Neue TS2-Reihe: Was können Stäublis neue Scara-Roboter?

Peter Pühringer, Division Manager Robotics bei Stäubli, zeigt sich begeistert von der Performance der neuen Roboterbaureihen: „Noch nie konnten wir eine derart hohe Leistungsdichte gleichzeitig über alle Roboterbaureihen hinweg bieten. Erstmals ist es uns gelungen, mit den FAST pickern TP80, den Sechsachsern der TX2-Baureihe sowie den Vierachsern der TS2-Generation weltweit Benchmark zu setzen. Das hohe Niveau der kompletten Range ist der Verdienst einer konsequenten F&E-Strategie.“ Was Pühringer meint, zeigt sich beim jüngsten Projekt, der Neuentwicklung der Vierachsbaureihe, die von Grund auf neu konstruiert wurden. Die Maschinen sind jetzt modular aufgebaut und verfügen erstmals über die JCS-Antriebstechnik, die bereits bei den Sechsachsern Maßstäbe setzt. Diese Technologie ist der Schlüssel für den enormen Performancezugewinn der TS2-Vierachser und sie ermöglicht dank Hohlwellentechnologie ein Reinraumdesign, bei dem außenliegende Leitungen endgültig der Vergangenheit angehören.

Tatsächlich machen die neuen Roboter die Unterschiede zu den Vorgängern auf den ersten Blick deutlich. Was auffällt, ist das kompakte, geschlossene Design mit innenliegenden Medien- und Versorgungsleitungen: kein außenliegendes Kabelpaket und damit keine Störkonturen, keine Fehlerquellen und keine unnötigen Partikelemissionen. Ein komplett abgedichtetes Gehäuse, die Pinole oben optional mit einem Deckel geschützt und mit Spezialschrauben verschraubt, die Anschlüsse auf Wunsch unter dem Roboterfuß verborgen, Toträume konsequent vermieden – so geht Hygienedesign in Schutzart IP65 heute. Was der Hersteller damit bezweckt, ist klar: Stäubli ist in den Life-Science-Bereichen unangefochtener Marktführer und will diese Position mit den neuen Scaras weiter ausbauen. Von den Robotern gibt es auf sämtliche Branchen angepasste Sonderausführungen für Pharma-, Medical- und Food-Einsätze sowie ESD-Varianten, zum Schutz gegen elektrostatische Aufladung. „Unsere neuen High-Speed-Scaras eignen sich für alles und noch mehr.

Es sind Standardroboter für alle Montageaufgaben, sie lassen sich jedoch mit einfachen Modifikationen für sensitive Produktionsumgebungen qualifizieren, wo sie neue Einsatzmöglichkeiten erschließen sollen“, betont Pühringer. „Ich denke dabei an Applikationen unter strengsten Hygiene- oder Reinraumanforderungen von Photovoltaik über Pharma bis hin zu Food. Dafür können alle TS2-Modelle ohne Leistungsverlust mit lebensmittelverträglichem H1-Öl betrieben werden.“ Selbst in HE-Ausführung (Humid Environment), die die Roboter für Einsätze unter Spritzwasserbeaufschlagung qualifiziert, sind die Maschinen jetzt verfügbar. Gerade bei Einsätzen in der Lebensmittelindustrie, wo tägliche Reinigungsprozeduren mit flüssigen Medien anstehen oder bei der Maschinenautomation mit permanenter Kühlschmierstoffbeaufschlagung empfiehlt Stäubli die zusätzlich geschützten HE-Roboter. Um einen störungsfreien Einsatz der neuen Vierachser unter solchen Umgebungsbedingungen zu garantieren, finden Edelstahlteile, Spezialdichtungen sowie besonders beschichtete Gehäuseteile Verwendung. Mit der Weltpremiere der TS2-Vierachser in HE-Version schließt der Hersteller die Lücke und kann ab sofort alle Roboterkinematiken in dieser Sonderausführung anbieten.Um für alle Fälle eine optimale Lösung bieten zu können, besteht die neue Roboterfamilie aus insgesamt vier Mitgliedern, namentlich TS2-40, TS2-60, TS2-80 und TS2-100.

Mit letzterem erweitert der Hersteller die Vorgängerbaureihe, die Reichweiten von 400 bis 800 Millimetern abdeckte, um einen großen Vierachser mit beeindruckendem Arbeitsradius von 1000 Millimetern. Insgesamt sind die neuen Scaras erheblich kompakter als ihre Vorgänger und kommen mit einem deutlich geringeren Raumbedarf aus. Und sie überraschen mit einem Novum: Erstmals sind die Vierachser optional mit einem integrierten Werkzeugwechselsystem bestellbar. Damit können die schnellen Scaras Greifer und Werkzeuge automatisch selbst wechseln, wodurch sich die Uptime bei bestimmten Anwendungen signifikant erhöhen lässt. Weiterer Vorteil dieses Systems: Werkzeug oder Greifer lassen sich über den Bajonettverschluss auch manuell in Sekundenschnelle wechseln. Alle Medien- und Signalanschlüsse erfolgen automatisch.

Betrachtet man die vier Scara-Roboter im Detail, zeigen sich einige Gemeinsamkeiten. Das ist kein Zufall, sondern das Resultat des neuen modularen Designs. So verfügen alle Maschinen über den gleichen Roboterfuß, den sich die Baureihe mit der sechsachsigen TX2-Generation teilt. Auch Vorarme, Achsen und Antriebe sind bei bestimmten Modellen identisch. Beispiel Vorarm: Hier kommen die vier Modelle mit zwei unterschiedlichen Vorarm-Versionen aus. Die kleinere Variante bedient die Modelle TS2-40 und TS2-60, die größere den TS2-80 sowie den TS2-100. Die Vorteile dieser Konstruktionsweise bringt Pühringer auf den Punkt: „In erster Linie wollen wir durch die modulare Bauweise die Lieferzeiten für die neuen Scaras deutlich verkürzen. Zudem sparen wir unnötige Kosten und erleichtern die Ersatzteilevorhaltung. Nachdem wir jetzt auch unsere JCS-Antriebstechnik einsetzen und auch sonst eine sehr hohe Fertigungstiefe favorisieren, sind wir nicht von der Liefertreue bestimmter Komponentenlieferanten abhängig. Anwender werden sich deshalb nicht nur über die hohe Performance dieser Maschinen, sondern auch über kürzere Lieferzeiten freuen.“

Dass die neuen Vierachser die Leistungsdimensionen im klassischen Scara-Markt auf Anhieb sprengen konnten, verdanken sie zu einem nicht unerheblichen Teil der vorangegangenen Entwicklung der Sechsachs-Robotergeneration TX2. Wesentliche Komponenten, darunter Roboterfuß, Antriebstechnologie sowie weitere Bauteile stammen ebenso von den Sechsachsern wie die standardisierte Konstruktionsweise aus dem Modulbaukasten.

Auslöser für das Streben nach maximaler Modularität und Flexibilität bei den Sechsachsern war eine gleichermaßen unkonventionelle wie mutige Idee. Man wollte einen Sechsachser schaffen, der sowohl als Standardroboter als auch als Cobot einzusetzen sein sollte. Dieses Konzept konnte Stäubli tatsächlich in die Praxis umsetzen. Heute sind alle Roboter der TX2-Baureihe erste Wahl für Standardeinsätze sowie für kollaborative Aufgaben. Was hinter diesem Konzept steht, bringt Pühringer auf den Punkt: „Wir wollten bewusst keine Leichtbauroboter mit Einschränkungen hinsichtlich Traglast und Geschwindigkeit für reine MRK-Anwendungen entwickeln. Ziel war vielmehr, unsere Standardroboter unter Beibehaltung ihrer vollen Leistungsfähigkeit fit zu machen für die Interaktion mit Menschen. Und mit dem Einsatz modernster Sicherheitstechnik ist das auch gelungen.“

Der entscheidende Unterschied zum gewöhnlichen Industrieroboter liegt in der Sicherheitstechnik. Hier ist es gelungen, bahnbrechende Safetyfunktionen zu integrieren. Und eben dieses Sicherheitspaket versetzt den Hersteller in die Lage, mit den schnellsten Safe Robots der Welt ein neues Kapitel der Mensch-Maschine-Kooperation aufzuschlagen. Die Sechsachser verfügen über einen eigenen digitalen Sicherheitsencoder pro Achse und ein integriertes Safetyboard. Alle Sicherheitsfunktionen erfüllen die strengen Anforderungen der Kategorie SIL3/PLe. Stäubli setzt bei der TX2-Baureihe auf konfigurierbare, sichere I/O-Module sowie auf Echtzeit-Ethernet-Feldbussysteme, die maximale Sicherheit und Kompatibilität garantieren. Diese Funktionen ermöglichen den hochdynamischen Robotern die Zusammenarbeit mit Menschen.

Bei Einsätzen, bei denen die direkte Interaktion von Mensch und Maschine ohne trennenden Schutzzaun gefragt ist, müssen die Roboter die geltenden Sicherheitsbestimmungen für die höchste MRK-Stufe einhalten. Dazu modifiziert der Anbieter die TX2-Standardroboter. Augenscheinlichste Änderung ist die neue Air-Skin, die den Sechsachser unter der Bezeichnung TX2touch zum Power Cobot macht. Mit dieser Skin wird der TX2touch laut Hersteller zum schnellsten und sichersten Cobot im Markt. „Die TX2-Baureihe steht für eine neue Dimension hinsichtlich Qualität, Präzision und Dynamik. Mit dieser überlegenen Gesamtperformance werden die Roboter sowohl bei Standardapplikationen als auch bei MRK-Einsätzen zu höherer Produktivität und Effizienz in allen Industriebereichen beitragen“, ist sich Pühringer sicher. Während sich die Sechsachser der TX2-Baureihe seit geraumer Zeit in vielen Applikationen bewähren, läuft die Markteinführung der neuen Scaras auf Hochtouren.

Zu den ersten Anwendern der neuen Vierachser zählt der österreichische Systemintegrator Nordfels in Bad Leonfelden. Das Unternehmen pflegt eine enge Kooperation mit Stäubli Robotics und setzt in seinen wegweisenden, modularen Standardzellen Pickjet und Voltjet TX2-Sechsachser und TS2-Vierachser ein. Nordfels-Geschäftsführer Dr. Johannes Kaar sieht die Entscheidung als konsequenten Schritt einer langen, bewährten Zusammenarbeit: „Mit unseren innovativen Voltjetanlagen für die Herstellung von Batterie-Makrozellen und den universellen Plattformlösungen Pickjet für ultraschnelles Pick & Place wollen wir technologisch Maßstäbe setzen. Das gelingt nur mit den besten am Markt verfügbaren Komponenten, weshalb wir uns im Roboterbereich für Stäubli entschieden haben.“ Ausschlaggebend war die überlegene Performance der Vier- und Sechsachsroboter, von der sich Nordfels in zahlreichen Projekten überzeugen konnte.

Ein weiterer Grund waren die vielen Sonderausführungen der Roboter, dank derer sie sich für Einsätze unter allen erdenklichen Umgebungsbedingungen von rau bis steril konfigurieren lassen. Dies ist insbesondere bei Pickjet-Anwendungen von entscheidender Bedeutung, da diese Pick&Place-Zellen in nahezu allen Industriebereichen zum Einsatz kommen sollen. Die neuen Vierachser vom Typ TS2-60 feiern ihre Premiere bei Nordfels in den ersten vollintegrierten, automatisierten Produktionslinien VJ 1702, die Nordfels exklusiv für den Batterieproduzenten Voltlabor entwickelt hat. Dabei übernehmen zwei Scaras die Handhabung der Batteriepacks innerhalb der Voltjet-Linie. „Mit dem Voltjet erreichen wir eine einzigartige Ausbringung, mit der wir im Vergleich zur manuellen Handhabung etwa zehn bis zwanzigmal schneller sind. Die kompakten TS2-60 Vierachser tragen erheblich zu dieser hohen Performance bei“, resümiert Kaar. aru