Rollon 7. Achse für Roboter: Siebte Achse für Roboter

Für den Aufbau einer siebten Achse griff Rollon auf ein Tecline-Rail-System mit zwei parallelen Statyca-Portalprofilen zurück.

Beim Prinzip der siebten Achse bewegt sich der komplette Roboter auf einer bodennahen Linearachse. Verfahren werden kleine bis mittlere Roboter mit einer Nutzlast bis zu ca. 300 kg. Zum Aufbau der Linearachse kommen vorwiegend Tecline-Rail-Profile von Rollon zum Einsatz. Diese prismatischen Laufrollen- oder Profilschienenführungen mit Zahnstangenantrieb erzielen hohe Werte bei Dynamik und Belastbarkeit. Ihre Hauptanwendungsgebiete sind Robotik, Maschinenverkettungen, Palettierung und Logistik. So kann z. B. ein sechsachsiger Knickarm-Roboter auf der Linearachse parallel zu einer Produktionsstraße mitlaufen und dabei Manipulationen vornehmen. Durch das geringe Eigengewicht des Tecline-Rail-Systems treten relativ geringe Deckenlasten auf, sodass die Lösung mit der siebten Achse auch bei unterkellerten Fertigungshallen eine Option ist.

Mit einer Linearachse kann der Aktionsradius kleiner bis mittlerer Roboter sehr gut erweitert werden.

Mit dem Roboter durch die Halle

Einzelne Linearachsen können bis zu 12 m ausgeführt werden. Für größere Reichweiten lassen sich mehrere Träger stoßbearbeitet verbinden. Rollon kann Kunden aufgrund seines großen Produktportfolios unterschiedliche, maßgeschneiderte Lösungsansätze anbieten.

In einer aktuellen Anwendung realisiert Rollon mit einer siebten Achse die lineare Positionierung des Roboters in einer Schweißzelle. Als Roboter ist ein Kuka KR 16 arc HW (Hollow Wrist) im Einsatz. Er hat ein Gewicht von 245 kg und erreicht eine Nutzlast von 16 kg. Die maximale Reichweite des Sechsachs-Roboters von 1.636 mm wird durch die siebte Achse um einen Hub von 6 m erweitert. Dadurch wird sein Arbeitsbereich wesentlich vergrößert. Auf der Achse wird der Roboter in dieser Anwendung mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s und einer Beschleunigung von 1m/s² verfahren, maximal sind Verfahrgeschwindigkeiten bis zu 3 m/s möglich. Auch der Einsatz mehrerer Roboter auf einer Achse ist möglich, um z. B. gemeinsam an einem Werkstück zu arbeiten.

Klaus Hermes, Marketingleiter bei Rollon, demonstriert die Dimensionen eines Tecline-Rail-Systems für schwere Lasten. Die integrierten Nuten des Profils bieten eine Montagemöglichkeit für externe Komponenten.

Handhabung oder Bearbeitung

Bei der Konzeption des Achssystems muss zwischen Be- und Entladefunktionen und Werkstückbearbeitung, etwa durch Bohren oder Fräsen, unterschieden werden, um die Genauigkeits- und Steifigkeitsanforderungen genau prüfen und berücksichtigen zu können. Für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen können auch prismatische Linearführungen ohne Schmiersystem eingesetzt werden.

Für den Aufbau der siebten Achse greift Rollon auf ein Tecline-Rail-System mit zwei parallelen Statyca-Portalprofilen und einer schrägverzahnten, gehärteten und geschliffenen Präzisionszahnstange zurück. Die in den Profilen integrierten Nuten können dabei als einfache Montagemöglichkeit für externe Komponenten genutzt werden, z. B. Sensoren.

Hinzu kommen Profilschienenführungen mit Kugelkette in Baugröße 30, die als vormontierte Systemlösung mit Bodenplatten und Nivellierschrauben für die einfache Vor-Ort-Montage und Höhenjustage prädestiniert sind. Der Kunde braucht so ein mit Energiekette und Getriebe geliefertes Achssystem dann nur noch mit dem Getriebeflansch an seinen Motor anzuschließen. Die maximale Wiederholgenauigkeit des Systems beträgt ± 0,05 mm.

Anwendungserfahrung zählt

Die Rollon-Ingenieure konnten für die Entwicklung der neuen Lösung mit einer siebten Achse voll auf ihre Anwendungserfahrung in der Lineartechnik setzen. Der Auftraggeber hatte sich aber auch wegen des überzeugenden Baukastenprinzips auf Basis von Aluminiumträgerelementen mit optimiertem Querschnitt und hohen Widerstandselementen für die Rollon GmbH entschieden. Das gesamte Konzept der siebten Achse bietet höhere Flexibilität als eine Roboter-OEM-Lösung und ist bei Robotern bis etwa 1.500 kg Gesamtgewicht (Nutzlast + Eigengewicht) eine wirtschaftliche Alternative zur Stahlbauweise. Auch die Auslegung des Getriebes und des Servomotors gehört mit zur Rollon-Serviceleistung.