Neue Robotergeneration verbindet AMRs und Cobots Induktives Ladesystem ermöglicht neue Ära der Robotik

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Wiferion GmbH

FAULHABER SA

Der zunehmende Fachkräftemangel erhöht den Druck, Prozesse zu automatisieren. Gefragt sind flexible, kostengünstige und einfach zu implementierende Robotiklösungen wie autonome mobile Roboter und kollaborative Roboter. Mobile Manipulatoren verbinden beide Robotersysteme miteinander. Das Wireless Power Kit von Wiferion ermöglicht induktives Laden für beide Systeme gleichzeitig.

Kollaborative Roboter (Cobots) gehören zu den am dynamischsten wachsenden Segmenten der Robotik. Im Gegensatz zu herkömmlichen Industrierobotern, die durch eine Schutzeinrichtung vom menschlichen Arbeitsplatz abgeschirmt werden müssen, sind sie für die sichere Zusammenarbeit mit Menschen konzipiert. Mobile Manipulatoren (MoMas) verbinden die Vorteile von Cobots mit denen von autonomen mobilen Robotern (AMR). Dabei wird ein Roboterarm auf einen AMR montiert. Mit MoMas lassen sich auch komplexere Handhabungs- und Transportaufgaben mit einem System automatisieren, ohne einen stationären Roboter und ein Transportsystem mit mehreren AMR installieren zu müssen. Dies macht diese Art von Robotern zu einer flexiblen Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen in Industrie, Logistik und anderen Bereichen. Für das Unternehmen bedeutet das: Der Investitionsbedarf sinkt, da nicht mehr für jeden Prozess ein eigener Roboter benötigt wird.

Automatisierung des Kleinteilehandlings

Der Markt für Mobile Manipulatoren ist in den letzten Jahren kontinuierlich gewachsen. Experten gehen davon aus, dass sich dieser Trend in den nächsten Jahren fortsetzen wird. Denn für die Automatisierung des Kleinteilehandlings bei kleinen und mittleren Serien rechnen sich komplexe Automatisierungslösungen in den meisten Fällen nicht. Ein wirtschaftlicher Betrieb der Systeme scheitert in der Praxis jedoch häufig an der Energieversorgung. Da ein MoMa zwei Systeme kombiniert, die ursprünglich getrennt entwickelt wurden, werden die beiden Technologien bei der Konstruktion oft nicht als ganzheitliches Konstrukt betrachtet. Insbesondere die Energieversorgung erweist sich als Schwachstelle. Da die Batterie nur für die Versorgung des AMR konzipiert ist, sinkt die Einsatzzeit des Systems rapide, wenn mit dem Roboterarm ein weiterer Stromfresser mitversorgt werden muss. Dies führt dazu, dass mit den bisher am Markt verfügbaren AMR und deren Batteriekapazität ein 24/7-Betrieb von MoMas kaum möglich ist. Um die Ausfallzeiten zu überbrücken, müssen zusätzliche Systeme angeschafft werden, die in den Ladepausen die Aufgaben übernehmen. Diese notwendige Überdimensionierung der MoMa-Flotte erschwert die Wirtschaftlichkeit solcher Systeme erheblich.

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Wireless Power Kit ermöglicht Komplettsystem aus AMR und Cobot

Es ist klar, dass die Energieversorgung von MoMas weitergedacht werden muss, wenn die Systeme den Massenmarkt erreichen sollen. Das Problem: In den AMR-Plattformen ist kaum Platz für zusätzliche Batterien, um die Betriebszeit zu verlängern. Eine Integration in bestehende AMR-Modelle ist schwierig. Eine Lösung hierfür ist das Wireless Power Kit, ein System aus intelligentem Ladegerät und intelligenten Batterien. Das Kit wird in den MoMa montiert und versorgt das Komplettsystem aus AMR und Cobot effizient mit ausreichend Energie für seine Aufgaben. Das Wireless Power Kit kann mit einer skalierbaren Anzahl von Batterien ausgestattet werden und verfügt über ein induktives Ladesystem. Je nach Energiebedarf kann es flexibel dimensioniert werden. Das Energiesystem versorgt sowohl einen 24-V- als auch einen 48-V-Roboterarm zuverlässig. Darüber hinaus ist es möglich, das Kit mit industrieüblichen DC/AC-Wandlern auszustatten, um jede Art von Industriestromversorgung mit 230 V AC (US 220/120 V) oder 400 V AC zur Verfügung zu stellen. Dies erweitert die Möglichkeiten von Handhabungslösungen, die mit dem AMR betrieben werden können, wenn z. B. ein Roboterarm nur über einen Wechselstromanschluss verfügt.

Induktives Laden ermöglicht 24/7-Dauerbetrieb

Neben einer höheren Energiedichte bietet das Wireless Power Kit ein induktives Schnellladesystem. Dadurch kann die Produktivität des MoMa um bis zu 32% gesteigert werden. Das kabellose Laden ermöglicht ein automatisiertes Zwischenladen des Manipulators an Pick- oder Arbeitsstationen. Beim sogenannten In-Process-Charging bleibt das Energielevel der Fahrzeugbatterie konstant. Eine vollständige Entladung der Batterie und die damit verbundenen langen Ladepausen entfallen. Der Ladevorgang erfolgt, während die Manipulatoren ihre Arbeit verrichten. Legt ein MoMa beispielsweise an einer Werkzeugmaschine neue Teile ein, wird er vollautomatisch und schnell geladen, solange der Arbeitsschritt dauert. An jeder weiteren Arbeitsstation wiederholt sich der Vorgang kontinuierlich. Selbst kürzeste Pausen von wenigen Sekunden können zur Energieversorgung genutzt werden. Damit ist erstmals ein 24/7-Dauerbetrieb von mobilen Manipulatoren möglich.

Handhabungsaufgaben in kritischen Reinraumumgebungen möglich

Im Gegensatz zu herkömmlichen Energielösungen mit Steck- oder Schleifverbindungen ist das induktive Batterieladesystem ein geschlossenes System ohne mechanische Kontakte. Es arbeitet ohne Verschleiss der Komponenten und gewährleistet somit einen wartungsfreien Dauerbetrieb. Da kein Abrieb an den Ladekontakten auftreten kann, können MoMas erstmals auch Handhabungsaufgaben in kritischen Reinraumumgebungen wie explosionsgeschützten Bereichen (EX), Pharmazie, Labor oder Halbleiter­produktion übernehmen. Aufgrund der hohen Positionierungstoleranz ist die werksseitige Navigationsgenauigkeit aller gängigen AMRs ausreichend, um die Positionierung des autonomen mobilen Roboters an der Ladestelle zu gewährleisten. Kurzschlüsse durch ungenaue Positionierung, wie sie bei Kontaktladegeräten auftreten, sind ausgeschlossen.

Bereits erfolgreich in der Anwendung: Omron setzt auf Wiferion

Das Wiferion-System bietet eine elegante Lösung, die MoMas wirtschaftlich macht. Darauf setzt unter anderem Omron, der bevorzugte Lösungsanbieter für Unternehmen, die schnell einen Weg finden müssen, von Menschen ausgeführte Materialtransportaufgaben zu automatisieren. Omron bietet alle Schlüsselkomponenten, aus denen ein MoMa besteht – den AMR, den Cobot, die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die sowohl den AMR als auch den Cobot steuert, sowie die verschiedenen Sensoren und Benutzerschnittstellen (HMIs), die je nach Anwendung am MoMa-System angebracht werden. Wiferion liefert die wichtige Zusatzkomponente: die Energieversorgung. Das Wiferion-System ermöglicht die kontaktlose Beladung, die Omrons Kunden in der Halbleiter- und Reinraumindustrie benötigen, und sorgt darüber hinaus für die erhöhte Betriebszeit, die in allen Produktions- und Lagereinrichtungen erforderlich ist.

Automatisierung in der Halbleiterfertigung

24/7-Produktion dank induktiver Ladetechnologie

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