12.12.2007 | Autor / Redakteur: Rüdiger Kroh / Rüdiger Kroh
Die dünnen Arme sind ihr Kennzeichen, die enorme Beschleunigung und die hohe Verfahrgeschwindigkeit ihre Hauptvorteile. Die spinnenähnlichen Roboter mit Stabkinematik können ihre Vorzüge vor allem in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie ausspielen allerdings nur bei kleinen zu bewegenden Massen.
Sie heißen Flex-Picker, Delta-Kinematik, Tripod oder Quattro. Hinter diesen Produktnamen verbergen sich Hochgeschwindigkeitsroboter mit Stabkinematik – und das diese momentan sehr gefragt sind, zeigte sich erst kürzlich auf der Montage- und Handhabungsmmesse Motek in Stuttgart. Dort waren neben alten Bekannten auch neue Modelle zu sehen.
Vorreiter in Sachen parallelkinematische Roboter ist ABB, die ihren Flex-Picker Ende 1998 in den Markt eingeführt haben. „Mittlerweile liegt die installierte Basis bei über 1800 Maschinen“, erklärt Frank-Peter Kirgis, Segment Manager Consumer Industries bei der ABB Automation GmbH in Friedberg. „Das Wachstum hat sich auf einem Niveau von 30 bis 40% pro Jahr eingependelt.“ Die wichtigsten Abnehmer für den Roboter kommen dabei aus den Bereichen Nahrungsmittel, Pharmazie, Medizin-, Elektro- und Solartechnik. Laut Kirgis haben sich die Parallelkinematiken mittlerweile klar etabliert und sind in den Hauptabnehmerbranchen voll akzeptiert.
Den zugänglichen Markt für Roboter mit Stabkinematik beziffert der ABB-Manager auf etwa 1500 bis 2000 Einheiten pro Jahr. „Es gibt allerdings noch großes Potenzial und das Bewusstsein ist noch nicht in allen Bereichen gleich ausgeprägt. Wir sehen auch in anderen Anwendungsfeldern Möglichkeiten für parallelkinematische Roboter.“ Deshalb rechnet man bei ABB auch in den nächsten Jahren mit einem starken Wachstum für diese Technik, das sich weiterhin in der Größenordnung von 30 bis 40% bewegen soll. Dazu beitragen soll die zweite Generation des Flex-Picker.
„Der IRB 360 wurde anlässlich der Pack-Expo Mitte Oktober präsentiert und setzt ein klares Zeichen für unsere Marktführerschaft“, betont Kirgis. Die verbesserte Steuerungstechnik mache es nun möglich, auch höhere Traglasten bis 4 kg zu handhaben. „Auch das Hygienedesign wurde weiter verbessert, so dass gerade für den Fleisch-, Geflügel- oder Fischbereich derzeit kaum eine andere Kinematik in Frage kommen wird.“ Zudem habe man bereits im vergangenen Jahr durch das Angebot der modularen Steuerung, die in die Schaltschränke der OEM‘s eingebaut werden kann, gerade für die Integration des Flex-Pickers in Maschinenkonzepte weitere Möglichkeiten aufgetan.
Die Chancen dieser Roboter, speziell in der Verpackungs- und Lebensmittelindustrie, hat auch Adept erkannt. „In den 90iger Jahren waren dort Scaras state of the art, heute werden parallelkinematische Roboter bevorzugt“, erläutert Rüdiger Winter, Verkaufsleiter Europa bei der Adept Technology GmbH in Dortmund.
Deshalb wurde der Quattro s650 entwickelt, der im Vergleich zu den Geräten des Wettbewerbs mit vier statt drei Armen aufwartet. Damit soll laut Adept auch bei höheren Traglasten eine große Dynamik über den gesamten Arbeitsbereich erreicht werden. Der zusätzliche Arm bewirke nicht nur ein höheres mögliches Moment, sondern auch eine verbesserte Stabilität des Gesamtsystems. Der Arbeitsbereich umfasst einen Durchmesser von 1300 mm und die maximale Tragkraft liegt bei 2 kg. Die Beschleunigung von bis zu 15 g und sehr hohe Verfahrgeschwindigkeiten ermöglichen 160 bis 180 Takte pro Minute, heißt es weiter.
„Der Quattro ist somit bei gleichem Platzbedarf deutlich schneller als ein Scara-Roboter und schafft etwa den doppelten Durchsatz“, nennt Winter den wichtigsten Vorteil. Weil die Antriebsverstärker und die Servo-Controller bereits in die Basis des Roboters integriert sind, entfalle eine aufwändige Verkabelung, wodurch eine sehr einfache und kompakte Integration in die Produktionslinie ermöglicht werde. „Wir haben bereits zahlreiche Anfragen für den Quattro, unter anderem auch aus dem für uns neuen Anwendungsgebiet des Solarzellenhandlings“, zeigt sich der Vertriebschef mit den ersten Monaten des Verkaufs zufrieden.
Bereits seit drei Jahren ist die Manz Automation AG, Reutlingen, mit ihren Delta-Robotern auf dem Markt. „Wir sind der einzige Anbieter, der zwei Modelle mit unterschiedlich großen Arbeitsbereichen im Programm hat, die es wahlweise mit drei oder vier Achsen gibt“, grenzt Florian Christian Orth, zuständig für den Vertrieb, die Manz-Geräte ab. Dabei dient die vierte Achse als Mittelachse dem Drehen der gegriffenen Produkte.
Die Delta-Roboter verfügen standardmäßig über ein Bildverarbeitungssystem und haben einen Arbeitsbereich mit einem Durchmesser von 800 oder 1200 mm. „Im vergangenen Jahr hatten wir über 100 Installationen, fast ausschließlich im Bereich Pick & Place von Kleinteilen“, berichtet Orth. „Entsprechend verfügen wir über sehr viel Applikations-Know-how, sowohl in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie als auch in der Photovoltaik.“
Einen etwas anderen Ansatz verfolgt Festo mit ihrer Tripod-Kinematik, die auf Standardkomponenten aus dem modularen Handhabungsbaukasten zurückgreift. „Sie eignet sich zur sehr schnellen Handhabung von Massen bis zu maximal 5 kg und deckt somit eine große Bandbreite an Applikationen ab“, hebt Martin Vulic, Produktmanager Electric Drives bei der Festo AG & Co. KG in Esslingen hervor. „Dabei gehen die Taktzeiten auch bei höheren Lasten nur geringfügig zurück.“ Mit dem Tripod will sich Festo auf Standardanwendungen in der Handhabungstechnik konzentrieren und die Zykluszeiten im Vergleich zu kartesischen Systemen senken.
Die Kinematik ist aus drei Linearachsen aufgebaut, die in Form eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet sind. Dieser pyramidenförmige Aufbau sorgt für eine hohe Steifigkeit. An den Linearachsen sind drei gleichlange Parallelstäbe befestigt, die zusammen an der Greiferplatte enden und diese kontinuierlich in einer waagerechten Position halten. An dieser Platte lassen sich je nach Applikation Greifersysteme und elektrisch oder pneumatische Drehantriebe integrieren. Als Antriebe für den Tripod können wahlweise Servo- oder geregelte Schrittmotoren eingesetzt werden. Weil die Motoren ortsfest sind und nicht mitbewegt werden, sei die Integration hinsichtlich Kabelführung einfach, heißt es.
Derzeit bietet Festo den Tripod kundenspezifisch als Systemlösung an. „Die Einführung als Katalogprodukt ist für die Zukunft aber fest eingeplant“, erklärt Vulic. Vorgesehen sind dann vier Baugrößen, wobei sich der Arbeitsraum über die Stablänge leicht anpassen lässt. Der Arbeitsraum ist mit einem Wok vergleichbar: Je enger sein Radius, desto tiefer kann die Stabkinematik das Bauteil beim Vereinzeln, Sortieren oder Zuführen absetzen. Kombiniert mit einer Bahnsteuerung soll sich der Tripod laut Festo auch für Bahnapplikationen wie etwa das Auftragen von Klebstoff, das Beschriften oder das Laserschweißen eignen.
Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 232061)
Kommentar zu diesem Artikel abgeben