Roboter und Cobots Linearrobotik neu gedacht

Robotik einfach besser machen – das versprechen die Gründer eines Start-Up auch dem Mittelständler. Dabei wollen sie hochgenaue Roboter und Cobots von ihren volumetrischen Beschränkungen befreien und ihre Reichweiten signifikant erhöhen. Digitalisierung inklusive.

Sie haben eine Vision: „Nimm einen Linrob“ soll es einmal heißen, wenn sich der Name am Markt etabliert hat. Linrob steht für das gleichnamige Unternehmen und Linearrobotik. Seit der Gründung 2019 im bayerischen Deggendorf, haben sich die beiden Geschäftsführer Andreas Köck und Rainer Lott eine Menge vorgenommen. Ihr Motto: „Wir wollen Robotik einfach besser machen.“ Dabei fußt ihre Gründungsidee auf jeweils 20 Jahren Erfahrung im High-End Werkzeugmaschinenbau mit zugehöriger High-End Messtechnik, wodurch sie dort zu der Erkenntnis kamen, dass Fräsmaschinen eigentlich Linearroboter sind.

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Aus ihrer Praxis kennen beide die Probleme der Industrie. „Wir haben uns gefragt, warum noch keiner vor uns auf die Idee kam, Linearroboter neu zu denken?“ Denn immer wieder würden Applikationen falsch angegangen, in denen einfach reflexhaft Knickarmroboter eingesetzt werden. Etwa bei automatisierten messtechnischen Anwendungen, beispielsweise, um Karosserieteile zu vermessen.

Um das zu verstehen, erläutert Andreas Köck zunächst das Grundprinzip der Linearrobotik: Ein Knickarmroboter hat sechs Gelenke und kann auf 100.000 verschiedene Arten von A nach B fahren. Je größer der Abstand zwischen den Gelenken ist, der Hebel also, desto größer wird der Winkelfehler, was in großen Anwendungen zu Abweichungen im Millimeterbereich führen kann. Das wird in der Praxis aufwändig mit zusätzlicher Messtechnik, etwa mit Photogrammetrie und Lasertrackern, ausgeglichen. Was erhebliche Kosten verursacht. Darum der Knackpunkt: Er ist nicht reproduzierbar. Anders gesagt, er ist über die Zeitschiene nicht wiederholbar genau genug.

Hier liegt der fundamentale Unterschied zwischen Knickarmroboter und Fräsmaschine. Ersterer muss eine Wiederholgenauigkeit um die 70 mal darstellen können, letztere 300.000 mal. Nun ist es keine Option, einfach eine Fräsmaschine für solche Anwendungen herzunehmen, weil das viel zu teuer wäre.

Mehr Möglichkeiten durch flexible Reichweite

„Deshalb haben wir die Technik aus dem Sondermaschinenbau runtergebrochen in ein Serienprodukt für kleine und mittelständische Unternehmen“, berichtet Rainer Lott. Dabei handelt es sich um einen Baukasten, aus dem sich die Achsen miteinander kombinieren lassen. Die 3-Achs-Linearroboter und Range Extender sind modular und flexibel erweiterbar und bieten eine absolute Positionierungssicherheit von 100 μm.

Die Grundachse des Range Extenders lässt sich auch nachträglich einfach fast unbegrenzt erweitern. So sind auch kleine Industrieroboter oder Cobots mit dem Linearroboter im dreidimensionalen Raum schnell an jedem beliebigen Punkt platzierbar und können präzise arbeiten. Sie können beispielsweise wesentlich einfacher große, komplexe Bauteile prüfen oder Innenräume, deren Zugang über geringe Querschnitte erfolgen muss.

Cobots dreidimensional groß machen

Cobots sind zwar selbst genau genug, haben aber nur eine geringe Reichweite von ca. 60 cm. „Hier greifen wir ein“, begeistert sich Rainer Lott und fügt an: „Wir sind mindestens so genau wie ein Cobot, können aber dessen Volumen, dessen Reichweite drastisch erweitern – ohne an Genauigkeit zu verlieren.“ Bedeutet: In der x-Achse fast beliebig lang, in der Höhe auf 4 m, im Ausleger bis 2 m.

Wiederholbare Ungenauigkeit per adaptiver Kompensation

Zu der Grunderkenntnis, dass der Linrob Linearroboter wiederholbar ist, kommt hinzu: Er ist auch wiederholbar ungenau. Das kommt beispielsweise vor, wenn ein Cobot, ein Messsystem, ein 3D-Druckkopf, ein Schweißgerät usw. die Alukonstruktion verbiegt. Hierfür haben die Spezialisten aus dem Bereich der Mess- und Bearbeitungsmaschinen ebenfalls ein dort etabliertes Verfahren mitgebracht. Sie bieten dafür eine Kompensation an, also eine rechnerische Korrektur dieser Fehler. So dass die gesamte Anlage im Bereich weniger hundertstel Millimeter Absolutgenauigkeit sein wird.

Doch sie gehen noch einen Schritt weiter: Diese Verbiegung kann sich wiederum ändern, wenn sich etwa in der Fertigungshalle die Temperatur ändert. „Das werden wir adaptiv kompensieren können – was so am Markt noch nicht verfügbar ist“, hebt Andreas Köck hervor.

Ein Linrob hilft bei steigender Produktvielfalt und kleineren Losgrößen

Auch Applikationen, die nicht so genau sein müssen, profitieren. Denn wenn ein Roboter zwar wiederholbar, aber nicht absolut genau ist, muss er geteacht werden. Ein aufwändiger Prozess bei angehaltener Produktion. Linrob kann dagegen den kompletten Prozess simulieren und aufspielen mit ein, zwei Referenzfahrten. Ein entscheidender Punkt bei steigender Produktvielfalt und kleineren Losgrößen.

Weiterer Vorteil: Weil die Achsen an Wände, Decken an Hilfskonstruktionen montiert werden können, lassen sich mit einem Cobot mehrere Maschinen bedienen. So sind Arbeitsabläufe realisierbar, die sonst nur mit mehreren Robotern machbar wären, und die wiederum immer wieder Leerlaufzeiten hätten.

Lieferfähig und Made in Germany

Ihren Entwicklergeist zeigen die Gründer von Linrob aber nicht nur im Design komplexer Maschinen. Auch der oft mit Linearrobotern einhergehende langwierige Bestellprozess und Aufbau soll besser und schneller werden. Deshalb erfolgt die gesamte Serienfertigung konsequent in Deutschland, um unabhängig von weltweiten Lieferengpässen zu sein. Der Kunde, ob Integrator, OEM oder Endkunde, kann sich das Produkt selbst mit einem Online-Konfigurator zusammenstellen und bekommt eine komplette Baugruppe innerhalb von wenigen Tagen geliefert. „Wir sind in 14 Tagen lieferfähig“ sagt Andreas Köck. Und: Die Linrob-Achse ist in wenigen Stunden aufgebaut und in Betrieb genommen.

Zukunftsfähig durch digitale Features

Digitalisierung und Automatisierung der Robotik ist ein weiteres Feld, das die Deggendorfer angehen. „Unsere Plug-and-Work-Integration und zusätzliche digitale Features erweitern die Einsatzmöglichkeiten um ein Vielfaches, ohne das Budget des Mittelstandes zu sprengen“, sagt Rainer Lott.

Das funktioniert, weil alle Systeme mit einer eigenen Steuerung ausgerüstet werden. Diese besitzt Schnittstellen, die unter anderem KI-gesteuerte Fehlerkompensation, Datenanalyse und Interoperabilität ermöglichen. Auf deren Basis lassen sich zudem weitere Robotiksysteme einbinden, was in Bezug auf weitere Anwendungsszenarien noch flexibler macht. Außerdem ist etwa per OPC-UA die Anbindung an eine Smart Factory realisierbar.

Safety: Sicher nach Norm

Um das Ganze rund zu machen, ermöglicht eine optionale Schnittstelle auch die Einbindung von Safety-Features. Denn die Mensch-Maschine-Interaktion ist gerade in der Kollaboration mit Cobots ein wichtiger Aspekt, dem Linrob mit dem „Safety Integrated“-Ansatz begegnet. Andreas Köck: „Wir können mit unserem System CE-konform, Safety-konform nach allen gängigen Richtlinien und Safety-Protokollen, einen wirklichen ‚gelben Käfig‘ erzeugen. Etwa mit einem Sicherheits-Laserscanner, der auf der Achse mitfährt. Dadurch wird die Gesamtanlage sicher.“

Sogar signalisieren lässt sich das über LED-Leisten, die in die Profile eingebaut sind. Diese sind zudem für weitere Anwendungen einsetzbar, weil sie frei programmierbar sind. Zum Beispiel, um den Programmfortschritt im Querausleger sichtbar zu machen.

Wir bieten dem Mittelständler damit jetzt Technik aus der Großindustrie – plug and work zu erschwinglichen Preisen.

Digitale Services

Nicht zuletzt haben die beiden Unternehmer zusätzliche digitale Services von Beginn an mitgedacht: Dazu gehören neben einem Online-Konfigurator und einem digitalen Remote-Service auch eine KI-gesteuerte Predictive Maintenance, die etwaige Störungen schon vorhersieht, bevor sie entstehen. Damit sollen die Linearroboter für den Anwender noch besser nutzbar werden. So können sie einen QR-Code, der an jeder Maschine angebracht ist, scannen und mittels einer AR-App direkt mit dem Servicepersonal Kontakt aufnehmen. „Nach unserer langjährigen Erfahrung lassen sich 80 bis 90 Prozent aller Probleme über Fernwartung lösen“, prognostiziert Rainer Lott. „Weil für jede Maschine ein Digitaler Zwilling hinterlegt ist, haben wir alle Informationen parat, die sofort verfügbar sind. Wobei also überschaubare Kostenaufwände entstehen“, ergänzt Andreas Köck.

Integration in wenigen Tagen

Als Ausblick erzählen die Geschäftsführer, dass sie mit ihren aktuell 22 Mitarbeitern (geplant sind für nächstes Jahr rund 40) daran arbeiten, so schnell wie möglich die Schnittstellen zu allen namhaften Cobot-Herstellern zu installieren. Damit lässt sich dann eine Gesamtanlage in wenigen Tagen umsetzen.

Kurz vor Abschluss befindet sich beispielsweise bereits die UR+ Zertifizierung, also der Zugang zum Eco-System von Universal Robots. Das heißt, der Linrob wird aus dem Teach-Panel von UR heraus direkt programmierbar sein. Wobei es für den Anwender dann keinen Unterschied macht, ob er die sechs Achsen von UR verfährt oder die Achsen von Linrob.

Zudem wollen die Unternehmer im nächsten Jahr auch in den USA und Asien in den Markt gehen, um dort die Lieferzeiten abzukürzen. Das sehen sie mit ihrer skalierbaren Fertigung ganz unkompliziert, „denn sie ist extrem schlank, vereinfacht durch wenige Bauteile, die wir zu Baugruppen zusammenfügen“, so Rainer Lott. „Also, alles was wir tun, von der Bestellung über die Anlieferung, Aufbau, Inbetriebnahme, bis zur Programmierung ist prinzipiell genauso einfach, wie einen Cobot zu kaufen, ergänzt Andreas Köck abschließend.

Der Linrob Range Extender, der jetzt auf den Markt kommt, soll aber erst der Anfang sein. „In Zukunft wird die Industriebranche noch viel von Linrob hören“, sind sich beide Geschäftsführer sicher.

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