Lowcost-Robotik

Lowcost-Robotik als kostengünstiger Einstieg in die Automatisierung

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Igus entwickelt Robotersysteme mit bewegliche Teilen aus wartungsfreien Kunststoffen. Die Lösungen sind kostengünstig und ermöglichen dem Mittelstand den Einstieg in die Automatisierung.

Gurken ernten ist ein harter Job. Die Erntehelfer liegen oft über Stunden bäuchlings auf der Tragfläche hinter einem Fahrzeug. Immer weniger Menschen wollen diese Arbeit machen und dem Gurkenbauer drohen dadurch Ernteeinbußen. Eine automatische Gurkenernte wäre die Lösung, doch gerade für kleine Betriebe sind professionelle Erntemaschinen 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 dadurch kostengünstiger ist als eine Erntemaschine mit allen Schikanen. Ein wesentlicher Bestandteil der Lösung ist ein Produkt des Kunststoff-Spezialisten Igus, das Baukastensystem Robolink D. Es umfasst verschiedene Gelenke, Getriebe, Motoren, Steuerungen und Verbindungselemente, mit denen sich kostengünstige Automatisierungslösungen bauen lassen. Die Gelenke, also die beweglichen Teile zwischen den Verbindungsblechen eines Roboterarms, sind mit Direktantrieb und Schrittantrieb betrieben und wahlweise auch über ein Schnecken- oder Wellgetriebe. Der Motor ist dabei direkt an der Achse montiert.

„Bei allen beweglichen Teilen verwenden wir kein Metall, sondern Hochleistungskunststoffe“, erklärt Martin Raak, Produktmanager bei Igus. „Dadurch werden die Roboterkomponenten deutlich günstiger. So kostet ein Fünfachs-Roboter ohne Steuerung rund 3500 Euro und damit deutlich weniger als ein klassischer, industrieller Roboterarm.“ Nach Ansicht der Kölner Kunststoff-Profis können mit dieser Technik auch kleine und mittlere Betriebe monotone Aufgaben mit einer überschaubaren Investition automatisieren, Mitarbeiter für sinnvollere Aufgaben einsetzen und so den steigenden Produktionsdruck lindern. Igus hat einen Roboterarm in der eigenen Montage im Einsatz. Das Modell ist mit einem Hub-Saug-Greifer ausgestattet, der bei der Konfektionierung von Energieketten die Kettenglieder in die richtige Position bringt.

Die Lowcost-Robotik ist nicht das ursprüngliche Geschäftsfeld von Igus. Das familiengeführte Unternehmen mit weltweit 3800 Mitarbeitern hat sich auf die Herstellung von Energiekettensysteme und Polymergleitlager spezialisiert. Doch mit der Zeit stellte sich heraus, dass die hauseigenen Hochleistungs-Kunststoffe auch dazu geeignet sind, in der Lowcost-Robotik eingesetzt zu werden. Die Kölner setzen dabei nicht nur auf den Preis, sondern auch auf schnelle Konfigurierbarkeit und Bestellung. Die Kunden können die Komponenten mittlerweile am Bildschirm zusammenstellen. Über ein Online-Tool lässt sich der gewünschte Gelenkarm von der ersten Achse bis zum individuellen Werkzeug konfigurieren.

Die Kölner bieten zudem ein Komplettsystem mit der Bezeichnung Robolink DCi an, bei dem die Steuerung für vier- oder fünfachsige Roboterarme im Fuß des Systems integriert ist. Die Lösung ist kompakt, da ein Schaltschrank überflüssig ist. Die Steuerungssoftware des Partners Commonplace Robotics ist nach eigenen Angaben intuitiv zu bedienen. Die Bewegungsabläufe des Roboterarms lassen sich auf einem Touch-Display in einer 3D-Umgebung simulieren und festlegen. Weitere Komponenten wie zum Beispiel ein Bildverarbeitungs-System können über Plugins eingebunden werden. „Mit dieser Lösung wird der Start in die Automatisierung erschwinglich“, schwört Raak. „Möglich sind zum Beispiel Pick-and-Place-Anwendungen in den Bereichen Kommissionierung, Zuführung, Qualitätssicherung oder Montage.“ Der Roboter kann Bauteile mit einem maximalen Gewicht von 1 kg heben und auf 0,5 mm genau positionieren. Das komplette Paket kostet weniger als 5000 Euro. Das ist ein Bruchteil dessen, was normal für einen Pick-and-Place-Roboter fällig ist.

Große Unternehmen investieren in teure Industrieroboter, die zum Beispiel Elektrobauteile von einem Förderband auf das nächste heben. Die Bewegungen sind dabei so schnell, dass sie mit dem Auge kaum zu verfolgen sind. Igus bietet jetzt auch dem Mittelstand die Möglichkeit, solche Prozesse zu automatisieren und so dem wachsenden Wettbewerbsdruck zu begegnen. Mit dem neuen Delta-Roboter der Kölner Spezialisten können jetzt auch kleinere Unternehmen auf einen fertigen Pick-and-Place-Roboter mit Parallelkinematik und drei Achsen zurückgreifen. Der Bausatz selbst kostet unter 5000 Euro. Hinzu kommen die Kosten für den Schaltschrank und die Integration. „Unterm Strich liegen die Gesamtkosten bei maximal 15.000 Euro und damit deutlich unter dem Preis von üblichen Delta-Kinematiken, die mit mehreren zehntausend Euro zu Buche schlagen können“, erklärt Stefan Niermann, Geschäftsleiter Linear- und Antriebstechnik bei Igus. „Und dank der höheren Effizienz bei einfachen Montagearbeiten rechnet sich die Anschaffung spätestens nach einem halben Jahr.“ Der rund 18 kg leichte Delta-Roboter kann maximal 1 kg schwere Bauteile von A nach B heben, erreicht eine Pickrate von 60 Teilen/min, bietet eine Präzision von 0,5 mm und eine Lebensdauer von rund 15 Mio. Zyklen mit 0,5 kg Nutzlast. Verbaut sind Zahnriemenachsen, Schrittmotoren sowie schmiermittelfreie Koppelstangen und Doppelgelenklager. Zum Einsatz kommt eine webbasierte Motorsteuerung, die der Anwender mit seiner übergeordneten Steuerung verbinden kann. Lieferbar ist der neue Delta Roboter innerhalb von 24 Stunden als vormontierter Bausatz in einer Box oder einbaufertig in einem Transportrahmen.

Derzeit bauen die Kölner ihr Portfolio kontinuierlich aus. In der Entwicklung befindet sich zum Beispiel 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 über ein Multifunktionsprofil aus Aluminium. Mit der neuen Serie lassen sich zum Beispiel Transport- und Handling-Systeme bauen. Möglich sind aber auch Portalroboter oder Lösungen für die Entnahme von Produkten aus Spritzgussmaschinen. (ub)



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