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Die Bewegungen von dem Förderband und von der Lineareinheit erfolgen stets synchron. Geringe Schwankungen werden sofort kompensiert.
Foto: Item
Die Bewegungen von dem Förderband und von der Lineareinheit erfolgen stets synchron. Geringe Schwankungen werden sofort kompensiert.

Robotik

Bewegung und Bearbeitung synchronisiert

Mit einem Baukastensystem will Item Anwendungen für Transport und Bearbeitung von Werkstücken einfach synchronisieren.

Prozesse schlanker gestalten, Abläufe optimieren – dieses Ziel aus der Lean Production lässt sich unter anderem mit synchronisierten Prozessen erreichen. Ein Beispiel dafür ist die „Fliegende Säge“. Das Prinzip kommt aus der Holzbearbeitungsindustrie und beschreibt die Bearbeitung von Material beim Transport. Baumstämme werden zugeschnitten, während sie transportiert werden. Die Säge bewegt sich dabei synchron zum Transportband.

Doch mit der Synchronisation von Prozessen lassen sich nicht nur Baumstämme zerteilen, sondern auch Anwendungen in der Industrie realisieren. Ob es sich um Pick-&-Place-Vorgänge, das Sortieren, Vereinzeln und Prüfen von Material oder das Ausrichten von Komponenten handelt – die Synchronisation führt zu beschleunigten Arbeitsvorgängen und damit verkürzten Prozesszeiten.

Optimierter Warendurchlauf

Mit Item lassen sich synchronisierte Prozesse im Warendurchlauf ohne großen Aufwand realisieren. Dazu werden Aluminiumprofile aus dem Systembaukasten mit Linear- und Fördertechnik sowie der Robotertechnik kombiniert. Eine hochauflösende Signalverarbeitung ermöglicht eine Synchronisierung ohne komplexe Steuerung. Sämtliche Bauteile können aufgrund der Systemnut und entsprechender Verbindungstechnik einfach und unkompliziert miteinander verbunden werden.

Zur Verfügung stehen Förderbänder, die in Länge, Breite, Geschwindigkeit und Oberflächenbeschaffenheit der Bänder variieren und sich dementsprechend an unterschiedliche Anforderungen anpassen lassen. Ebenfalls im Portfolio von Item sind zahlreiche Lineareinheiten, die passend zum Einsatzzweck ausgewählt werden können. Sie lassen sich individuell konfigurieren und können Roboter unterschiedlicher Bauart bewegen. Die Lineartechnik erfüllt dabei unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Nutzlast, Genauigkeit und Hublänge. Zusätzlich nutzt Item mit einem Drehgeber und einer Lichtschranke weitere Komponenten, um die Synchronisation von zwei unabhängigen Prozessen zu ermöglichen.

Das Prinzip der „Fliegenden Säge“ umsetzen

Für die Anwendung „Range Extender“ hat Item einen Cobot auf einer Lineareinheit installiert, die sich parallel zu einem 6 m langen Förderband bewegt. Die Unterkonstruktion des gesamten Systems besteht aus Aluminiumprofilen des hauseigenen Systembaukastens. Ganz nach dem Prinzip der „fliegenden Säge“ befindet sich auf dem Förderband ein Werkstückträger, der während des Transports auf dem Förderband bearbeitet wird. Der Cobot greift Bauteile vom Band und ändert deren Reihenfolge.

Wenn sich das Werkstück durch eine installierte Lichtschranke bewegt, löst diese den Prozess aus. Das Triggersignal wird an die Steuerung übermittelt. Sobald die Synchronposition erreicht ist, erhält die Robotersteuerung den Befehl, mit der Arbeit zu beginnen. Ein Drehgeber übermittelt zu jeder Zeit die Geschwindigkeit des Förderbandes an die Steuerung. Damit ist gewährleistet, dass die Bewegung von Förderband und Lineareinheit stets synchron verläuft. Da der Drehgeber kontinuierlich von der Steuerung ausgewertet wird, erfolgt ein ständiger Abgleich der Soll- und Ist-Werte. Verändert sich die Geschwindigkeit des Förderbandes, verändert sich die der Lineareinheit in gleichem Maße. Geringe Schwankungen werden somit kompensiert.

Der Sensor unter dem Förderband erfasst die Geschwindigkeit des Bandes mit hoher Präzision. Er wird mit der Steuerung verbunden, die Programmierung erfolgt mit der Inbetriebnahme-Software Motionsoft und das System ist sofort betriebsbereit. „Unsere Steuerung unterstützt das digitale Interface. Sie nimmt die Daten zur Geschwindigkeit des Förderbandes auf und gibt diese an die Lineareinheit weiter“, sagt Uwe Schmitz, Leiter Produktmanagement bei Item. „Die Lineareinheit bewegt sich stets synchron zum Förderband, sodass der Roboter scheinbar in einer statischen Position zum Werkstück arbeitet.“

Der Aktionsradius des Roboters wird durch die Anlage vergrößert und es entsteht eine dynamische Arbeitsumgebung mit sieben Achsen. Wird eine solche Anlage auf herkömmlichem Weg konzipiert, müssen zahlreiche Einzelkomponenten und Baugruppen perfekt aufeinander abgestimmt werden, damit sie den mechanischen, elektronischen und datentechnischen Anforderungen entsprechen. Der Aufwand für die Planung und Konstruktion ist somit sehr hoch und die Steuerung ist komplex.

Den Aufwand für Konzeption und Umsetzung minimieren

Mit dem modular aufgebauten Baukasten von Item können Anwender individuelle Lösungen auf der Basis vorkonfigurierter Lösungen entwickeln, ohne jede Einzelkomponente im Detail verstehen zu müssen. Alle Komponenten passen zusammen und können miteinander verbunden sowie nach Bedarf erweitert werden. Damit lässt sich der Aufwand für die Konzeption deutlich reduzieren. Im Ergebnis können unterschiedliche Applikationen realisiert werden.

Möglich ist dabei auch eine Kombination von Roboterarm und Lineareinheit ohne Förderband, bei der der Roboter nacheinander verschiedene Stationen anfährt und dort vorprogrammierte Abläufe vollzieht. Das Baukastensystem von Item ist dabei nicht an einen Roboterhersteller gebunden, sondern für sämtliche Robotertypen nutzbar.

Für das Anwendungsbeispiel Range Extender hat Item einen Cobot auf einer Lineareinheit installiert, die sich parallel zu einem 6 m langen Förderband bewegt.
Die Antriebs- und Steuerungstechnik  ermöglicht eine schnelle Realisation der Bearbeitungsaufgabe. Der Sensor unter dem Förderband erfasst die Geschwindigkeit des Bandes und wird direkt mit der Steuerung verbunden.
Der Cobot greift Bauteile vom Band und ändert deren Reihenfolge. Dabei bewegt sich das Werkstück zu Beginn des Prozesses durch eine installierte Lichtschranke.
Die Programmierung erfolgt einfach mit der Inbetriebnahme-Software Motionsoft und das System ist sofort betriebsbereit. 
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