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Les robots compacts de la gamme KR Agilus de Kuka allient précision, agilité et rapidité. Ces systèmes de manutention agiles à cinq et six axes bénéficient de temps de cycle courts et d’une grande stabilité, notamment pour les tâches de manipulation. Les servomoteurs synchrones de la gamme AKM de Kollmorgen jouent un rôle essentiel dans la dynamique et la précision de ces robots. En travaillant de concert sur la conception, les deux entreprises ont pu réduire le volume d’installation des moteurs par rapport aux modèles standard, mettre en oeuvre des applications spécifiques aux robots et optimiser l’ensemble de la chaîne logistique.

Avec leur plage de charges nominales, les modèles de la gamme KR Agilus atteignent des niveaux de performances inédits en matière de vitesse, de temps de cycle et d’alimentation. Ils peuvent même gérer des tâches inhabituelles en position d’installation normale et couverte. Kollmorgen a mis au point des moteurs sur mesure en adaptant des modèles de la série de servomoteurs AKM standard, sans altérer leurs performances ni leur qualité.Polyvalents et rapides, les robots de la gamme KR Agilus sont particulièrement adaptés aux applications industrielles généralistes. Pesant 51 kg, le modèle simple peut supporter des charges de 6 kg. Ces robots compacts sont donc idéaux pour l’automatisation des processus des industries de l’emballage, de l’électronique, de l’agro-alimentaire et des produits pharmaceutiques.

« Nous avons contribué de manière importante à raccourcir les temps de cycle et à améliorer la précision en adaptant nos servomoteurs de la gamme AKM aux besoins précis de Kuka », explique Theo Loy, directeur commercial chez Kollmorgen.

Le partenaire d’ingénierie a adapté la conception des servomoteurs synchrones pour les ajuster parfaitement aux articulations des robots KR Agilus. « Cela nous a également permis d’améliorer la productivité du moteur, qui était déjà élevée à l’origine. »

Revenant sur les débuts du partenariat entre les deux entreprises, M. Loy raconte : « Pour son projet de développement de nouveaux robots compacts, Kuka recherchait un fabricant capable de lui fournir des moteurs hautement productifs sur mesure. Le rapport couple/volume a joué un rôle déterminant en notre faveur. Sur ce plan, les servomoteurs AKM sont tout simplement imbattables. »

Le projet a rapidement évolué vers une initiative d’ingénierie conjointe et collaborative. L’objectif consistait à réaliser des améliorations des performances et des adaptations d’assemblage structurelles sur mesure, tout en conservant les avantages de la production industrielle en série.

«  Même si les critères de Kuka ne pouvaient pas être remplis avec des moteurs standard, nous ne voulions pas lancer de projet de développement à grande échelle, compte tenu de tous les risques que comporte ce genre d’initiatives. »Kollmorgen a préféré opter pour une optimisation de moteurs standard, auxquels des modifications ont été apportées de manière maîtrisée.

« La standardisation, la disponibilité et la qualité sont des facteurs essentiels. »En réalisant des adaptations sur mesure (protection des câbles, modification des coussinets, configurations de connecteurs spécifiques à Kuka ou orifices spéciaux sur l’arbre de sortie), le fabricant de moteurs a pu conserver en toute sécurité la majorité de sa standardisation. Toutefois, une telle initiative était-elle viable en cas de refonte totale de la géométrie de conception ?

À la force du poignet

Le problème s’est en effet posé avec le plus petit servomoteur de la gamme AKM de Kollmorgen. Déjà très petit à l’origine, il devait encore être rétréci pour se loger dans l’articulation du poignet du robot. Le processus d’ingénierie conjointe a commencé avec les modèles 3D et les contours extérieurs, et s’est achevé par une utilisation de données de conception détaillées. Désormais, seul l’intérieur du moteur AKM1 du robot KR Agilus est identique à son homologue de la gamme standard. En outre, le spécialiste des systèmes d’entraînement et du contrôle des mouvements fabrique les moteurs pour la fonderie de robots basée à Augsbourg dans des cellules de production optimisées, avec des processus d’essai et des procédures de contrôle qualité personnalisés, en utilisant des emballages spéciaux pour le transport des moteurs directement depuis la chaîne de montage jusqu’au site de Kuka. Pour compléter le système de gestion de la qualité, la filiale de Kollmorgen basée à Brno, en République tchèque, a réalisé une analyse des modes de défaillance et de leurs effets (AMDE) pour les deux processus coordonnés.

 L’ingénierie dans un but commun

Kollmorgen intègre l’optimisation de la chaîne logistique à sa stratégie visant à concevoir des solutions d’entraînement fournissant les performances requises et parfaitement adaptées à la gestion de la chaîne logistique du client. Pour faciliter la tâche du client dans le cadre du projet Kuka, Kollmorgen s’est aussi appuyé sur l’expertise d’ingénierie de ses propres fournisseurs, par exemple pour l’adaptation du frein du moteur. « Il sert à la fois de frein d’arrêt et de frein d’urgence », précise M. Loy, grâce à quoi le KR Agilus est le seul robot de sa catégorie doté de la fonctionnalité de sécurité exclusive de Kuka. Cela simplifie considérablement les interactions entre l’opérateur et le robot. « Pour cette application précise, nous avons trouvé la solution adéquate en coopérant avec notre fournisseur de freins. Ce qui compte au final, c’est de trouver la meilleure solution pour la tâche donnée », ajoute M. Loy.

 Servomoteurs AKM : accélération élevée avec un seul câble

La gamme de servomoteurs Kollmorgen AKM à aimant permanent, dotés d’un pouvoir d’accélération élevé, est proposée dans 28 combinaisons de boîtiers et de montages différentes, afin de faciliter la conception de machines compactes. Ces modèles bénéficient également d’une faible consommation d’énergie, d’une précision de contrôle extrêmement élevée et d’une importante disponibilité, et sont compatibles avec toutes les tensions d’alimentation courantes grâce à des enroulements de stator spécialement adaptés.

Pour une configuration réellement individualisée des servomoteurs synchrones, Kollmorgen propose une gamme modulaire de formats et de valeurs de puissance, ainsi que d’autres options de spécialisation. Grâce à cela, plus de 500 000 configurations différentes de moteur à aimant permanent sont possibles au sein de la gamme AKM, grâce à des composants standard éprouvés. En outre, le système de connexion ne nécessite qu’un seul câble entre le moteur et le contrôleur. Cette connexion comporte des avantages pour l’ensemble de la chaîne de valeur du secteur du génie mécanique. Ainsi, la transmission physique du signal du codeur du moteur AKM via le câble du moteur supprime le besoin d’une interface. Cela représente une économie concrète grâce à la suppression d’un câble et de deux connecteurs, ce qui entraîne à son tour le raccourcissement du délai d’installation et la réduction de l’espace nécessaire au câblage.

heo Loy : « La standardisation, la disponibilité et la qualité sont des facteurs essentiels. C’est la raison pour laquelle nous avons préféré apporter des adaptations maîtrisées à des moteurs standard afin de les optimiser. Nous voulions surtout éviter de lancer un nouveau projet de développement, qui comporte toujours une part de risque. »

Les robots compacts dotés d’un entraînement à servomoteur Kollmorgen sont particulièrement doués pour les tâches de manipulation.

Grâce à des freins spéciaux sur tous leurs axes, les robots compacts Kuka garantissent d’excellentes performances dans toutes les positions. Kollmorgen a trouvé la solution adéquate en coopération avec son fournisseur de freins.

Les dimensions des moteurs AKM ont été considérablement réduites pour kuka.