gesponsertRobotik-Anwendungen Roboter mit 7. Achse – dank Förderband und Lineareinheit

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item Industrietechnik GmbH

Studierende haben eine modulare Lösung entwickelt, um den Aktionsradius eines Roboters zu erweitern. Indem ein Förderband, eine Lineareinheit und ein kollaborativer Roboter (Cobot) verbunden werden, verfügt Letzterer über eine 7. Achse.

„Range Extender“ – so heißt das außergewöhnliche Praxisprojekt von zwei engagierten Studierenden. Für Jan Tollewski stand schon früh fest, dass er ein duales Studium absolvieren möchte. Seine Wahl fiel auf das kooperative Ingenieursstudium (KIS) im Fachbereich Mechatronik & Produktentwicklung (Bachelor of Engineering) am Campus Velbert/Heiligenhaus der Hochschule Bochum. Beim kooperativen Ingenieursstudium verbringen die Studierenden im Semester pro Woche drei Tage an der Hochschule und zwei Tage bei einem Unternehmen. In drei KIS-Projekten müssen sie dabei die Theorie in die Praxis umsetzen. Jan Tollewski entschied sich, während seines Studiums bei item Industrietechnik zu arbeiten. Dort hat er auch mit dem „Range Extender“ sein letztes Projekt dieser Art realisiert – einen Roboter mit 7. Achse, der zum Umsortieren von Werkstücken während des Transports eingesetzt wird. Sein Projektpartner war Jan Kuczkowiak, ein Student der Elektrotechnik an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg.

Was sind die Vorteile und typischen Einsatzgebiete von Cobots? Dies erfahren Sie im kostenfreien item Leitfaden – und auch, warum sich Leichtbaurobotik gerade für kleine und mittlere Unternehmen lohnt:

Verknüpfte Produktbereiche und synchronisierte Arbeitsprozesse

Der „Range Extender“ verbindet verschiedene Produktbereiche miteinander und synchronisiert Arbeitsprozesse. Dabei besteht die konkrete Aufgabe des Cobots darin, synchron zur Bewegung eines Förderbandes Werkstücke auf einem Werkstückträger umzusortieren. Anschließend wird der Werkstückträger zu einer Rollenbahn weitergeleitet. Hierbei ist es notwendig, dass der Roboter über einen erweiterten Aktionsradius verfügt, was durch eine 7. Achse ermöglicht wird: Die Lineareinheit aus dem item Linearsystem wird parallel zu einem sechs Meter langen Gurtförderer aus dem item Förderbandsystem positioniert. Der Cobot wurde dabei auf die Lineareinheit montiert. Zusätzlich ist ein Rollenbahngestell aus dem item Lean Production Systembaukasten mit der Konstruktion verbunden. Dank der Kompatibilität der item Komponenten durch identische Nuten und Verbindungstechniken lassen sich alle Produkte flexibel miteinander kombinieren. „Wir haben uns selbst die Herausforderung gestellt, möglichst wenige Komponenten einzusetzen. Da das Förderbandsystem mit der Profilnut ausgestattet ist, konnten wir alles einfach aufbauen und miteinander verknüpfen. Die Modularität von item ist unschlagbar“, sagt Jan Tollewski.

Ein weiterer Vorteil: Der Aufbau benötigt keine externe Steuerung, da die item Servo-Steuerung BL 1-04 C direkt mit dem eingesetzten Cobot kommuniziert. Bisher wurden der Universal Robots UR5 , der ABB CRB 15000 und der Doosan A0509 erfolgreich integriert. Auch andere Cobot-Modelle können einfach implementiert werden. Einzige Voraussetzung ist ein anderes Bohrbild auf der 200 x 200 cm großen Schlittenplatte der Lineareinheit. Das Projekt wurde fast vollständig mit item Produkten realisiert. Lediglich ein Inkrementalgeber und eine Lichtschranke stammen von externen Anbietern. Mit dem Inkrementalgeber wird die Geschwindigkeit des Förderbandes gemessen. Durch die Servo-Steuerung mit hochauflösender Signalverarbeitung erfolgt die Auswertung der so gewonnenen Daten, sodass sich die gemessene Geschwindigkeit auf das gesamte System auswirkt: Wird das Förderband mit einem schweren Gewicht beladen, wird es langsamer. Parallel dazu passt sich die Linearachse, auf welcher der Roboter fährt, der Geschwindigkeit an und fährt im veränderten Tempo weiter. Sobald der Werkstückträger die Lichtschranke passiert, wird der Prozess ausgelöst. Daraufhin starten Linearachse und Cobot absolut synchron.

In Robotik-Projekten kommt es nicht nur auf technische Aspekte, sondern auch auf rechtliche Bestimmungen und Normen an. Im kostenfreien Leitfaden von item erfahren Sie, welche Robotik-Normen maßgeblich sind:

Roboter mit 7. Achse – inspiriert von der Holzbearbeitung

Die Idee des „Range Extenders“ wurde durch eine Anwendung namens „Fliegende Säge“ inspiriert, die ursprünglich aus der Holzbearbeitung stammt. Dabei wird ein Holzbalken oder Baumstamm während des Transports zugeschnitten. Indem er den Transport von Gütern mit der gleichzeitigen Bearbeitung verbindet, bedient sich der „Range Extender“ desselben Prinzips. Um die Funktionalität des Projekts zu demonstrieren, sortiert der Roboter mit 7. Achse eine Puzzle-Anordnung um. Grundsätzlich kann der „Range Extender“ dank der Kompatibilität der item Produkte vielfältig eingesetzt werden: „Da gibt es im Grunde keine Grenzen. Das kann etwas Ähnliches sein wie bei uns, also eine Sortieraufgabe, aber ergänzt um ein System zur optischen Kontrolle. Ebenso denkbar sind Klebe- und Fügeprozesse, das Aufbringen einer Versiegelung oder die Verpackung von Bauteilen. Auch das Zusammenführen von Einzelteilen kann ich mir gut vorstellen, da können auch mehrere Förderbänder zusammenlaufen“, erklärt Jan Tollewski. Obwohl beispielsweise der Baukasten für Cobot-Lösungen und das Förderbandsystem zu den neueren Bereichen bei item gehören, sind sie dennoch mit allen anderen Komponenten aus der item Produktfamilie kompatibel. Aufgrund des durchgängigen, zeitlosen item Designs bilden alle Komponenten auch optisch eine perfekte Einheit.

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