Do it yourself

Portalroboter im Eigenbau

Was uns aus Heimwerkermärkten und Möbelhäusern längst geläufig ist, trifft man im Maschinenbau oder bei Komponentenherstellern wohl eher selten an. Daher fand eine neue Produktlinie aus Offenburg unser besonderes Interesse, denn seit neuestem gibt es die Möglichkeit, die Automatisierung im eigenen Werk im Selbstbau zu realisieren - und wie man& pos;s von der Eigenleistung der „Häuslebauer“ her kennt: Eigeninitiative spart blanke Euros.

26. Juni 2003

Die Pressekonferenz der Elektromechanischen Division von Parker Hannifin EMD Hauser in Offenburg, Mitte Februar, war gut besucht. Insgesamt 27 Fachjournalisten nahmen die Gelegenheit war, sich vor Ort zu informieren. So war hier zu sehen, was die Fachbesucher erst auf der Hannover-Messe vom 7. bis 12. April in Halle 21 bestaunen können: Die Entwicklung vom Antriebsspezialisten zum Automatisierungspartner.

Dipl.-Ing. Manfred Stern, der Standortmanager und Geschäftsbereichsleiter M&C in Offenburg, stellte die Entwicklung anhand von Unternehmenszahlen und Produkten vor: „Die Parker Hannifin Corporation mit weltweit 40.000 Mitarbeitern in 46 Ländern hat einen Jahresumsatz von 6 Mrd. US-Dollar erwirtschaftet. Aus mehr als 200 Produktionsstätten werden über 350.000 Kunden durch 7.500 Distributoren und Automationspartner beliefert.“

Die Entwicklung vom Antriebsspezialisten zum Automatisierungspartner belegte Manfred Stern, indem er die neue Ausrichtung von Parker aufzeigte. So beschrieb er Parkers Antwort auf die Tendenzen bei großen, globalen Kunden, wie: Konsolidierung der Zulieferbasis - weniger Zulieferer liefern mehr Volumen, Wunsch nach globaler technischer und anwendungstechnischer Beratung, Forderung nach Transparenz aller Kosten - auch versteckter Kosten, wie Trainingskosten et cetera - von Systemen oder Komponenten zur Entscheidungsfindung, wie folgt: „Wir verstehen unser Produktfolio als Automatisierungsbaukasten. Dazu haben wir den Systemgedanken - passende Schnittstellen - bei allen Produkten konsequent durchgesetzt. Dazu trägt auch die konsequente Verwendung von Standards bei der Programmierung, Kommunikation und den Entwicklungs-& pos;Tools& pos; bei.“

Komponenten mit Kommunikationsfähigkeiten

Zudem beschrieb er den Ausbau des technischen Beratungsnetzes speziell im asiatischen Raum und hier vor allem China. Doch auch die Produkte selbst, wie die neuen PC-basierenden HMIs und „Operator Interfaces“ oder die neuen Torque-Motoren aus dem Aktuatoren-Produktbereich sowie die System-Lösungen mit der Einbindung kommunikationsfähiger Komponenten in eine Automatisierungslösung, stellte er vor.

Dem Vortrag des Standortmanagers folgten weitere Fachbeiträge aus den Bereichen „Intelligente Antriebstechnik von Parke“, „Direktantriebstechnik“, „Antriebsregelung mit Ferraris-Beschleunigungssensoren“, und - wie schon Anfangs erwähnt - ein Vortrag über einen Bausatz für Portalroboter mit Nutzlasten von 15 bis 150 Kg. Die Arbeitsfläche der Linienportale (GL) gibt Parker mit maximal 7 x 2 m, die der Raumportale (GR) mit maximal 7 x 6 x 2 Metern an.

Vom Standard zum System

Mit Hilfe dieser Portal-Roboter-Systeme können etwa das Blech-Handling, wie Laden oder Abstapeln und Sortieren, gelöst werden. Aufgrund der großen Planungsfreiheit ist diese Lösung sicher auch interessant für die Rohrbearbeiter, die ein zuverlässiges System, etwa zum Beladen oder Entnehmen von Rohren, aufbauen möchten, ohne gleich alles selbst bauen zu müssen, mit der Sicherheit ein abgestimmtes System zu kaufen.

Parker Hannifin hat für die Anwender aus dem Maschinen- und Anlagenbau eine Reihe von derzeit zehn Typen skalierbarer kartesischer Zwei- und Dreiachsportalroboter aufgestellt. Mit den übersichtlich gestalteten Bausätzen wird der Aufbau von effektiv arbeitenden Portalrobotern erheblich vereinfacht. Die einzelnen mechanischen und elektrischen Komponenten und Baugruppen sind sorgfältig - baulich und leistungsmäßig - aufeinander abgestimmt. Der Anwender trifft seine Wahl anhand der gewünschten Last- und Bewegungsdaten. Es sind meist keine weiteren Berechnungen notwendig. Der Anwender kann anschließend der Dokumentation des Roboters alle relevanten Daten, wie Abmessungen und mögliche Einschaltdauer, entnehmen. Sie enthält darüber hinaus die notwendigen Zeichnungen, Stücklisten und Anleitungen zur einfachen Montage und Inbetriebnahme. Neu ist auch der Einsatz von „Compax3“ mit der Option „powerPLmC“ in den Portalrobotern. Die leistungsfähige Mehrachsensteuerung übernimmt bei diesen Robotern die Aufgaben der mehrachsigen Bewegungssteuerung und „IEC 61131-3/SPS“ für Logikoperationen.

Schritt für Schritt zur Automatisierungslösung

Dipl.-Ing Christoph Lindemann, Produkt-Manager Mechanische Komponenten und Systeme bei Hauser, stellte die Bausatz-Reihe an Linear- und Raumportalen dann auch detailiert vor. Er ging insbesondere auf Umfänge und Systemgrenzen der Portalroboter, die dreidimensionale Antriebsauslegung, die Standardisierung für den Bausatz, die Leistungsbereiche und zu guter Letzt auf ein kostenloses Softwaretool ein.

Das Komplizierteste am Eigenbau-Portalroboter dürfte zunächst die Bestimmung der dazu notwendigen Komponenten und deren Parametrierung darstellen. Da die Möglichkeiten hier schnell gigantische Ausmaße annehmen können, hat sich Parker bei seinem Bausatz selbst beschränkt. Sie stellen Linearportale in fünf Größen und daraus resultierende Raumportale in zehn Baugrößen für 15 bis 150 Kg Nutzlast her. Wem das nicht üppig genug klingen sollte, dem sei gesagt, daß allein für diese Auswahl etwa 3.600 Felder - ähnlich „Exel“-Feldern - auszufüllen wären, um die passende Anlage zu bestimmen.

Doch keine Angst, das Unternehmen ist sich bewußt, daß das zu aufwendig wäre. Daher können interessierte Selbstbauer mit dem Parker-Softwaretool in der Regel aufwendige Berechnungen umschiffen und mit dem dazugehörigen Konfigurationswerkzeug zielsicher die passende Automatisierungslösung finden.

Bestimmen, auswählen und bestellen

Christoph Lindemann bringt Leistung der Auswahl-Software auf einen kurzen Nenner: auswählen statt projektieren. Die Software gibt dazu einige Hilfestellung, um es dem „Selberbauer“ möglichst einfach zu machen.

Mit der sogenannten Vorauswahl, die sich auf wenige Auswahlfelder begrenzt, kann der Kunde bereits eine grobe Richtung vorgeben. So wählt er etwa, ob er ein Linear- oder ein Raumportal wünscht. Er legt die gewünschten Hübe, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Achsen (X-,Y-, und Z-Achse) fest. Und er bestimmt die zu bewegenden Lasten. Diese Vorauswahl beschränkt die mehreren hundert möglichen Konstellationen, die sich aus der dreidimensionalen Antriebsauslegung ergeben, bereits auf ein Minimum.

Selbstbau oder Montage von Parker

Nach dieser Vorauswahl zeigt die Software die möglichen Linien- oder Raumportale an, die den Anforderungen entsprechen. Nun kann der Anwender seine Anforderungen weiter verfeinern, oder seine Parametrierung ändern, falls die vom Motor oder Regler abhängige zulässige Einschaltdauer im Dreiecksbetrieb nicht seinen Wünschen entspricht. „Die Erhöhung der Einschaltdauer läßt sich unter anderem durch die Eingabe von Pausen bewerkstelligen. Wenn das passende System ermittelt ist, kann im & pos;Konfigurator& pos; der gefundene Portalroboter konfiguriert werden“, erklärt der Produkt-Manager weiter. Das heißt, daß der Kunde hier die Gesamtanlage, die über den Mindestumfang - Zahnriemenmodule mit angebauten Getrieben und Befestigungsmodulen - hinausgeht bestimmen kann. So kann er etwa Zusatzoptionen, die für alle Achsen wirksam werden, bestimmen. Neben Energieführungsketten, Positionsschaltern, dem Antriebspaket mit Motor, Regler (mit Bus-Optionen) und Kabelsatz, kann der Kunde sein System auf eine solide Basis in Form eines Stahl-Unterbaus in variabler Höhe stellen.

Zu guter Letzt kann der Anwender die Komponentenlisten, Einzelpreise und den Gesamtpreis seiner Bausatzlösung ermitteln. Für Greifer, Saugerplatten et cetera sind Durchführungen vorgesehen, in denen Leitungen, Schläuche und sogar Drehdurchführungen sicher verlegt werden können. Dem Bausatz liegen CAD-Zeichnungen und Dokumentation bei. Auf Wunsch, kann der Kunde die Montage und Inbetriebnahme auch von den Parker-Technikern erledigen lassen.

Aufgrund der derzeitigen wirtschaftlichen Großwetterlage dürfte man sich bei Parker sicher gute Chancen für den Roboter aus dem Baukasten ausrechnen. Nach Hannover sind wir alle schlauer.

Erschienen in Ausgabe: 03/2003