Kinematische Komplettlösung Mechatronik sorgt für Wettbewerbsvorteile

Autor / Redakteur: Paul Kho / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Die Mechatronik souverän zu beherrschen, gehört heute zu den Voraussetzungen für erfolgreiche Produkte und Systeme. Kinematische Komplettlösungen sind dabei auf dem Vormarsch, die (Antriebs-)Technologien vereinen und verbinden – inklusive einer Steuerung, die mechanisch und elektronisch geprägte Subsysteme kontrolliert und bewegt.

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Hohe Dynamik, Flexibilität und kurze Taktzeiten: Der Tripod ist prädestiniert, kleine Massen bis 5 kg umzusetzen.
Hohe Dynamik, Flexibilität und kurze Taktzeiten: Der Tripod ist prädestiniert, kleine Massen bis 5 kg umzusetzen.
( Archiv: Vogel Business Media )

Nicht nur in der Handhabungstechnik gilt die Mechatronik als eines der Schlagwörter, das die Investitionsgüter-Industrie seit einigen Jahren beherrscht und in der viel Potential steckt. Die internationale Wettbewerbsfähigkeit moderner Maschinen und Anlagen hängt davon ab, das Leistungsvermögen der Mechatronik zu erschließen. Gleichzeitig stellt man aber auch immer mehr fest, dass aufgrund der Interdisziplinarität und der höheren Komplexität mechatronischer Projekte eine ganze Reihe von Herausforderungen an die Entwicklung und Fertigung gestellt werden.

Der Ansatz, interdisziplinär und modular Komponenten zu ganzen Funktionseinheiten als (Sub-)System anzubieten, trägt in der Industrie immer mehr Früchte. Mit der zunehmenden Kompentenz-Verlagerung zum Lieferanten wird die Anlagenplanung und -realisierung aus Sicht des Maschinenbauers günstiger und auch schneller. So soll ein Beispiel aus der Festo Systemtechnik den Mehrwert der Mechatronik zeigen:

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Erst das Zusammenspiel entscheidet

Egal, ob Pick & Place, Linien- und Raumportal, pneumatisch, elektrisch oder servopneumatisch – der modulare Mehrachs-Baukasten von Festo bietet ein komplettes Portfolio, das – im Sinne der Mechatronik – Antriebe diverser Bauart vereint. Die Robotiksteuerung CMXR ergänzt den Baukasten nun um eine Bahnsteuerung, die in der Lage ist, kinematische Systeme wie einen Tripod zu steuern. Alle Funktionalitäten sind im System vereint – von der Energieführungskette über Sensoren bis zur Ventilinsel. Mit der Tripod-Kinematik als Beispiel für flexible Handhabungstechnik bekommen Konstrukteure von Montagezellen sowie Systemintegratoren eine schnelle und effiziente Alternative zu bisherigen Portallösungen. Die Tripod-Kinematik greift dabei auf Standardkomponenten aus dem modularen Baukasten zurück, wobei alle Teile und Schnittstellen untereinander abgestimmt sind.

High-Speed-Handling mit Tripod-Kinematik

Die Vorteile des Tripod beschränken sich nicht auf den einfachen Aufbau durch Gleichteile aus dem Baukasten. Er zeichnet sich vor allem durch höhere Dynamik aufgrund geringer bewegter Masse und höhere Steifigkeit durch den pyramidenförmigen, geschlossenen Aufbau aus. Die Geschlossenheit wird durch drei Doppelstäbe erreicht, die dafür sorgen, dass die Flanschplatte ständig in einer waagrechten Position bleibt. Achsen und Motoren sind ortsfest. Als Antriebe dienen wahlweise Servo- oder Schrittmotoren. Die Tripod-Kinematik trägt den Forderungen in der Handhabungstechnik nach kurzen Taktzeiten, Dynamik, Funktionsintegration, schnellem Plug-and-Work, niedrigen Anschaffungs- und Betriebskosten sowie schneller Time-to-Market Rechnung.

Flexible Handhabungstechnik

Bedingt durch den konstruktiven Aufbau bietet der Tripod eine bessere Zugänglichkeit im Arbeitsraum als beispielsweise kartesische oder SCARA Roboter. Zudem lässt er sich horizontal, vertikal oder kopfüber einbauen. Ob Vereinzeln, Sortieren oder Zuführen – das lässt sich einfach über die Positionseingabe am Rechner programmieren. Die Koordination übernimmt die Robotiksteuerung CMXR, deren Hauptanwendung insbesondere im High-Speed-Bereich der Handhabungstechnik liegt. Aber auch Bahnapplikationen, wie etwa Auftragen von Klebstoff, Beschriften und Laserschweißen sind geeignete Einsatzfelder. Erwähnenswert ist noch die Einbindung von Bildverarbeitung wie das intelligente Kompaktkamera-System SBO..-Q, mit dem sich – inkl. möglicher Förderersysteme – auch Applikationen mit bewegten Objekten realisieren lassen.

Mechatronik leicht gemacht

Sichtbar ist die Mechatronik für den Anwender aber erst im funktionalen Zusammenspiel der Steuerung mit den Antrieben und der Programmierung der Funktionen. Die Inbetriebnahme und Modifizierung der Aufgaben erleichtert sich erheblich. Dabei ist es nicht nur die Aufgabe des Zulieferers, mechatronische Einheiten und Subsysteme anzubieten, vielmehr muss die gesamte Wertschöpfungskette das Konstruieren mechatronisch gestalten. Erst in der Gesamtsicht bietet die Mechatronik effektive Lösungsansätze und verspricht eine verbesserte Wertschöpfung. Das ganze Netzwerk verdichtet sich und mechatronisches Denken wird zunehmend in die Unternehmen implementiert.

Motek 2007

Auf der Motek in Stuttgart zeigen verschiedene Unternehmen passend zum Motto „Mechatronik begreifen“ die Philosophie des mechatronischen Handelns in der Handhabungstechnik. Wichtig ist es, dass nicht die Anlage selbst die Mechatronik verkörpert, sondern vielmehr die mentale Strategie des Konstrukteurs im Blickpunkt steht, Systeme und Anlagen unter mechatronischen Gesichtspunkten zu realisieren. Auf der Sonderschau in Halle 1, Stand 1301/1401 sind daher Industriepartner zugegen, die eines im Sinn haben: die Netzwerke der Mechatronik zu verdichten und dabei die Potentiale der Mechatronik auszuschöpfen. Exponate und Round-Tables runden das Standkonzept ab.

Dass die Motek ein Mekka für Mechatronik ist, wollen Eplan, Festo, ITQ, Phoenix Contact, Sick, Systec sowie Stein Automation und das Kompetenz-Zentrum Mechatronik in Göppingen beweisen. Für sie alle ist die Mechatronik ein Fingerzeig in der Konstruktion, der Synergien durch Integration schafft. Dabei entstehen völlig neue Lösungsansätze, die – auch und gerade – in der Montage- und Handhabungstechnik eine verbesserte Wertschöpfung versprechen.

(in)

Paul Kho, Festo AG

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