antriebstechnik 11/2021

AUTOMATISIERUNG

AUTOMATISIERUNG INDUSTRIELLER PROZESSE ROBOTIK UND LINEARTECHNIK MITEINANDER KOMBINIERT Sollen Prozesse automatisiert werden, ist Lineartechnik eine gute Option. Roboter schaffen die Möglichkeit, noch flexiblere Bewegungsabläufe zu automatisieren. Ein Anbieter von Systembaukästen für industrielle Anwendungen nutzt die intelligente Kombination von Robotik und Lineartechnik, um Einsparpotenziale voll auszuschöpfen und Prozesse effizienter zu gestalten. Uwe Schmitz ist Produktmanager Automation bei der item Industrietechnik GmbH in Solingen Lineartechnik kommt immer dann zum Einsatz, wenn es in Produktionsprozessen um schnelle und präzise Bewegungen entlang einer Strecke und hohe Positioniergenauigkeit geht oder große Lasten verschoben werden müssen. Zusätzlich übernehmen Roboter viele Aufgaben in Fertigungslinien und im Materialhandling. Sie sind frei beweglich sowie flexibel und daher ideal für unterschiedliche Tätigkeiten einsetzbar. Im Hinblick auf Robustheit, Schnelligkeit und Präzision kann jedoch die Lineartechnik punkten – und das bei einfacherer und kostengünstigerer Inbetriebnahme. DIE MÖGLICHKEITEN DER LINEARTECHNIK Die Lineartechnik ist aus der Prozessautomatisierung nicht mehr wegzudenken. Das Grundkonzept beruht auf verfahrbaren Schlitten, die entlang einer linearen Strecke auf einem Trägerprofil bewegt werden. Lineartechnik kann jedoch viel mehr. Durch die Kombination mehrerer Lineareinheiten lassen sich viele Projekte umsetzen, die mehrdimensionale Bewegungen auf einer Fläche oder frei im Raum beinhalten. Mit der Lineartechnik von Item lassen sich sowohl einachsige Lineareinheiten als auch 2D Flächenportale und 3D Raumportale realisieren. Das Unternehmen Item bietet zahlreiche Komponenten an, mit denen verschiedene Automationsprozesse einfach und schnell durchgeführt werden können. Zusätzlich zu unterschiedlichen Linearführungen und Schlitten sowie Antrieben und Steuerungen gehören vorkonfigurierte Lineareinheiten und Komplettlösungen zum Portfolio des Unternehmens aus Solingen. Einachsige Lineareinheiten werden in der Produktion häufig dazu verwendet, Werkzeuge entlang einer Strecke zu bewegen, um z. B. Bohrungen oder Verschraubungen durchzuführen. Auch lassen sich schwere Lasten leicht mit einachsigen Lineareinheiten verschieben. Für komplexere Anwendungen sind synchronisierte Linearachsen das Mittel der Wahl. Die Synchronisation ermög- 26 antriebstechnik 2021/11 www.antriebstechnik.de

STEUERN UND AUTOMATISIEREN licht eine Herstellung von mehrachsigen Systemen (Portale), um mehrdimensionale Anwendungen zu realisieren. In 2D-Portalen werden beispielsweise Druckköpfe, Düsen, Sensoren oder Scanner über eine Fläche geführt. Mithilfe von Kreuztischen lassen sich schwere Werkzeuge bewegen sowie Sortier- oder Abfüllvorgänge verrichten. Über Auslegerachsen können z. B. Materialund Belastungstests durchgeführt werden. Dreidimensionale Prozesse sind ebenfalls mit den Komponenten der Lineartechnik von Item realisierbar, wie das Stapeln, Palettieren oder unterschiedliche Sortieraufgaben. Ob einachsig, zwei- oder dreidimensional – mit Lösungen aus der Lineartechnik sind hohe Positioniergenauigkeiten und schnelle Bewegungen erreichbar. Weitere Vorteile sind die einfache Inbetriebnahme, hohe Lebensdauer, ein geringer Wartungsaufwand und niedrige Investitionskosten. ROBOTER – KOLLABORATIV UND NICHT KOLLABORATIV Automatisierte Prozesse sind mithilfe von Lineartechnik leicht zu realisieren, allerdings haben lineartechnische Systeme im Vergleich zu Robotern einen eingeschränkten Bewegungsspielraum. Bei Robotern unterscheidet man zwischen kollaborativen und nicht kollaborativen Anwendungen. Nicht kollaborative Roboter führen Arbeitsschritte komplett selbstständig durch. Sie bewegen sich frei im Raum und müssen deshalb auch mit Schutzeinhausungen versehen oder durch Zäune vom Arbeitsraum der Mitarbeiter getrennt werden. Diese nicht kollaborativen Roboter werden häufig für Schweißarbeiten eingesetzt oder im Produktionsprozess für sich wiederholende Aufgaben. Die Programmierung der Roboter ist zum Teil sehr kostenintensiv und zeitaufwändig. Kollaborative Roboter (Cobots) arbeiten mit dem Menschen zusammen. Dabei soll die Maschine den Mitarbeiter nicht ersetzen, sondern seine Fähigkeiten unterstützen und ihm belastende Tätigkeiten abnehmen. Um Verletzungen beim Mitarbeiter zu vermeiden, ist der Roboter mit Sensoren ausgestattet, die bei Berührung zum Abschalten führen. Schutzeinrichtungen und Zäune sind demnach nicht nötig. „Die Systeme sind momentan noch vielfach im Erprobungsstadium“, erklärt Uwe Schmitz, Produktmanager Maschinenautomation bei Item. „Roboter stoßen an ihre Grenzen, wo es um Mithilfe von Kreuz tischen lassen sich schwere Werkzeuge bewegen sowie Sortier- oder Abfüllvorgänge verrichten Feinheiten geht oder darum, die Passgenauigkeit von Bauteilen abzuschätzen sowie Toleranzen von Bauteilen zu berücksichtigen.“ Beispielsweise prüft der Mitarbeiter bei Pressvorgängen in der Fertigung, ob die Bauteile passgenau übereinanderliegen. Der Cobot dagegen presst die Bauteile direkt zusammen. Er hat seine festgelegten Abläufe und kann Prozesse nicht kurzfristig beschleunigen. „In Zusammenarbeit mit den Cobots muss der Mensch noch häufig auf den Roboter warten“, so Schmitz. „Das ist ineffizient.“ LINEARTECHNIK VS. ROBOTIK Roboter sind frei beweglich und dadurch flexibel einsetzbar. Sie können viele unterschiedliche Tätigkeiten durchführen, z. B. Werkzeuge selbstständig wechseln. Allerdings ist der Einsatz von Robotern mit hohen Investitionskosten verbunden. Aufgrund der notwendigen zahlreichen Motoren für die einzelnen Gelenke ist zudem ein erhöhter Wartungsaufwand nötig. HELAX – Herz und Muskel der Antriebstechnik Der neue hydraulisch-elektrische Linearantrieb HELAX setzt lineare Bewegungen im Leistungsbereich von 20-300 kW, präzise mit höchster Effizienz um, und eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten. bucherhydraulics.com