Lastenroboter: Mehr Mobilität durch Planetengetriebe

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Die Neuentwicklung CMR des französischen Robotik-Start-ups Jnov Tech ist ein wahres Kraftpaket: Mehrere Tonnen Ladegewicht werden von nur zwei kleinen Rädern bewegt. Voraussetzung für diese enorme Belastbarkeit schaffen nicht zuletzt anwendungsspezifische Planetengetriebe des deutschen Herstellers Neugart.

Noch Fahrerloses Transportfahrzeug? Oder schon Transportsystem? Oder etwas ganz Anderes? Ein Lastenroboter? – Der CMR (Collaborative Mobile Robot) des französischen Robotik-Start-ups Jnov Tech ist so neuartig, dass er sich klassischen Zuordnungen entzieht. Die Erfinder sprechen von „vernetzt und kooperativ arbeitenden Fahrzeugen zum flexiblen Transport auch komplexer Lasten“. Tatsache ist jedenfalls: Die nur etwa langspielplattengroßen Module, die auf den ersten Blick wie etwas zu groß geratene Saugroboter aussehen, können Lasten von bis zu acht Tonnen bewegen.

Innovativer Lastenroboter

Und nicht nur das: Es arbeiten immer mehrere einzelne CMR-Fahrzeuge kollektiv zusammen, um im Verbund große, komplexe Lasten zu bewegen. Sie sind in vier Baugrößen und in vier Leistungsklassen mit maximalen Traglasten zwischen einer und acht Tonnen verfügbar. Bis zu vier Fahrzeuge können gemeinsam eine Last transportieren. Schaltet man also vier CMRs zusammen, ergibt sich eine Gesamt-Traglast von bis zu 32 Tonnen.

Eine Million Euro im ersten Jahr der Markteinführung

Jnov Tech mit Sitz in Toulouse wurde erst 2018 gegründet und beschäftigt heute zehn Mitarbeiter bei einem Umsatz von einer Million Euro im ersten Jahr der Markteinführung. Die Philosophie der noch jungen Firma beschreibt Gründer und Geschäftsführer Nicolas Dupeyron so: „Wir sind ein wachsendes Unternehmen in der Roboterindustrie, das innovative Lösungen für den Materialtransport entwickelt. Unsere Produkte sind so konzipiert, dass sie den Menschen nicht ersetzen, sondern unterstützen und seine Arbeitsbedingungen und Sicherheit verbessern, damit er sich hochwertigeren Aufgaben widmen kann.“

2021 wurden die ersten CMR-Fahrzeuge ausgeliefert. Das komplett selbstentwickelte System setzt sich seitdem zunehmend am Markt durch, vor allem in den Hauptbranchen Luft- und Raumfahrt, Energie, Maschinenbau und Automobilindustrie. Geschäftsführer Dupeyron erklärt sich diesen Erfolg so: „Die CMRs eröffnen einen neuen Weg bei den Umschlagarbeiten. Sie sind in der Lage, in einer Teamformation zu arbeiten, wie es bisher nur Menschen tun. Die Roboter nutzen ein draht­loses, sicheres und zuverlässiges Kommunikationssystem. Sie werden von nur einem Bediener über eine Fernsteuerung gesteuert, die eine multidirektionale und präzise Bewegung der Flotte ermöglicht.“ In Zukunft werden die CMRs dann auch frei im Lager navigieren und dabei den kollaborativen Kontakt mit Personen erlauben.

Drehen und Wenden auf engstem Raum

Im Vergleich zu anderen Transportmethoden wie Kran, Luftkissen oder Gabelstapler ergeben sich daraus vielfältige Vorteile: Vor allem ist das System ultraflexibel, wie es die vernetzten Abläufe in Industrie-4.0-Szenarien erfordern. Die einzelnen CMRs können sich an jede Last anpassen, ohne dass es eine Begrenzung der Abmessungen gibt. Außerdem sind sie extrem manövrierfähig, denn sie können sich und ihre Last in alle Richtungen auf engstem Raum bewegen – und das auf allen ebenen Untergründen wie Asphalt oder Beton. Dabei ist eine hohe Positioniergenauigkeit von weniger als einem Millimeter gewährleistet. Aber auch als einfache Handhabungsgeräte lassen sich die CMRs einsetzen. Und nicht zuletzt arbeitet das System durch eine sanfte Bewegungssteuerung und weitere Safety-Features sehr sicher.

Jedes CMR läuft auf zwei größeren Antriebsrädern und auf zwei kleineren, rundum multidirektional beweglichen Rollen. Pro Antriebsrad kommt je ein Getriebe zum Einsatz, pro Fahrzeug sind es also zwei. Diese müssen – wie auch bei anderen Fahrerlosen Transportfahrzeugen (Automated Guided Vehicles; AGVs) – ganz eigene, hohe Anforderungen an Konstruktion und Mechanik erfüllen: Da das Getriebe direkt im Rad sitzt, wirkt je nach Fahrwerksprinzip das gesamte Gewicht aus Fahrzeug und Zuladung direkt auf die Abtriebslager des Getriebes. Die Folge sind hohe Radiallasten. Darüber hinaus erfordern die naturgemäß engen Platzverhältnisse im Fahrzeug eine besonders kompakte, platzsparende Bauform des Getriebes.

Diese besonderen Anforderungen lassen sich hervorragend mit Planetengetrieben erfüllen, da diese Zuverlässigkeit und Effizienz auf kleinem Raum verbinden: Der Getriebetyp zeichnet sich durch einen sehr hohen Wirkungsgrad aus. Dadurch verringert sich die Wärmeentwicklung, und die Effizienz des Fahrzeugs steigt. Mit der Baureihe NGV hat Neugart ein Planetengetriebemodell im Portfolio, das mit seinen Produktmerkmalen ganz gezielt auf den Einsatz in AGVs zugeschnitten ist. Eine zentrale Rolle spielen dabei die Lager: Sie sind so ausgeführt und platziert, dass sie am Abtrieb hohe Radiallasten erlauben.

So stand das NGV zunächst auch als mögliche Lösung im Raum, als Jnov Tech auf der Suche nach einem geeignete Getriebe für den Lastenroboter Anfang 2020 erstmals auf Neugart zukam. Zu diesem Zeitpunkt war bereits die generelle Entscheidung für ein Planetengetriebe gefallen. Versuche hatten gezeigt, dass diese Bauform im konkreten Anwendungsfall kostengünstiger und leistungsfähiger ist als zum Beispiel ein Well- oder Zykloid-Getriebe. „Wir haben zuvor ein Scoring mit vielen Kriterien wie Preisniveau, Kompaktheit, Leistung, Support, Qualität, etc. für über zehn Lieferanten durchgeführt, und Neugart kam in die engere Wahl“, blickt Nicolas Dupeyron zurück.

Mit wenigen Klicks waren dank des Neugart-Konfigurationstools Tec Data Finder alle relevanten technischen Daten und 3D-Modelle zur Hand. Erste Produktmuster waren wenige Wochen später verfügbar und für Praxisversuche einsatzbereit. Dabei stellte sich heraus, dass die besonderen technischen Ansprüche in Bezug auf eine sehr kompakte Bauform mit dem NGV-Standardmodell nicht 100-prozentig zu erfüllen waren.

Lastenroboter: Motor wurde ohne Adapter ans Getriebe gebaut

Gefragt war also eine speziell auf das Layout der CMRs zugeschnittene Modifizierung des Getriebes. Dabei wurde der Motor ohne Adapter direkt an das Getriebe gebaut (Motor-Direkt-Anbau; MDA). Durch den Wegfall des Motoradapters ließ sich die Baulänge entsprechend reduzieren. Zudem wurde das Lagerungskonzept so geändert, dass das Getriebe noch weiter im Radkörper platziert werden konnte. Dadurch steht mehr Raum im Fahrzeug zur Verfügung, um die eingebaute Hebevorrichtung und die Batterie optimal unterzubringen.

Die Verzahnungsteile des Standardgetriebes wurden beibehalten und mussten nicht neu ausgelegt werden. Somit waren die Anpassungen schnell und kosteneffizient umzusetzen. Neugart lieferte alle nötigen technischen Informationen und Zeichnung zur Motor-Getriebe-Schnittstelle, zur Dichtung und zum Montageprozess für den MDA, sodass die motorseitige Anpassung problemlos umgesetzt werden konnte.

In nur elf Monaten hat Jnov Tech das CMR, den Lastenroboter, zur Marktreife gebracht. Zu dieser extrem kurzen Entwicklungszeit trug auch die enge Zusammenarbeit der Konstrukteure mit den Experten der französischen Niederlassung Neugart France S.A.S. bei, die der Vertriebsleiter Ahmed Ben Haj Taieb so beschreibt: „Mit Jnov Tech haben wir eine exzellente Kooperation.“

Fast nebenbei fiel die Entscheidung für ein weiteres Getriebe, nämlich für die Hebevorrichtung der Fahrzeuge. Die ideale Lösung war hier ein Standardgetriebe aus der ebenso zuverlässigen wie kostengünstigen Economy-Baureihe von Neugart.

Und die gemeinsame Reise in Sachen Lastenroboter ist noch nicht zu Ende, so die Einschätzung von Geschäftsführer Dupeyron: „Die Teams von Neugart haben aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit immer die beste Lösung für unsere Bedürfnisse gefunden. Wir sind zuversichtlich, dass Neugart auch in Zukunft das beste Unternehmen sein wird, um uns bei der Entwicklung von Jnov Tech zu unterstützen.“

Der Autor Marcel Geurts ist Produktmanager bei Neugart.

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