Intelligentes Konstruktionskonzept: Alle antreibenden Aggregate sind unbeweglich außerhalb des Aktionsbereichs und an statischen Teilen positioniert, die Übertragung der Bewegung erfolgt über ein Riemensystem.

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Herausgekommen ist dabei schließlich das R/L-Prinzip. R/L steht für die Kombination von rotierender und linearer Bewegungen, die miteinander auf einer Kraftübertragung – zum Beispiel einem Zahnriemen – kombiniert übertragen werden, wohingegen bei herkömmlicher Technik lediglich eine Übertragung von zwei linearen Bewegungen pro Antriebsebene (Riemenebene) möglich ist. Konkret verbinden beim R/L-Konzept zwei bis drei Motoren ihre Leistung innerhalb einer Antriebsebene. Zum Öffnen und Schließen sowie zum Drehen eines Greifers überführt beispielsweise eine Umlenkung die rotierende in eine lineare und eine rotierende Bewegung. Die Rotationen sind nicht durch einen Anschlag begrenzt, und der Greifer kann folglich unbegrenzte Drehbewegungen ausführen.

Mit anderen Worten: Bei einer Flächenabdeckung durch die linearen Anteile können die rotierenden Anteile in jede beliebige Kinematik umgesetzt werden. Dies könnten – wie etwa bei Produktmanipulatoren üblicherweise verwendet – eine C-Bewegung (Rotation um die Z-Achse) und eine R-Bewegung (Werkzeugbewegung / Greifer öffnen/schließen) sein.

Das eingesetzte Steuerungssystem vereint SPS/CNC/MC- plus PC-Funktionalität für Bedienung und Visualisierung auf einer Plattform.

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Die Transformation beziehungsweise die Berechnung der Raumpositionen erfolgt jeweils in Echtzeit. Ergänzend zu den Pick-&-Place-Routinen wurde von Schleicher eine Tool-Transformation für die prototypisch umgesetzte Anwendung – eine Abfüll-Linie der Getränke-Industrie mit formierter Zuführung zur Palettierung – integriert, welche durch einen dynamischen Tool-Center-Point (TCP) gekennzeichnet ist.

Zur Erläuterung: Beide Greiferbacken öffnen und schließen in der Regel gleichmäßig beziehungsweise synchron. Deshalb erfolgt die Handhabung unterschiedlicher Gebindeformate durch eine einfache dynamische Änderung des TCP. So sind auch nicht-vordefinierte Formate ohne Programmieraufwand integrierbar. Im Fall der Getränke-Abfülllinie bereitet die RL-Robotic-Station die Ausgabe zur Palettierung vor. Die Verbundformation für die Palettierung von „Sixpacks“ unterliegt in der Regel recht komplexen Anordungs-Systematiken. Entsprechende Programme, abgelegt auf der Windows-Ebene der XCx 1100, sowie die Kommunikation mit den vorgeschalteten Stationen und die Echtzeit-Einbindung der jeweils geforderten CNC-gesteuerten Transformationen erlauben hier ein hohes Maß an Flexibilität, bis hin zu unkomplizierten Chargen-Wechseln.

Leistungsfähige Microbrowser-Technologie für webserverorientierte Visualisierungslösungen sorgt für eine komfortable Bedienung über Touchscreen.

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Die Bedienung der Anlage erfolgt über ein Touchscreen-Panel, ausgestattet mit leistungsfähiger Microbrowser-Technologie. Damit besteht die Möglichkeit, das System in TCP/IP-Netzstrukturen einzubinden. Auf diese Weise sind ein Remote- Monitoring oder eine dezentrale Bearbeitung nicht nur über festvernetzte Visualisierungskomponenten möglich, sondern auch über WLAN mit mobilen Terminals, wie etwa mit einem handelsüblichen iPhone. Für die Umsetzung der .Net-Applikationen nutzt ET-P die offene WinCE-Plattform.

Die Verwendung von Visual Studio erlaubt in diesem Zusammenhang die Realisierung auch sehr spezieller Anwenderanforderungen. Auf dieser Basis wurde die Palettier-Software geschrieben, die es dem Endanwender erlaubt, neue Palettierformate – in Verbindung mit Kommissionierung – ohne erneuten Programmieraufwand umzusetzen.

Die Software ist in Design- und Runtime unterteilt. Via Desktop-PC können neue Vorgaben in Designtime erstellt und mittels USB-Stick an die Runtime übertragen werden, die in das Bedienpanel integriert ist. Eine schnelle Anlagenanpassung ist so ohne jeden Eingriff in die Basissoftware möglich.

Zusammenfassend verspricht die RL-Robotic- Station basierend auf dem neuen Antriebskonzept dem Anwender folgende Vorteile:

• Aus dem intelligenten Zusammenspiel weniger und robuster mechanischer Komponenten resultieren vergleichsweise günstige Anschaffungskosten.
• Eine transparente Konstruktion und der Verzicht auf bewegte Pneumatik-, Hydraulik- und Elektrik-Komponenten sowie deren Energieführung schaffen wartungsarme Systeme mit hoher Verfügbarkeit.
• Die spezielle Antriebsart unterstützt eine günstige Prozess- und Betriebskostenbilanz.
• Die Realisierung extrem hoher Geschwindigkeiten und Takte erlaubt die Integration in schnelle Prozesse beziehungsweise ermöglicht eine Beschleunigung bestehender Prozesse.
• Der Einsatz des Konzeptes ist auch in kritischen Bereichen wie etwa im Ex- Bereich oder bei Verwendung von Flüssigkeiten möglich.

Autoren:

Peter Brinkmann ist Prokurist und Entwicklungsleiter bei Schleicher.

Helmut Meissner ist Leiter für Technologie und Innovation bei Schleicher.

Das Problem mit der Massenträgheit

Bei typischen Robotikanwendungen im Bereich Montage und Handling sind meist nur relativ kleine Distanzen zu überwinden. Dafür kommt es auf den kurzen Strecken in der Regel auf eine maximale Beschleunigung an. Da sich letztere aus dem Quotienten von Masse und Kraft zusammensetzt und somit von diesen beiden Faktoren abhängig ist, sollten idealerweise die bewegten Massen im System möglichst gering gehalten werden. Zwar ließe sich eine möglichst hohe Beschleunigung auch durch eine Steigerung der Kraft realisieren; allerdings erhielte man die zusätzliche Kraft nur durch einen größeren Antrieb, was aber wiederum eine größere Masse des Antriebs und auch seiner Befestigungseinheit zur Folge hätte. Ein Lösungsansatz, um dieses „Missverhältnis“ zu reduzieren, ist der Einsatz innovativer Werkstoffe, die eine Gewichtsreduzierung zur Folge haben.

Ein anderer Ansatz besteht darin, die Massen der Antriebe in den nicht bewegten Teil des Robotik-Systems zu verlagern. Der Deltaroboter ist hierfür ein gutes Beispiel. Allerdings kann dieser in Relation zu seinem Eigengewicht nur verhätnismäßig geringe Lasten von wenigen Kilos befördern und verfügt nur über einen kleinen kreisförmigen Arbeitsbereich, in dem große „Totbereiche“ entstehen. Bei Robotern nach dem Gantry-Prinzip, die mit zwei fest stehende Motoren und einem Riemen zwei lineare Bewegungen generieren, muss jede zusätzliche Bewegung auf bestehende Geometrie mit einem zusätzlichen Antrieb aufgesetzt werden. Selbst wenn die Masse des aufgesetzten Antriebes in der Gesamtheit nur eine kleine Rolle spielt, bleibt das Problem der Energieführung über die vorgelagerten Achsen.