Linearachsen für Cobot-Anwendungen
Ausgebauter Aktionsradius
Derzeit sind Cobots und ihr Potenzial für neue Anwendungen in der Robotik in aller Munde. Doch sollte man sich vor einer Anschaffung genau überlegen: Was muss der Cobot können? Wie muss er dafür ausgelegt sein? Und macht es Sinn, über zusätzliche Antriebsachsen seinen Aktionsradius zu erweitern?
Bild: RK Rose+Krieger GmbHCobots können Werker in vielerlei Hinsicht unterstützen. Sie heben schwere Gegenstände oder übernehmen einseitig belastende Aufgaben. Auch für bahngesteuerte Tätigkeiten, die ein Mensch nicht so präzise, dauerhaft oder schnell und sicher ausführen, bieten sich kollaborierende Roboter an. Dazu zählt beispielsweise das Eindrehen besonders filigraner Schrauben oder das Realisieren von Niet- oder Klebeverbindungen.
Bild: RK Rose+Krieger GmbHZusätzliche Achsen benötigt?
Die Aufgabe ist meist schnell klar. Doch wie groß und leistungsstark muss der Cobot sein, um sie zuverlässig zu erfüllen? Hierzu müssen die Größe und Leistung des Roboters anhand der zu tragenden Lasten, der erforderlichen Reichweite, des notwendigen Aktionsradius und der gewünschten Taktzeiten definiert werden. Im diesem Rahmen wird schnell deutlich, ob die sechs Antriebsachsen des Cobots genügen, oder ob sein Aktionsradius durch eine siebte, achte oder gar neunte Zusatzachse erweitert werden muss. Die Vergrößerung des Aktionsradius lässt sich z.B. mit Lineartechnik von RK Rose+Krieger erreichen. So dienen Hubsäulen wie das Modell Powerlift Z der elektrischen Höhenverstellung des Cobots. Linearachsen aus der MonoLine- oder DuoLine-Baureihe können den Cobot zusätzlich auf der X- und Z-Achse verfahren. Denkbar ist auch, den Cobot auf eine Drehvorrichtung zu montieren und ihn so um die Y-Achse rotierend arbeiten zu lassen. Selbst ganze Portalsysteme zur Erweiterung des Aktionsradius lassen sich realisieren.
Bild: RK Rose+Krieger GmbHCobot oder klassischer Roboter?
Während der Überlegungen zu den Aufgaben stellt sich immer auch die Frage, ob speziell ein Cobot oder ein klassischer Roboter gebraucht wird. Cobots spielen ihre Vorteile am besten aus, wenn die Anwendung seine dauerhafte Kollaboration erfordert, sie also ständig mit einem Menschen zusammenarbeiten. Findet die Kollaboration allerdings nur während des Teach-ins, der Anlernphase, statt und der Prozess läuft dann autonom ab, reicht meist ein klassischer Roboter. Die Aufgabe, die der Cobot übernehmen soll, gibt vor, ob seine Installation lediglich ein einfacher mechanisch-elektrischer Prozess ist, wie bei Standalone-Lösungen. Oder ist eine wesentlich komplexere steuerungstechnische und logistische An- und Einbindung an das Produktionsumfeld erforderlich? Zudem zu klären sind die Fragen nach dem Frontend des Cobots (Greifer und ähnliches) sowie nach den erforderlichen Zu- und Abführungen für Druckluft, Kleber, Schweißdraht oder ähnliches. Im Zuge der Installation ist es entscheidend festzulegen, ob alle Achsen, auch die zusätzlichen Antriebsachsen des Systems, simultan oder teilweise sequentiell verfahren werden. Zudem muss neben der Sicherheit des Cobots an sich auch die Sicherheit sämtlicher Achsen im Sinne der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG gewährleistet sein.
Breites Einsatzspektrum
Wie bereits angedeutet ist die Bandbreite für den Einsatz von Cobots enorm. Sie reicht von Standalone-Lösungen zur Materialzu- und Abführung bis hin zu komplexen Raumportalen für Schweißanwendungen. Bei einfachen Lösungen steht häufig die Arbeitsplatzergonomie im Vordergrund. So können z.B. fahrbare Cobots den Werker an seinem Montagearbeitsplatz mit Werkstücken versorgen, diese anreichen, bearbeitete Teile einsammeln oder nach der Bearbeitung zum nächsten Prozessschritt bringen. Für einen solchen Einsatz bietet es sich an, das Sechsachssystem des Cobots um weitere Antriebsachsen zu erweitern: Mit einer Hubsäule kann der Cobot ggf. synchron mit dem Arbeitsplatz verfahren werden. Zusätzlich erweitert eine Linearachse den Aktionsradius des Roboters in X-Richtung, z.B. um mehrere Arbeits- oder Ablageplätze miteinander zu verknüpfen.
Bild: RK Rose+Krieger GmbHKomplexe Aufgaben für Cobots
Bei komplexeren Cobot-Anwendungen liegt der Fokus dagegen in der Regel auf zuverlässige Wiederholgenauigkeit und dauerhafte Präzision. Ein Beispiel hierfür sind komplexe Schweißanwendungen. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM arbeitet RK Rose+Krieger an Lösungen für die dreidimensionale Erweiterung des Arbeitsbereichs von Schweiß-Cobots. So wurde ein dreiachsiges Raumportal für ein roboterunterstütztes Handling- und Bearbeitungssystem realisiert. Intelligente Sensoren und Algorithmen ermöglichen dabei eine reibungslose Kommunikation zwischen Roboter und Raumportal. Das Ergebnis sind synchronisierte Bewegungen von Portal und Cobot sowie die einfache Anpassung des Systems an sich ändernde Anwendungsszenarien ohne aufwendige Umbau- und Rüstarbeiten. Zusätzliche positive Nebeneffekte ergeben sich aus der Steifigkeit des Raumportals, die eine hohe Präzision beim Einsatz des Werkzeugs garantiert, und den im Vergleich zu herkömmlichen Industrierobotern deutlich geringeren Kosten.
Planung unumgänglich
Im Vorfeld der Anschaffung eines Cobots ist eine gezielte Planung unumgänglich. Zudem kann es empfehlenswert sein, bei der Realisierung der jeweiligen Cobot-Lösung Experten für lineare Antriebstechnik und/oder für die steuerungstechnische Systemintegration mit ins Boot zu holen, damit aus dem wirtschaftlichen Hoffnungsträger kein Hüter der Abstellkammer wird. Übrigens: Nicht immer ist überhaupt ein Roboter von Nöten. Häufig können auch durchdachte zwei- oder dreiachsige Linearsysteme das Problem lösen.
Derzeit sind Cobots und ihr Potenzial für neue Anwendungen in der Robotik in aller Munde. Doch sollte man sich vor einer Anschaffung genau überlegen: Was muss der Cobot können? Wie muss er dafür ausgelegt sein? Und macht es Sinn, über zusätzliche Antriebsachsen seinen Aktionsradius zu erweitern?
Bild: RK Rose+Krieger GmbHCobots können Werker in vielerlei Hinsicht unterstützen. Sie heben schwere Gegenstände oder übernehmen einseitig belastende Aufgaben. Auch für bahngesteuerte Tätigkeiten, die ein Mensch nicht so präzise, dauerhaft oder schnell und sicher ausführen, bieten sich kollaborierende Roboter an. Dazu zählt beispielsweise das Eindrehen besonders filigraner Schrauben oder das Realisieren von Niet- oder Klebeverbindungen.
RK Rose+Krieger GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 2 März 2020 - 03.03.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
