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Robotik

Igus ermöglicht wirtschaftlichen Einstieg in die Robotik

| Redakteur: Ute Drescher

Ein professioneller Roboterarm für 3.500 €? Oder ein Delta Roboter für 5.000€? Möglich machen sollen es Low-Cost-Automation-Produkte.

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Robolink bei der Gurkenernte: Der Prototyp des Dual-Arm-Robotersystems bei ersten Feldtests.
Robolink bei der Gurkenernte: Der Prototyp des Dual-Arm-Robotersystems bei ersten Feldtests.
(Bild: Fraunhofer Institut)

Viele Gurkenbauer stehen vor einem Dilemma: Es finden sich immer weniger Erntehelfer. Denn die Arbeit ist kräftezehrend. Helfer liegen bäuchlings auf einer Tragfläche hinter einem Fahrzeug, oft stundenlang. Deshalb drohen den Bauern Ernteeinbußen, die existenzbedrohend werden können. Eine Automatisierung könnte die Lösung bedeuten. Doch besonders für kleine Betriebe sind professionelle Gurkenerntemaschinen einfach zu teuer. Was also tun?

Derzeit testet und entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) genau für diesen Einsatz einen Leichtbau-Ernteroboter, der wesentlich minimalistischer und kostengünstiger ist.

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Die Ingenieure nutzen hierfür Robolink D, ein Baukastensystem des Motion-Plastics-Spezialisten Igus. Es umfasst verschiedene Gelenke, Getriebe, Motoren, Steuerungen und Verbindungselemente, mit denen sich kostengünstige Automationslösungen bauen lassen. Die Gelenke, die beweglichen Verbindungsstücke zwischen den Verbindungsblechen eines Roboterarms, sind mit Direktantrieb und Schrittantrieb betrieben, wahlweise über ein Schnecken- oder Wellgetriebe. Der Motor ist direkt an der Achse montiert.

Roboter-Komponenten aus Kunststoff günstiger als aus Metall

„Da bei allen beweglichen Teilen Hochleistungskunststoffe zum Einsatz kommen, sind die Roboterkomponenten deutlich günstiger als Pendants aus Metall. Ein Fünf-Achs-Roboter der Serie Robolink D kostet ohne Steuerung rund 3.500 €, weit weniger als klassische industrielle Roboterarme“, erklärt Produktmanager Martin Raak. „KMU können monotone Aufgaben mit überschaubarem Investment automatisieren, Mitarbeiter für sinnvollere Aufgaben einsetzen und so den steigenden Produktionsdruck etwas lindern.“

Und nicht nur für diese Automatisierung kann das Baukastensystem eine Lösung sein: Igus hat einen Roboterarm für die eigene Montage gebaut. Ausgestattet mit einem Hub-Saug-Greifer, bringt er bei der Konfektionierung von Energieketten die Kettenglieder in die richtige Position.

Low-Cost-Robotik ist nicht das ursprüngliche Geschäftsfeld von Igus. Das familiengeführte Unternehmen mit weltweit 3.800 Mitarbeitern, gegründet 1964, ist der führende Hersteller von Energiekettensystemen und Polymergleitlagern. Doch nach und nach wurde dem Unternehmen bewusst, dass die hauseigenen Hochleistungskunststoffe das Zeug dazu haben, in der Low-Cost-Robotik Fuß zu fassen.

Robotik-Lösung schnell online konfigurieren

Das Unternehmen setzt dabei nicht nur auf den Preis, sondern auch auf schnelle Konfigurierbarkeit und Bestellung. Kunden können die Komponenten online mit dem Robolink-Designer zusammenstellen. Das Online-Tool bietet eine intuitive Oberfläche, mit dem sich der gewünschte Robolink-Gelenkarm nach eigenen Vorstellungen konstruieren lässt – von der ersten Achse bis hin zum individuellen Werkzeug.

Einfacher Start in die Industrierobotik

Igus bietet auch ein Komplettsystem namens Robolink DCi an, bei dem die Steuerung für vier- oder fünfachsige Robolink-D-Roboterarme in den Fuß des Systems integriert ist. Die Lösung ist sehr kompakt, da ein Schaltschrank überflüssig ist. Die Steuerungssoftware stammt vom Partnerunternehmen Commonplace Robotics. Die Software ist intuitiv verständlich, Bewegungsabläufe des Roboterarms lassen sich auf einem Touchdisplay mit wenigen Handgriffen in einer 3D-Umgebung simulieren und festlegen. Weitere Komponenten wie Bildverarbeitungssysteme lassen sich über Plugins einbinden.

„Mit dem Stand-Alone-System Robolink DCi gelingt der schnelle und wirtschaftliche Start in die Industrieautomatisierung. Möglich sind Pick-and-Place-Anwendungen in der Kommissionierung, Zuführung, Qualitätssicherung sowie einfache Montageaufgaben“, erklärt Raak. Der Roboter kann beispielsweise bis zu ein Kilogramm schwere Bauteile hochheben und mit einer Genauigkeit von +- 0,5 mm positionieren. Die Investitionskosten betragen einen Bruchteil der Kosten, die für klassische Pick-and-Place-Roboter anfallen. „Das komplette Paket ist für weniger als 5.000 € erhältlich“, betont Martin Raak.

Große Industrieplayer sind längst in der Automation ihrer Fabriken angekommen. Sie setzen etwa auf teure Pick-and-Place-Industrieroboter, die Elektrobauteile von einem Förderband aufs nächste heben, und zwar so schnell, dass ihre Bewegung mit dem Auge kaum zu verfolgen ist. Für KMU bietet Igus auch die Möglichkeit mit Low-Cost-Robotics Prozesse zu automatisieren und so dem wachsenden Wettbewerbsdruck Stand zu halten. Mit dem neuem Delta Roboter des Motion-Plastics-Spezialisten können Mittelständler jetzt auf einen fertigen Pick-and-Place-Roboter mit Parallelkinematik und drei Achsen zurückgreifen.

Roboter-Bausatz für weniger als 5.000 €

„Der Bausatz selbst kostet weniger als 5.000 €. Dazu kommen dann noch Kosten für den Schaltschrank und die Integration, die vom Kunden übernommen wird. „Es entstehen somit Gesamtkosten von 10.000 bis 15.000 Euro – also deutlich weniger als übliche Delta-Kinematiken, die mit mehreren zehntausend Euro zu Buche schlagen können“, erklärt Stefan Niermann, Geschäftsleiter der Linear- und Antriebstechnik bei der Igus GmbH. „Dank der erhöhten Effizienz bei einfachen Montagearbeiten, in der Prüftechnik- und bei Pick-and-Place-Aufgaben amortisieren sich die Kosten in der Regel spätestens nach einem halben Jahr.“

Der rund 18 kg leichte Delta Roboter kann bis zu ein Kilogramm schwere Bauteile von A nach B heben, erreicht eine Pickrate von 60 Teilen pro Minute, eine Präzision von +- 0,5 mm und eine Lebensdauer von rund 15 Millionen Zyklen mit 0,5 kg Payload. Verbaut sind ZLW-Zahnriemenachsen und NEMA-Schrittmotoren der Serie Drylin sowie schmiermittelfreie Koppelstangen und Doppelgelenklager der Serie Igubal. Als Steuerung können Anwender die webbasierte Motorsteuerung Dryve D1 nutzen und mit ihrer übergeordneten Steuerung verbinden. Lieferbar ist der neue Delta Roboter je nach Kundenwunsch innerhalb von 24 Stunden – als vormontierter Bausatz in einer Box oder einbaufertig in einem Transportrahmen.

Igus investiert in Weiterentwicklung

Der Phantasie der Robotik-Konstrukteure sind immer weniger Grenzen gesetzt, denn Igus investiert in die Weiterentwicklung des Portfolios. Frisch in der Entwicklung befindet sich derzeit die Serie Apiro. Sie umfasst drei schmiermittelfreie Schneckengetriebe mit entkoppeltem Motor für Standardbewegungen, invertierte Bewegungen und Linearbewegungen. Die Getriebe bestehen aus hochwertigen Tribopolymeren mit Festschmierstoffen, sind korrosionsfrei, chemikalienresistent, leicht, langlebig und sorgen für hohe Stabilität. Die Verbindung der Gelenke erfolgt bei der Apiro-Serie über ein Multifunktionsprofil aus Aluminium. Verschiedene Getriebe lassen sich seriell miteinander koppeln, Gelenke parallel verknüpfen. Dadurch ergeben sich unzählige Kombinationsmöglichkeiten für verschiedenste Anwendungen. Die Apiro Serie eignet sich beispielsweise für den Bau von Transport- und Handlingsystemen, von SCARA- oder Portalrobotern und Angusspickern zur Entnahme von Produkten aus Spritzgussmaschinen.

Ebenfalls neu in der Entwicklung ist eine Einzelkomponente namens Rebel, ein Polymer-Gelenk. Es kommen erstmals keine Schrittmotoren zum Einsatz, sondern bürstenlose Gleichstrommotoren (BLCD-Motoren). Die bürstenlosen Motoren sind kompakt und leicht genug, um direkt im Wellgetriebe Platz zu finden. Die Steuerungstechnik ist in die Achsen eingebaut, Leitungen lassen sich dank Hohlräumen als BUS-System durch den Roboterarm führen. Als Lagerung kommen Kunststoffkugellager der Serie Xiros zum Einsatz, die einen wartungsfreien Trockenlauf ganz ohne Schmiermittel ermöglichen.

Und für wen ist Rebel interessant? Unter anderem für die Konstrukteure von Servicerobotern, die in naher Zukunft beispielsweise die Spülmaschine ausräumen könnten. Mit den Gelenken ließen sich leichte, kompakte und kostengünstige 6-Achs-Roboterarme bauen, die weder Schaltschrank noch Schmierung benötigen. „Unsere Vision ist es, einen 6-Achs-Serviceroboter für einen Preis von 1.000 € ohne Steuerung beziehungsweise für maximal 5.000 € mit integrierter Steuerung anbieten können“, sagt Raak.

BUCHTIPPDas Buch „Industrieroboter“ ist ein Handbuch für KMU mit Tipps und Tricks zum Thema Robotereinsatz. Es werden die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik vermittelt und Methoden erläutert, wie bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch Robotereinsatz automatisieren lässt.

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