Die siebte Achse Flexible Roboter: Lineartechnik macht Unterschied

Die Robotik ist aus der Automatisierung nicht mehr wegzudenken. Gerade beim Handling oder der Montage ist in manchen Anwendungsfällen jedoch ein breiterer Bewegungsradius gefragt. Eine lineare Achse, auf der der Roboter verfährt, macht dann den Unterschied.

Roboter in unterschiedlichster Form erleichtern und bereichern in vielen Anwendungen bereits die Industrie. Ein klassischer 6-Achs-Roboter (sechs bewegliche Armglieder) kann fast jede beliebige Position erreichen. Mit den Achsen 1 bis 3, den Grundachsen, positioniert er den Endeffektor im Raum, die sogenannten Handachsen (Achsen 4 bis 6) orientieren schliesslich die Roboterhand. Was er jedoch nicht kann: sich selbst im Raum bewegen.

Es gibt aber zahlreiche Anwendungen, für die sowohl Cobots als auch grosse Industrieroboter einen grösseren Aktionsradius benötigen (könnten) – und das leisten spezielle Linearführungen. Der Roboter erhält also seine „7. Achse“, auf der er horizontal oder vertikal verfährt. Wo das von Interesse sein kann? Hier einige Beispiele:

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• Montage: Eine 7. Achse ermöglicht es dem Roboter, Teile oder Baugruppen in verschiedenen Positionen oder Winkeln zu handhaben. Dadurch lassen sich komplexe Montagevorgänge durchführen, bei denen eine flexible Ausrichtung erforderlich ist.

• Materialhandling: Eine 7. Achse erweitert den Arbeitsbereich des Roboters, sodass er grössere Teile oder Werkstücke handhaben kann. Das kann sich in der Logistik oder auch beim Materialhandling auszahlen, wo grosse oder sperrige Objekte bewegt werden müssen.

• Inspektion: Bei Inspektionsaufgaben kann der Roboter dank einer 7. Achse verschiedene Bereiche eines Objekts oder einer Oberfläche (einfacher) erreichen, um Inspektionen durchzuführen. Die Bewegung entlang der Achse erlaubt unterschiedliche Blickwinkel entlang des Produkts.

• Schweissen und Bearbeitung: In der Metall verarbeitenden Industrie sorgt eine 7. Achse für eine grössere Reichweite des Roboters, um grosse Werkstücke oder Bauteile zu schweissen oder zu bearbeiten. Dies erhöht die Flexibilität in den Bearbeitungsprozessen.

• Verpackung: In der Verpackungsindustrie kann eine 7. Achse den Robotern helfen, flexible Verpackungslösungen zu realisieren. Der Roboter kann sich entlang der 7. Achse bewegen, um Produkte in verschiedene Positionen zu bringen oder in unterschiedliche Verpackungsstationen zu transportieren.

Die 7. Achse als Komponente für die Automatisierung

Das Potenzial solcher linearen 7. Achsen, also eines Shuttlesystems, ist gross: Beispielsweise kann in bestimmten Fällen ein kleinerer Roboter eingesetzt werden, wenn das Shuttlesystem ihn dafür zu den Bearbeitungsstationen fährt. Zudem wird der Robotereinsatz in Unternehmen deutlich flexibler, sodass sich der Invest schneller amortisiert. So trägt die 7. Achse dazu bei, die Automatisierung in Produktionsbereichen weiter voranzubringen.

Für die Auswahl und Dimensionierung des geeigneten Linearantriebs und der passenden Führung müssen natürlich die Einflussfaktoren und Anforderungen der Anwendung berücksichtigt werden: statische und dynamische Belastungen des Roboters, Verfahrgeschwindigkeit und Beschleunigung, Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit, aber auch die Lebensdauer.

Auf der diesjährigen Automatica werden gerade Komponentenhersteller aus der Lineartechnik entsprechende Lösungen präsentieren, die sich sowohl für den Einsatz mit Cobots als auch mit Industrierobotern eignen. Deshalb wollen wir einige Hersteller von solchen linearen Achsen für Roboter vorstellen.

Schaeffler: Die komplett konfektionierte 7. Achse

Schaeffler bietet sowohl für Cobots als auch für Industrieroboter spezielle Lösungen an. Mit dem Range Extender MD Kuve bietet das Unternehmen angetriebene Linearmodule als individuelle Komplettlösung für Cobots an. Diese plug-and-play-fertigen Tandemmodule sind mit einem Laufwagen ausgestattet, der auf zwei parallel angeordneten, vierreihigen Kugelumlaufeinheiten Kuve-B gelagert ist. Durch den grossen Profilquerschnitt und den breiten Stützabstand, der durch die beiden Kugelumlaufeinheiten entsteht, lässt sich eine hohe Steifigkeit realisieren. Mit diesem System sind Verfahrwege bis zu 18 Metern möglich. Die Module werden in drei Baugrössen (15, 25 und 35) und mit einem Dreifach-Zahnriemenantrieb angeboten. Sie lassen sich auch als vertikale Achse einsetzen. Optional ist statt Zahnriemenantrieb auch ein Kugelgewindetrieb erhältlich und es kann ein Wegmesssystem eingesetzt werden.

Während das Modul MD Kuve schon länger zur Verfügung steht, hat Schaeffler nun auch für Industrieroboter ein Angebot geschaffen: So steht ein kompletter Baukasten für die 7. Achse zur Verfügung, aus dem individuelle Lösungen entstehen können. Der Baukasten enthält alle benötigten Antriebskomponenten, beispielsweise Linearführungen als Kugel- oder Rollenumlaufeinheiten mit umfangreichem Zubehör, wie Schaeffler Durasense zur Zustandsüberwachung. Ergänzt wird das Programm für die 7. Achse mit Komponenten und Systemen aus dem Lifetime-Solutions-Programm: darunter automatische Schmierstoffgeber, passende Schmierzahnräder für die zuverlässige Schmierung der Zahnstange sowie den intelligenten Schmierstoffgeber Optime C1.

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