antriebstechnik 6/2021

SPECIAL: AUTOMATION UND

SPECIAL: AUTOMATION UND ROBOTICS COBOTS MIT GROSSEM AKTIONSRADIUS ERWEITERTE EINSATZMÖGLICHKEITEN VON KOLLABORIERENDEN ROBOTERN Kleine kollaborierende Roboter (Cobots) sind immer dann gefragt, wenn bei der Automatisierung von Maschinen und Anlagen eine dauerhafte Zusammenarbeit von Menschen und Roboter erforderlich ist. Das Fraunhofer IEM in Paderborn hat mit Unterstützung von RK Rose+Krieger eine Cobot-Lösung mit großer Reichweite in drei Dimensionen entwickelt und damit die Einsatzmöglichkeiten von kollaborierenden Robotern erweitert. Bernd Klöpper ist Marketingleiter bei der RK Rose+Krieger GmbH in Minden Kollaborierende Roboter heben schwere Gegenstände oder übernehmen monotone, einseitig belastende Aufgaben, wie das wiederholgenaue Anreichen von Teilen. Damit entlasten sie den Produktionsmitarbeiter und schonen seine Gesundheit. Auch für bahngesteuerte Tätigkeiten, die ein Mensch entweder nicht so präzise, dauerhaft oder schnell und sicher ausführen kann wie eine Maschine, bieten sie sich an. Dazu zählt z. B. das Eindrehen filigraner Schrauben oder das Realisieren von Niet- oder Klebeverbindungen. Zudem leisten die kleinen Roboter wertvolle Dienste in Zeiten des Fachkräftemangels; fehlt es doch in vielen Bereichen an qualifizierten Mitarbeitern. Gut ausgebildete und erfahrene Schweißer, die präzise Schweißverbindungen herstellen können, sind nur noch schwer zu finden. Eine exakte Schweißnaht ist für einen Cobot – einmal angelernt – kein Problem. OPTIMALE VORAUSSETZUNGEN SCHAFFEN Damit ein kollaborierender Roboter erfolgreich arbeiten kann, sollten vor der Anschaffung einige grundlegende Fragen be- 28 antriebstechnik 2021/06 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: AUTOMATION UND ROBOTICS antwortet werden. Dazu zählt neben der eigentlichen Aufgabenstellung auch die Frage nach dem Aktionsradius und – daraus resultierend – nach der erforderlichen Anzahl der Antriebsachsen. Dabei lässt sich der Bewegungsspielraum des Cobots auf einfachstem Weg mithilfe von Linearachsen und elektrischen Hubsäulen erreichen. Wie komplex dabei Installation und steuerungstechnische An- bzw. Einbindung in das Produktionsumfeld sein werden, gibt die Aufgabe des Roboters vor. Zudem muss neben der Sicherheit des Cobots an sich auch die Sicherheit sämtlicher Achsen im Sinne der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG gewährleistet sein; schließlich haftet der Betreiber persönlich. Zu den komplexeren Anwendungen von kollaborierenden Robotern, die hohe Anforderungen an zuverlässige Wiederholgenauigkeit und dauerhafte Präzision stellen, zählen u. a. anspruchsvolle Schweißarbeiten. Eine solche Cobot-Lösung mit großer Reichweite in drei Dimensionen entwickelte das Fraunhofer IEM in Paderborn mit Unterstützung der RK Rose+Krieger GmbH aus Minden. Bei der Konzeption eines robotergestützten Handling- und Bearbeitungssystems zum Schweißen zylindrischer Stahltanks übernahm das Team des Fraunhofer IEM Konzeption und Realisierung der Roboterapplikation inklusive der Steuerungs- und Benutzerschnittstellen-Programmierung, der Integration fortschrittlicher Regelungsansätze und des elektrischen Aufbaus. RK Rose+Krieger entwickelte die Lösung zur kugelförmigen Erweiterung des Arbeitsbereichs des Schweiß-Cobots – das Raumportal – auf Basis seines Profil- und Lineartechnik-Baukastens. SYNCHRONISIERTE BEWEGUNGSACHSEN Das Grundgerüst des Raumportals besteht aus Blocan-Aluminiumprofilen unterschiedlicher Baugrößen. Es kann auf zwei parallel angeordneten, zahnriemengetriebenen Linearachsen vom Typ RK DuoLine Z 80 Protect über eine Strecke von 1500 mm in der Horizontalen verfahren werden. Zwei weitere, ebenfalls parallel verlaufende RK DuoLine Z 80 Protect bilden die Z-Achse des Raumportals. Sie bewegen eine Rollenführungs-Linearachse vom Typ RK MonoLine Z 120 vertikal über 1500 mm. An dieser Linearachse ist der Cobot mit der Bearbeitungseinheit montiert. Das Raumportal erweitert den Arbeitsbereich des kollaborierenden Roboters (Durchmesser max. 2 650 mm) um den ansonsten nicht erreichbaren zylinderförmigen Bereich über- und unterhalb seiner Basis. Da- 01 Durch das Raumportal des robotergestützten Handling- und Bearbeitungssystems können alle fünf Achsen und der Roboter zusammen synchronisiert verfahren werden