Roboter Portalroboter neu gedacht

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Robotik einfach besser machen – das versprechen die Gründer eines Start-Up auch dem Mittelständler. Dabei wollen sie hochgenaue Roboter und Cobots von ihren volumetrischen Beschränkungen befreien und ihre Reichweiten signifikant erhöhen. Digitalisierung inklusive.

Sie haben eine Vision: „Nimm einen Linrob“ soll es einmal heißen, wenn sich der Name am Markt etabliert hat. Linrob steht für das gleichnamige Unternehmen und Linearrobotik. Seit der Gründung 2019 im bayerischen Deggendorf, haben sich die beiden Geschäftsführer Andreas Köck und Rainer Lott eine Menge vorgenommen. Ihr Motto: „Wir wollen Robotik einfach besser machen.“ Dabei fußt ihre Gründungsidee auf jeweils 20 Jahren Erfahrung im High-End Werkzeugmaschinenbau mit zugehöriger High-End Messtechnik, wodurch sie dort zu der Erkenntnis kamen, dass Fräsmaschinen eigentlich Linearroboter, also Portralroboter, sind.

Aus ihrer Praxis kennen beide die Probleme der Industrie. „Wir haben uns gefragt, warum noch keiner vor uns auf die Idee kam, Linearroboter neu zu denken?“ Denn immer wieder würden Applikationen falsch angegangen, in denen einfach reflexhaft Knickarmroboter eingesetzt werden. Etwa bei automatisierten messtechnischen Anwendungen, beispielsweise, um Karosserieteile zu vermessen.

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Um das zu verstehen, erläutert Andreas Köck zunächst das Grundprinzip der Linearrobotik: Ein Knickarmroboter hat sechs Gelenke und kann auf 100.000 verschiedene Arten von A nach B fahren. Je größer der Abstand zwischen den Gelenken ist, der Hebel also, desto größer wird der Winkelfehler, was in großen Anwendungen zu Abweichungen im Millimeterbereich führen kann. Das wird in der Praxis aufwändig mit zusätzlicher Messtechnik, etwa mit Photogrammetrie und Lasertrackern, ausgeglichen. Was erhebliche Kosten verursacht. Darum der Knackpunkt: Er ist nicht reproduzierbar. Anders gesagt, er ist über die Zeitschiene nicht wiederholbar genau genug.

Hier liegt der fundamentale Unterschied zwischen Knickarmroboter und Fräsmaschine. Ersterer muss eine Wiederholgenauigkeit um die 70 Mal darstellen können, letztere 300.000 Mal. Nun ist es keine Option, einfach eine Fräsmaschine für solche Anwendungen herzunehmen, weil das viel zu teuer wäre.

Mehr Möglichkeiten durch flexible Reichweite

„Deshalb haben wir die Technik aus dem Sondermaschinenbau herunter gebrochen in ein Serienprodukt für kleine und mittelständische Unternehmen“, berichtet Rainer Lott. Dabei handelt es sich um einen Baukasten, aus dem sich die Achsen miteinander kombinieren lassen. Die 3-Achs-Linearroboter und Range Extender sind modular und flexibel erweiterbar und bieten eine absolute Positionierungssicherheit von 100 μm.

Die Grundachse des Range Extenders lässt sich auch nachträglich einfach fast unbegrenzt erweitern. So sind auch kleine Industrieroboter oder Cobots mit dem Linearroboter im dreidimensionalen Raum schnell an jedem beliebigen Punkt platzierbar und können präzise arbeiten. Sie können beispielsweise wesentlich einfacher große, komplexe Bauteile prüfen oder Innenräume, deren Zugang über geringe Querschnitte erfolgen muss.

Cobots dreidimensional groß machen

Cobots sind zwar selbst genau genug, haben aber nur eine geringe Reichweite von ca. 60 cm. „Hier greifen wir ein“, begeistert sich Rainer Lott und fügt an: „Wir sind mindestens so genau wie ein Cobot, können aber dessen Volumen, dessen Reichweite drastisch erweitern – ohne an Genauigkeit zu verlieren.“ Bedeutet: In der x-Achse fast beliebig lang, in der Höhe auf 4 m, im Ausleger bis 2 m.

Wiederholbare Ungenauigkeit per adaptiver Kompensation

Zu der Grunderkenntnis, dass der Linrob-Linearroboter wiederholbar ist, kommt hinzu: Er ist auch wiederholbar ungenau. Das kommt beispielsweise vor, wenn ein Cobot, ein Messsystem, ein 3D-Druckkopf, ein Schweißgerät usw. die Alukonstruktion verbiegt. Hierfür haben die Spezialisten aus dem Bereich der Mess- und Bearbeitungsmaschinen ebenfalls ein dort etabliertes Verfahren mitgebracht. Sie bieten dafür eine Kompensation an, also eine rechnerische Korrektur dieser Fehler. So dass die gesamte Anlage im Bereich weniger hundertstel Millimeter Absolutgenauigkeit sein wird.

Doch sie gehen noch einen Schritt weiter: Diese Verbiegung kann sich wiederum ändern, wenn sich etwa in der Fertigungshalle die Temperatur ändert. „Das werden wir adaptiv kompensieren können – was so am Markt noch nicht verfügbar ist“, hebt Andreas Köck hervor.

Ein Linrob hilft bei steigender Produktvielfalt und kleineren Losgrößen

Auch Applikationen, die nicht so genau sein müssen, profitieren. Denn wenn ein Roboter zwar wiederholbar, aber nicht absolut genau ist, muss er geteacht werden. Ein aufwändiger Prozess bei angehaltener Produktion. Linrob kann dagegen den kompletten Prozess simulieren und aufspielen mit ein, zwei Referenzfahrten. Ein entscheidender Punkt bei steigender Produktvielfalt und kleineren Losgrößen.

Weiterer Vorteil: Weil die Achsen an Wände, Decken an Hilfskonstruktionen montiert werden können, lassen sich mit einem Cobot mehrere Maschinen bedienen. So sind Arbeitsabläufe realisierbar, die sonst nur mit mehreren Robotern machbar wären, und die wiederum immer wieder Leerlaufzeiten hätten.

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