Robotik ergänzt Lineartechnik
Gelungene Kombination
Pneumatische Systeme spielen in der Industrie aufgrund der beträchtlichen Energie- und Wartungskosten sowie der Nachteile im Hinblick auf Sicherheit und Lautstärke nur noch in Spezialgebieten eine Rolle. Sollen Prozesse automatisiert werden, bietet sich die Lineartechnik mit ihren sicheren, wirtschaftlichen und zukunftsgerichteten Lösungen an. Durch die intelligente Kombination von Robotik und Lineartechnik ergeben sich weitere Vorteile, Einsparpotenziale lassen sich voll ausschöpfen und Prozesse effizienter gestalten.
Die Kombination von Lineartechnik und Robotik kann Prozesse in der Automation verbessern und Effizienzsteigerungen ermöglichen. (Bild: Item Industrietechnik GmbH)
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 Material-Handling. Sie sind frei beweglich sowie flexibel und daher gut für unterschiedliche Tätigkeiten einsetzbar. Im Hinblick auf Robustheit, Schnelligkeit und Präzision kann jedoch die Lineartechnik punkten – und das bei einfacherer und kostengünstigerer Inbetriebnahme.
Vielfältig einsetzbar
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 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.
Mit der Lineartechnik von Item sind auch dreidimensionale Prozesse realisierbar, wie Stapeln, Palettieren oder unterschiedliche Sortieraufgaben. (Bild: Item Industrietechnik GmbH)
Lösungen für unterschiedliche Anwendungen
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 ermöglicht eine Herstellung von mehrachsigen Systemen (Portale), um mehrdimensionale Anwendungen zu realisieren. In 2D-Portalen werden z.B. 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. Material- und 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 maximale Positioniergenauigkeiten und schnelle Bewegungen erreichbar. Weitere Vorteile sind die einfache Inbetriebnahme, hohe Lebensdauer, ein geringer Wartungsaufwand und niedrige Investitionskosten.
Kollaborativ und nicht kollaborativ
Lineartechnische Systeme haben 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 werden häufig für Schweißarbeiten eingesetzt oder im Produktionsprozess für sich wiederholende Aufgaben. Die Programmierung der Roboter ist zum Teil sehr teuer und zeitaufwändig. Kollaborative Roboter arbeiten mit dem Menschen zusammen. „Die Systeme sind momentan noch vielfach im Erprobungsstadium“, erklärt Uwe Schmitz, Produktmanager Maschinenautomation bei Item. „Roboter stoßen an ihre Grenzen, wo es um Feinheiten geht oder darum, die Passgenauigkeit von Bauteilen abzuschätzen sowie Toleranzen von Bauteilen zu berücksichtigen.“ Z.B. 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 und Robotik im Vergleich
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. Für manche Anwendungen sind Roboter weniger geeignet. Durch die Steuerung über Gelenke ist der Roboter z.B. nicht in der Lage, eine perfekte lineare Bewegung auszuführen. Hier kommt die Lineartechnik ins Spiel. Lineareinheiten basieren auf robuster Technik und ermöglichen schnelle, lineare Bewegungen. Das System ist einfach in Betrieb zu nehmen, stabil, langlebig und wartungsarm. Die Lineareinheit kann selbst schwere Lasten sowie große Drehmomente auffangen. Auch ist die Programmierung von linearen Systemen im Vergleich zu Robotiksystemen einfacher.
Eine perfekte Ergänzung
In vielen Fertigungslinien erfolgt die Zuführung von Rohteilen noch manuell. Eine Kombination von Lineartechnik und Robotik ermöglicht in Bereichen der Montage und auch beim Material-Handling eine Steigerung der Effizienz. Der Roboter kann z.B. auf einer Lineareinheit montiert werden und so von einem zum anderen Fertigungsplatz bewegt werden. Möglich ist auch eine andere Variante, bei der der Roboter auf einem Fließband steht und in der Bewegung arbeitet, also mit dem zu fertigenden Produkt mitgeführt wird. Darüber hinaus lassen sich Systeme realisieren, bei denen der Roboter hängend an der Lineareinheit montiert wird und seine Arbeitsschritte erledigt. Klassische Schweißarbeiten können so effizient ausgeführt werden, ebenso Greif- und Sortierarbeiten an einer Fertigungsstrecke. Weitere sinnvolle Kombinationen können entstehen, um Prozesse zu verbessern. Die Lineareinheit kann die Präzision des Roboters erhöhen, indem sie praktisch als Endgerät am Roboterarm geführt wird. Werkzeuge wie Bohrköpfe werden flexibel im Raum bewegt, während der finale Prozessschritt äußerst präzise mithilfe der Lineartechnik vollendet wird. Vor allem diese Abläufe – gerades Heranführen, Positionieren und schnelles Bewegen von Werkzeug – lassen sich mit Lineareinheiten präzise steuern. Die Länge der Linearachsen ist nicht begrenzt und die Lineareinheiten sind individuell für die jeweilige Aufgabe konfigurierbar.
