Wenn das Runde mit dem Eckigen

„Wir sortieren auch Staub.“ Es klingt fast entschuldigend, wenn Benjamin Burns, Produktmanager bei Asyril, das Messemodell einer Roboterzelle vorstellt, in der ein flinker Deltaroboter 2 mm lange Stifte von einem kleinen Leuchttisch greift und sie in die Bohrungen von Paletten steckt, die ein frei programmierbarer TO150 Torque-Rundschalttisch der Weiss GmbH weitertaktet.

Und tatsächlich, für Burns und seine Kollegen im schweizerischen Villaz-St-Pierre sind 2 mm große Bauteile schon richtig große Brocken – kommen doch die meisten ihrer Kunden aus der Uhren- und Feinwerkindustrie. Für diese Kunden fertigt Asyril auf Basis von Deltarobotern Systeme für das schnelle und präzise Beladen oder Sortieren von Kleinstbauteilen, die als Schüttgut vorliegen, wie zum Beispiel Zahnräder, Zapfen oder Lagersteine. In der Regel beinhalten diese Systeme neben dem Roboter noch ein innovatives Zuführsystem, eine Bilderkennung – und auf Wunsch des Kunden auch einen Rundschalttisch, der die Teileträger an den Folgeprozess weiterreicht.

Dass das Modell die Bauteile ausgerechnet einem Rundschalttisch von Weiss anvertraut, ist kein Zufall: „Weiss ist eine Referenz und den Sondermaschinenbauern, mit denen wir zusammenarbeiten, gut vertraut“, betont Burns. „Damit wird es für unsere Kunden leichter, sich vorzustellen, wie es nach unserem Zuführsystem weitergehen könnte.” Präzision und Geschwindigkeit sind Gemeinsamkeiten zwischen dem Runden und dem Eckigen. „Unser Pocket-Delta ist der kleinste Deltaroboter der Welt,” schwärmt Burns und erklärt das Funktionsprinzip. Drei versetzt angeordnete Stellmotoren bewegen eine dreieckige oder deltaförmige Parallelkinematik, an deren Ende meist ein wechselbarer Sauggreifer sitzt. Eine aufwendige Koordinatentransformation übersetzt die Stellwinkel der drei Motoren in X-, Y- und Z-Bewegungen des Greiferkopfs.

Dieses Wirkprinzip ergibt einen Arbeitsraum, der beim kleinsten Modell bei etwa 150 mm liegt. Die Taktrate von drei Pick&Place-Bewegungen pro Sekunde und die Wiederholgenauigkeit von 2,5 µm sind erstaunlich. „Möglich wird das durch die extreme Reduzierung der bewegten Massen”, erläutert Burns. „Im Gegensatz zu anderen Robotern müssen keine schweren Achsen mit Antriebsmotoren verfahren werden – unsere Motoren sind fest montiert, bewegt wird nur das leichte Gestänge.”

Doch schnelles Pick&Place ist nicht alles. „Der Kunde erwartet Komplettlösungen,” so der Produktmanager. So wird der kleine Deltaroboter meist als so genanntes Asyfeed-Pocket-Modul zusammen mit einer Zuführeinheit und einem Bildverarbeitungssystem angeboten. Eine schmale Schüttrinne wirft die Bauteile auf einen kleinen Leuchttisch, der sich als außerordentlich intelligent erweist: Drei Aktoren unter dem Leuchttisch erlauben es, die Bauteile hin- und herzubewegen, zu verteilen und zu wenden – so lange, bis für den Deltaroboter alles möglichst griffbereit liegt. Dieses Denken in kompletten Lösungen war mit ein Grund, warum sich Burns für den TO150 Torque-Rundschalttisch entschieden hat: „Weiss liefert einbaufertige Baugruppen und keine Einzelteile, die der Kunde dann zusammenfügen muss.”

Rundschalttisch und Antrieb sind eine exakt aufeinander abgestimmte Einheit. Auf Wunsch kann der Kunde den Rundschalttisch und alle anderen Weiss-Komponenten wie Handlinggeräte oder Linearmontagesysteme direkt in seine Steuerung integrieren oder – die meist bevorzugte Lösung – anschlussfertig mit Regler, I/O-Modul und WAS bestellen.

Die Application-Software WAS von Weiss ermöglicht es, alle frei programmierbaren Rundschalttische des Anbieters einfach und schnell in Betrieb zu nehmen. Dank einer einheitlichen, grafischen Benutzeroberfläche ist es auch Nicht-Programmierern problemlos möglich, Winkel, Taktzeiten und Anfahr- und Verzögerungsrampen einzugeben oder die Kommunikation zur übergeordneten Steuerung festzulegen. So kommt es auch, dass Benjamin Burns über die Anbindung des Rundschalttischs an die Steuerung des Deltaroboter-Messemodells nur im Gedächtnis geblieben ist, „dass der damit befasste Mechatroniker von der einfachen Bedienung der Software begeistert war“.

Einem frei programmierbaren Torque-Rundschalttisch aufwendig per Software einfache 90°-Schwenks vorzugeben, scheint jedoch erst einmal übertrieben, gibt es doch für solche Aufgaben einfachere, rein mechanische Lösungen. „Manchmal sind es aber eben nicht exakt 90 Grad, sondern etwa 89,7“, so Burns. „Viele Kunden schätzen es außerdem, mit einer Positioniergenauigkeit von 25 Bogensekunden nachträglich noch etwas korrigieren zu können. Und bei Erweiterungen oder Umbauten ist eine andere Teilung einfach mit ein paar Klicks in der WAS erledigt.“ Die Software erlaube auch ein Optimieren der Anfahr- und Verzögerungsrampen, „gerade in der Uhren- und optischen Industrie ein wichtiger Punkt.“ Nicht nur solche Feinheiten sind für diesen Industriezweig wichtig, sondern die Automatisierung im Allgemeinen. „Unsere Kunden sind ein gutes Beispiel dafür, dass Robotik Arbeitplätze rettet und nicht vernichtet“, erläutert Burns. „Pick&Place, Palettieren oder Sortieren sind Arbeitsschritte mit geringer Wertschöpfung, die gern nach Asien ausgelagert werden. Unsere Automatisierungslösungen ermöglichen es, diese Arbeitsschritte – und damit oft die ganze Fertigung – hier in Europa zu halten.” Hand in Hand mit Weiss kommt so das Runde ins Eckige.

Herbert Glauber Journalist in Karlsruhe

Deltaroboter werden zu fertigen Zellen zum Palettieren und Sortieren von Kleinteilen