RLS og Renishaw har gjort det muligt for TQ-RoboDrive at udvide sit produktudbud til at omfatte servomotorer med de højeste momenttætheder, der findes til robotmarkedet. Kunderne nyder godt af den forbedrede kommunikation mellem TQ-RoboDrive og dets leverandører, da det resulterer i hurtigere problemløsning, bedre teknisk support og bedre kundeservice.
Ulrich Kerber uddyber vigtigheden af samarbejde og industrielle partnerskaber inden for robotteknologi:
»Især verdenen af samarbejdende robotteknologi er stadig relativt lille, men den vokser dynamisk for hvert år. I dette fællesskab ser jeg et behov for konstant dialog mellem leverandører og kunder for at sikre, at vi alle arbejder på at fremme de nyeste tendenser og løse de største udfordringer. Det er meget vigtigt at have en pålidelig enkoderpartner. Udbuddet på markedet er enormt, og vi havde brug for den bedste teknologi, der kunne passe til vores motorer. En af fordelene ved et partnerskab med RLS og Renishaw er, at de er nøglespillere på markedet med produkter, som alle kender. Fejlfinding er også meget nemmere, da TQ-RoboDrive kan få teknisk support fra RLS og Renishaw, hvis det er nødvendigt.«
