Suchen

KUKA machts vor Offensive für Effizienz und Nachhaltigkeit

| Redakteur: Silvano Böni

Der Energieverbrauch von Robotern spielte jahrzehntelang keine Rolle. Heute ist alles anders: Die Themen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit bestimmen seit geraumer Zeit massgeblich die Robotikentwicklung. Mitten dabei: die KUKA Roboter GmbH. Sie engagiert sich als Mitglied der Blue-Competence-Initiative des VDMA für nachhaltige Lösungen in der Industrie und Produktion.

Firmen zum Thema

Roboterhersteller sind gehalten, durch neue Technologien und Fortschritte in den Disziplinen Leichtbau, Antriebstechnik, Programmierung und Steuerungstechnik den Energieverbrauch zu reduzieren und einen nachhaltigen Betrieb der Maschinen zu gewährleisten.
Roboterhersteller sind gehalten, durch neue Technologien und Fortschritte in den Disziplinen Leichtbau, Antriebstechnik, Programmierung und Steuerungstechnik den Energieverbrauch zu reduzieren und einen nachhaltigen Betrieb der Maschinen zu gewährleisten.
(Bild: KUKA)

Die weltweite CO2-Debatte, Nachhaltigkeitsbestrebungen führender Industrieunternehmen, ein mit der ISO 50001 restriktiveres Energiemanagement sowie permanent steigende Strompreise rücken die Ökologiethematik heute zunehmend in den Fokus. Roboterhersteller sind gehalten, durch neue Technologien und Fortschritte in den Disziplinen Leichtbau, Antriebstechnik, Programmierung und Steuerungstechnik den Energieverbrauch zu reduzieren und einen nachhaltigen Betrieb der Maschinen zu gewährleisten.

Auf diesem Weg hat die KUKA Roboter GmbH bereits einige Hürden genommen. Die Augsburger konnten wegweisende Entwicklungen initiieren und haben heute ein komplettes Produktspektrum an Sechsachsern im Programm, die allesamt für ihren besonnenen Umgang mit Energie bekannt sind. Der durchschnittliche Energieverbrauch der Maschinen liegt je nach Traglastklasse zwischen 1 und 3 kWh und damit gerade einmal auf dem Niveau so mancher Haushaltsgeräte.

Bildergalerie

Ganzheitliche Massnahmen

Die bereits erzielten Fortschritte erläutert Dipl.-Ing. Peter Klüger von der strategischen Produktentwicklung bei KUKA Roboter am Beispiel der Robotergeneration KR Quantec und der innovativen Steuerung KR C4: «Durch gezielten Einsatz energieeffizienter Technologien ist es gelungen, sowohl in der Bewegung als auch im Standby-Betrieb eine signifikante Reduzierung der Energieaufnahme zu erreichen. In der reinen Produktionsbewegung verbrauchen die Sechsachser rund 30 Prozent weniger Energie als das Vorgängermodell. Beim Betriebszustand ‹Warten in der Regelung› fällt das durch Verkürzung der Bremseneinfallzeit erreichte Einsparpotenzial mit 60 Prozent sogar noch höher aus.»

Um diese signifikanten Verbesserungen zu realisieren, setzt KUKA auf ein komplettes Massnahmenpaket. Dabei stand das Thema Leichtbau nach dem Motto «weniger Masse gleich weniger Energie» ganz oben im Pflichtenheft. Durch eine gezielte Materialauswahl und -auslegung liess sich das Eigengewicht der Robotermechanik um über zwölf Prozent reduzieren. Darüber hinaus tragen hochwertige Getriebe mit sehr niedrigen Reibungsverlusten und energieeffiziente Motoren zu den hervorragenden Verbrauchswerten bei. Zusätzlich garantiert eine energieoptimierte Antriebstechnik mit optimaler Abstimmung von Umrichtern und Motoren den Betrieb der Robotersysteme im Verbrauchsoptimum. Zusammen mit einer intelligenten Bahnplanung und neuen, verbrauchsoptimierten Fahrbefehlen liess sich letztendlich die Reduzierung des Energieverbrauchs in Bewegung von rund 30 Prozent realisieren.

Produktions- und Stillstandszeiten im Fokus

Doch allein die Konzentration auf den Energieverbrauch in Arbeit ist bei weitem nicht ausreichend. Warum zeigt eine Analyse von Bewegungs- und Stillstandzeiten der Roboter im Karosseriebau: Nur zu 26 Prozent der Zeit ist der Roboter in Bewegung, die restliche Zeit steht er. Was diese Erkenntnisse für die Optimierungsbestrebungen der Energieeffizienz bedeuten, bringt Peter Klüger auf den Punkt: «Weil sich der Roboter zu 74 Prozent der Zeit in Warte- oder Stillstandspositionen befindet, dürfen wir den Fokus für den energieeffizienten Betrieb natürlich nicht nur auf die Produktivbewegung richten, sondern müssen gezielt die Einsparpotenziale in den nicht produktiven Phasen erschliessen.»

Durch ein konsequentes Energiemanagement ist es KUKA gelungen, eine beachtliche Minimierung der Energieaufnahme in den Stillstandszeiten zu erreichen. In den unterschiedlich definierten Standby-Modi liegen die Einsparungen zwischen 15 und 80 Prozent. Die erzielten Energieeinsparungen beruhen unter anderem auf PROFI­energy, einem Feature, das Funktionen und Mechanismen für Profinet zur Verfügung stellt, die eine energieeffiziente Produktion ermöglichen sollen. Unglaublich, aber wahr: Die neue Robotersteuerung verbraucht je nach Standby-Betriebszustand nur zwischen 30 und 200 Watt.

(ID:42775525)