Produktiv mit linearen Helfern Smarte Linearroboter bringen Produktivität auf ein neues Level

Integrierte und leicht einzurichtende mechatronische Subsysteme verkürzen das Engineering von Handlinglösungen drastisch. Mit ihren neuen kartesischen Mehrachssystemen bietet die Lineartechnik-Sparte von Bosch Rexroth so wertvolle Wettbewerbsvorteile.

Aus Linearachsen zusammengesetzte Handlingroboter befinden sich an verschiedensten Stellen des Wertstromes: vom Wareneingang über Fertigung und Montage bis hin zur Verpackung. Sie sind in einzelne Maschinen integriert, dienen als Bestückungseinheit und arbeiten in halb- oder vollautomatisierten Linien. Für Handlingaufgaben bieten sich Linear- bzw. Portalroboter als kompakte, flexible und kosteneffiziente Lösung mit maximaler Steifigkeit, Präzision und Genauigkeit an.

Doch bisher waren Auslegung und Konstruktion kartesischer Handhabungslösungen häufig komplex, schnittstellenbehaftet und zeitaufwendig. Im Engineering und bei der Inbetriebnahme binden Mehrachssysteme oftmals hohe Ressourcen. Der Linearroboter mit smarten Funktionen der Rexroth-Lineartechnik überzeugt hingegen im Vergleich zu klassischen Mehrachsern durch geringere Kosten, schnellere Produktionsaufnahme sowie eine höhere Gesamtanlageneffektivität.

Die neue, smarte Generation von Linearrobotern für Handlingaufgaben ist eine einbaufertige Plug-and-produce-Lösung, die sich im Rahmen eines softwaregeführten, intuitiven Prozesses einfach konfigurieren und in Betrieb nehmen lässt. Mit dem Smart Function Kit können Anwender in kurzer Zeit vorkonfigurierte, einsatzbereite Linearroboter online auswählen, mit einer Referenznummer bestellen und so einfach wie einen Knickarmroboter in Betrieb nehmen. Im Vergleich zu herkömmlichen kartesischen Systemen verkürzt sich der Engineeringaufwand je nach Applikation um bis zu 90 Prozent, da das gesamte Subsystem nicht mehr eigenständig mechatronisch ausgelegt werden muss.

Der Weg zum smarten Linearroboter

Im E-Tool Lin Select von Rexroth kann der Konstrukteur hierfür eines der vorgeschlagenen Referenzsysteme auswählen und es in wenigen Schritten individuell anpassen. Die einzelnen Komponenten wie Motoren, Verbindungselemente und Energieführung werden von der Auslegungssoftware automatisch vorgeschlagen, wodurch Auslegungs- und Konstruktionsfehler verhindert werden. Im angebundenen Konfigurator lassen sich dann weitere Detailspezifikationen ergänzen. Ein Handlingsubsystem, dessen Konstruktion zuvor je nach Komplexität mehrere Stunden oder sogar Tage dauerte, soll somit in kürzester Zeit definiert werden – in Tests waren das lediglich 15 bis 60 Minuten. Nach dem Download der CAD-Daten fügt sich das Subsystem zudem in die Konstruktionszeichnung ein. Das spart ebenfalls Zeit.

Zeit für Inbetriebnahme um 80 Prozent verringern

Zur Inbetriebnahme eines Linearsystems müssen Anwender die Parameter bisher häufig für jede Achse aus Katalogen, Listen oder von Typenschildern abschreiben, händisch in den Antrieb eintippen, jede Achse referenzieren und die Steuerung programmieren. Mit jedem neuen System müssen sie diesen Prozess erneut durchlaufen. Dank des neuen Linearroboters gehört diese zeitaufwendige und fehlerträchtige Praxis der Vergangenheit an.

Beim Smart Function Kit for Handling führt ein entsprechender Wizard intuitiv durch den Inbetriebnahmeprozess und reduziert dadurch den gesamten Zeitaufwand um bis zu 80 Prozent. Die Antriebsregler parametrieren sich nach Anschluss automatisch, auch das geführte Referenzieren der Achsen ist dank visuellem Feedback rasch erledigt. Um den Handlingprozess zu erstellen, wählt der Nutzer über die webbasierte Software passende Funktionsbausteine aus einer Bibliothek, zieht sie per „Drag and drop“ an die richtige Stelle der Sequenz und ergänzt die Parameter. Alles läuft visuell und erfordert keine Programmierkenntnisse. Wie auch bei der Konfiguration überprüft die Software die Eingaben und vermeidet so Fehler. Das Anbinden an eine übergeordnete Steuerung zur Kommunikation über OPC UA findet ebenso über vorbereitete Programmbausteine statt.

Hohe Prozesstransparenz steigert Produktivität

Im Betrieb selbst sorgt ein Dashboard für Transparenz. So sind eine Ablaufübersicht und die aktuellen Prozessparameter wie Position und Geschwindigkeit jederzeit sichtbar. Die Automatisierungsplattform ctrlX Automation von Bosch Rexroth stellt die nötige Infrastruktur für die anwendungsspezifischen Softwarelösungen bereit. Diese Plattform hebt die klassischen Grenzen zwischen Maschinensteuerung, IT-Welt und Internet der Dinge auf. Ihre Eckpfeiler bilden das Echtzeit-Betriebssystem Linux, durchgängig offene Standards, App-Programmiertechnologie, webbasiertes Engineering und eine umfassende IoT-Verbindung.

Mit ctrlX Automation als Steuerungsbasis der Smart Function Kits werden die Portalroboter von Bosch Rexroth letztlich IoT-fähig und bieten ihren Nutzern neben Analysetools auch Schnittstellen zu Qualitätsmanagementsystemen. Damit ist alles im Subsystem integriert, was für einen effizienten Betrieb, das bedarfsgerechte Anpassen der Produktion oder das Umsetzen einer Nullfehlerstrategie nötig ist.

Infolge der hohen Prozesstransparenz und der Fähigkeit, mehrere Prozesse in ein einziges System zu verdichten, steigt auch die Produktivität im Vergleich zu bisherigen Mehrachssystemen. Zusätzlich gestützt durch den hohen Automatisierungsgrad, schnelle Fehlerdiagnosen und die Langlebigkeit der Mechatronik-Komponenten erreicht die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) ein neues Niveau.

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Skalierbare Lösung für den weltweiten Roll-out

Gerade größere Unternehmen mit internationalem Fertigungsnetz benötigen nahtlos integrierbare und skalierbare Lösungen, die sich schnell replizieren und anpassen lassen. Auch Software- Updates sind ein Muss, um Funktionserweiterungen oder neue Prozesssequenzen ausrollen zu können. Die neuen, smarten Linearroboter lassen sich in eine übergeordnete Steuerung einbinden, sind weltweit verfügbar und für vielfältige Handlingaufgaben einsetzbar – von Pick and place, Positionieren und Palettieren über Zuführen, Vereinzeln und Stapeln bis hin zum Prüfen, Montieren und Verschrauben. Einmal erstellte Konfigurationen und Prozesssequenzen lassen sich als Blaupause für Roll-outs oder als Vorlage für schnelle Modifikationen verwenden.

Neben dem Linearroboter hat Bosch Rexroth auch die Sensorik für Handlinglösungen weiterentwickelt. Mit dem Smart Flex Effector am Greifer wird das Handlingsystem noch smarter und vereint die Präzision eines Roboters mit der Feinfühligkeit einer Hand. Das sensorgestützte Ausgleichsmodul mit unabhängiger Kinematik in sechs Freiheitsgraden erhöht die Präzision und erschließt neue Einsatzgebiete für Roboter und kartesische Systeme. Mit ihm lassen sich völlig neue Anwendungen realisieren – auch solche, die bislang nur mit großem Aufwand oder gar nicht zu automatisieren waren.

Ergänzendes zum Thema

Die erste Wahl für Handlingaufgaben

Dr. Simon Hertenberger ist Leiter des Produktbereichs Mechatronik.

Dr. Simon Hertenberger erklärt, wie die Linearroboter im Vergleich zu Knickarmrobotern bei Handlingaufgaben dastehen:

„Allein schon dank ihrer besonderen mechanischen Eigenschaften können Linearroboter kürzere Taktzeiten erzielen und neue Bewegungsaufgaben realisieren. Vor allem bei größeren Bewegungsaufgaben erweisen sich Mehrachssysteme zudem häufig als die kompaktere und ressourceneffizientere Lösung. Außerdem profitieren dynamische Anwendungen wie Pick and place von der geringeren Massenträgheit der Linearroboter. Und ihr Einsatzbereich ist vielfältig – von schweren Werkstücken bis hin zu schnell wechselnden Konsumgütern (FMCG).“

Die Zukunft der Handlinglösungen ist smart

Dank ihrer vielfältigen Prozessvereinfachungen werden die praktischen Mehrachssysteme zu einfach integrierbaren Subsystemen für Handlingaufgaben. Die hocheffiziente Fabrik der Zukunft benötigt neben Robotern und Cobots (kollaborativen Robotern) auch die mechanischen und wirtschaftlichen Vorteile der Linearsysteme. Dass die Nutzerfreundlichkeit der Linearroboter ab sofort bei vielen Applikationen auf Augenhöhe mit ihren Knickarmkollegen liegt, ist sowohl für bestehende als auch für neue Anwendungsfälle von Mehrachssystemen interessant. Weil die modularen Komplettsysteme zudem auch mit besonderen mechanischen Eigenschaften punkten, überzeugen sie in einigen Fällen als Alternative – in jedem Fall aber als wirtschaftliche Ergänzung des bisherigen Roboterportfolios.

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