Anlauf Demonstrationsanlage, Bild: Inperfektion

Bei der Demonstrationsanlage greifen Robotik, Linearachsen, Motoren, Regler, die mechanische Konstruktion sowie Elektronik und Software präzise ineinander. Bild: Inperfektion

| von Gunthart Mau und Frank Peifer, SEW-Eurodrive

Vier Spezialisten haben sich zusammengetan, um für unterschiedlichste Branchen Automatisierungslösungen aus einer Hand zu verwirklichen: Rollon liefert die Linearachsen, Kettec ist für die mechanische Umsetzung verantwortlich, Inperfektion verwirklicht die Programmierung und Automatisierungstechnik und SEW-Eurodrive ist der Lieferant der Antriebs- und Automatisierungstechnik.

„Mit der von uns gemeinsam entwickelten Messeapplikation zeigen wir, welche Möglichkeiten sich realisieren lassen, wenn Lineartechnik und Robotik zusammengebracht werden.“

Andreas Kaiser, Business Development Manager, Rollon

Die möglichen Anwendungen sind breit gefächert, wie Frank Heinrichs, Geschäftsführer von Kettec, betont: „Mit unserem vereinten Know-how automatisieren wir Anwendungen aus dem Bereich des Palettierens genauso wie aus der Verpackungs- oder Handhabungstechnik.“

Hand in Hand arbeiten

Die Messeapplikation soll diese Möglichkeiten veranschaulichen: Mit ihr werden Mini-Erste-Hilfe-Kasten mit einem individuellen Schriftzug bedruckt. Dabei wird das Kästchen von einem Förderband unter eine Vertikalachse transportiert. Die Achse nimmt es mit einem Vakuumgreifer auf, hebt es an und übergibt es an einen Knickarm-Roboter. Sowohl der Roboter als auch die Vertikalachse sind auf einer gemeinsamen Linearachse montiert. Der Roboter positioniert das Kästchen vor einen industriellen Tintenstrahl-Druckkopf, der einen individuell eingegeben Text „on the fly“ darauf druckt. Dazu wird das Kästchen quasi Punkt für Punkt entlang des Druckkopfes bewegt – und das in einer so hohen Präzision, dass ein klares, sauberes Druckbild entsteht. Anschließend legt der Roboter das Kästchen auf ein hinausführendes Förderband ab – und der Messebesucher hält seinen eigenen, individualisierten Erste-Hilfe-Kasten in den Händen.

Die Anwendung ist ein typisches Beispiel für die Anforderungen an Sondermaschinen, wie Carsten Finke erklärt, Mit-Geschäftsführer von Inperfektion: „Bei einer derartigen Anlage müssen viele Schnittstellen bedient werden. Robotik, Linearachsen, Motoren, Regler, die mechanische Konstruktion sowie Elektronik und Software müssen präzise ineinandergreifen.“ Entwicklung und Bau sind entsprechend aufwendig und erfordern Know-how aus vielen Bereichen. Häufig haben Unternehmen die für die Entwicklung einer Sondermaschine erforderlichen Ressourcen nicht. Sie benötigen also eine Lösung, um dennoch ihre Ideen zu Automatisierung von Arbeitsschritten oder Prozessen in ihrer Produktion umzusetzen. „Diese Lösung können wir durch unsere Kooperation den Unternehmen bieten“, so Finke. Nicht von ungefähr haben die vier Firmen für ihre Zusammenarbeit das Motto „Automation 4 You“ gewählt.

Laufwagen der Doppelachse, Bild: Inperfektion
Zwei Servomotoren von SEW-Eurodrive treiben die zwei unabhängig von einander positionierbaren Laufwagen der Doppelachse Robot 220 SP-2C von Rollon an. Die Einkabeltechnik erleichtert die Verkabelung deutlich und ermöglicht eine schnelle Montage der Servomotoren. Bild: Inperfektion

Die Anlage hat einige Highlights zu bieten: Das beginnt mit der horizontal montierten Linearachse Typ Robot
220 SP-2C von Rollon. Durch ihre zwei unabhängig voneinander positionierbaren Laufwagen ersetzt sie zwei separate horizontale Achsen. An der Robot-Achse sind keine mitlaufenden Motoren und entsprechend auch keine Energiekette notwendig, wie es bei den alternativen Zahnstangen- oder Linearmotorachsen der Fall wäre. Der erste Laufwagen trägt den Roboterarm: „Durch die Kombination mit der Linearachse lässt sich kostengünstig die Reichweite des Roboters erweitern“, erklärt Andreas Kaiser. Auf der Montageplatte des zweiten Laufwagens ist dann die vertikale Linearachse (z-Achse) mit dem Vakuumgreifer montiert. Diese Achse wird von einem Servomotor vom Typ CMP50 von SEW Eurodrive angetrieben. Auch die beiden Laufwagen der horizontalen Achse (y-Achse) werden von zwei Servomotoren CMP50 angetrieben – jeweils einer für jeden Laufwagen. Die Motoren sind feststehend montiert, während das Profil mit der Schiene verfahren wird. Durch die moderne Wickel- und Magnettechnik sind die Servomotoren sehr massenträgheitsarm ausgeführt – bei gleichzeitiger Optimierung der Leistung. Das Resultat ist ein Motorsystem mit besonders hoher Dynamik und Präzision.

Präzision beginnt beim mechanischen Aufbau

„Die mechanische Wiederholgenauigkeit der Linearachse liegt bei 0,05 Millimetern“, wie Andreas Kaiser erklärt. Um diese Präzision in der Messeapplikation beim Drucken voll ausschöpfen zu können, muss das Zusammenspiel von Steuerung, Reglern, Motoren und natürlich der Mechanik stimmen. „Das Erste-Hilfe-Kästchen wird mit der richtigen Geschwindigkeit ohne Zittern am Drucker vorbeigeführt und im richtigen Moment die Pixel aufgebracht“ erläutert Carsten Finke die Herausforderung. Für die stabile, zitterfreie Mechanik sorgt die Rahmenkonstruktion von Kettec.

Eine schnelle Realisierung der von den vier Unternehmen konzipierten Sondermaschinen ermöglicht auch, dass nicht nur bei den Motoren auf SEW-Lösungen zurückgegriffen wurde: „Wir haben in unserer Messeapplikation die neue Generation des Automatisierungsbaukastens Movi-C verbaut“, so Carsten Finke von Inperfektion. Das Wegberger Unternehmen war als Spezialist für Hard- und Softwareentwicklung, Elektronikfertigung, Elektroanlagenkonstruktion und Schaltschrankbau für Software und Elektronik der Messeapplikation verantwortlich. Mit Movi-C konnte Finke dabei auf eine durchgängige Lösung aus einer Hand zurückgreifen – der Automatisierungsbaukasten umfasst den kompletten Bereich der Maschinenautomatisierung, beginnend bei der Steuerungstechnik, über Software und Umrichtertechnik sowie dezentrale Technik bis hin zur Motortechnik. „Wir sind längst mehr als ein Getriebe- und Motorlieferant“, betont Sandra Becker, Business Field Marketing Manager bei SEW-Eurodrive. „Wir bieten Maschinenbauern weltweit Lösungen für die gesamte Automatisierungspyramide an, bis hinauf zur Steuerungsebene.“

Auch komplexe Kinematiken schnell umsetzen

So werden die beiden y-Achsen über den Multiachs-Umrichter Movidrive modular von SEW-Eurodrive angesteuert. Ein weiterer Movidrive-Umrichter steuert die z-Achse an. Eine Besonderheit dieser Umrichter: Die funktionale Sicherheit ist inklusive. In das Grundgerät ist bereits die Sicherheitsfunktion STO in PL e integriert. Über Safety-Optionskarten sind mehr als 15 weitere Sicherheitsfunktionen möglich. Die Umrichter werden gesteuert über Movi-C Controller. Sie reduzieren mit ihren standardisierten Movikit-Softwaremodulen und der Softwareplattform Movirun den Programmieraufwand und bieten viel Spielraum in der Parametrierung. Über die Movikit-Softwaremodule wird die Motion-Control-Antriebsfunktion – zum Beispiel Drehzahlregelung, Positionierung, Robotik, Kurvenscheibe, mechanisch gekoppelte Achsen – einfach über grafische Editoren umgesetzt.
SEW-Eurodrive bietet hierfür über 50 Kinematikmodelle für verschiedene mechanische Anordnungen. So lassen sich auch anspruchsvolle Bewegungskinematiken durch einfache Parametrierung schnell realisieren.

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