Sehr beweglich

Maschinenelemente

Gelenke – Vor drei Jahren hat Igus die neuartigen Robolink-Mehrachsgelenke vorgestellt. Jetzt erweitert das Unternehmen seinen Baukasten um weitere Gelenke, Sensoren sowie komplette Antriebseinheiten und spannbare Antriebsräder.

30. März 2012

Eine wesentliche Eigenschaft von Industrierobotern ist ihre Gelenkigkeit. Die passenden »orthopädischen« Bauteile dazu hat Igus mit dem Robolink-Gelenkbaukasten geschaffen. »So ermöglichen wir Low-Cost-Automation auf einfache Art und geben Robotern viele gestalterische Freiheiten«, sagt Martin Raak, bei Igus als Entwicklungsleiter und Produktmanager verantwortlich für Robolink. Die bewegten Massen werden dazu so gering wie möglich gehalten. Dafür sind die Antriebe und das Steuerungsmodul vom Bewegungsmechanismus und den Werkzeugen entkoppelt.

Herzstück des Baukastens bilden die leichten, wartungs- und korrosionsfreien Gelenke mit tribologisch optimierten Kunststofflagern, die über Seile angetrieben werden und frei rotieren sowie schwenken können. Optional erhältliche Sensoren ermöglichen die einfache Positionsmessung und damit auch das einfache Einlernen von Funktionen an einem Leichtbauroboter ohne zusätzlichen Programmieraufwand.

Viele der Produkte aus dem Igus-Portfolio kommen weltweit in einer Reihe von Roboterlösungen zum Einsatz. »Durch unseren intensiven Kontakt mit Entwicklern und Anwendern aus der Robotik wissen wir, dass viele keine Zeit für die Entwicklung eigener mechanischer Komponenten haben, da sie Spezialisten für Elektrotechnik und Programmierung sind«, erklärt Martin Raak.

Hier soll der Baukasten Abhilfe schaffen, indem er den Entwicklern die Möglichkeit gibt, sich voll auf die Antriebs- und Steuerungstechnik zu konzentrieren und auf die Konzeption eigener Gelenklösungen zu verzichten. Der Einführung des Baukastens ging eine zweijährige Testphase im Igus-eigenen Technikum voraus. Dazu Martin Raak: »Für uns ist es ganz entscheidend, dass wir besonders zahlreiche und den Anwendungsbedingungen entsprechende Versuche mit den Komponenten durchführen. Entscheidungen fällen wir nie auf Basis von Datenblättern. Erst wenn die Versuchsergebnisse zeigen, dass alles funktioniert und wir auftretende Probleme bewältigen können, setzen wir unsere Arbeit fort.«

Vorbild Natur

Das Gelenk ähnelt einem menschlichen Ellenbogen mit zwei Freiheitsgraden, also einer Dreh- und einer Schwenkbewegung. Da die Kraftübertragung per Seilzug erfolgt, eignen sich beliebige Antriebe, egal ob pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder Handbetrieb. Die Entfernung zwischen Antrieb und Gelenk ist außerdem nahezu beliebig wählbar. »Damit orientiert sich auch das Antriebssystem am Vorbild der Natur«, weiß Martin Raak. »Das ist wie bei einem Kranich ein dünnes und langes Bein, dessen Zehen durch Muskeln im Rumpf und Sehnen in den Beinen bewegt werden.«

Ein kompletter Arm besteht neben dem 350 Gramm leichten Kunststoffgelenk aus einem Anschlussrohr, dass je nach Kundenwunsch aus Aluminium, GFK oder CFK bestehen kann. In den Anschlussrohren kann der Anwender Seilzüge, Sensorkabel und Pneumatikschläuche geschützt und durch Innenaufteilungen sauber getrennt verlegen.

Neue Komponenten im Baukasten sollen die bisherigen Einsatzmöglichkeiten erheblich erweitern. Dazu zählen vor allem neue Gelenkvarianten, die jeweils für einen statt bislang für zwei Freiheitsgrade zuständig sind. »Bisher waren beide Freiheitsgrade in je einem Gelenk miteinander kombiniert«, erklärt Martin Raak, »jetzt kann der Anwender genau die Kombination von Bewegungsrichtungen konfigurieren, die er benötigt«.

Einsatz unter Wasser

Auch in rauen Umgebungen, wie etwa unter Wasser, arbeitet Robolink – dank der vom eigentlichen Gelenk entkoppelten Antriebe und der korrosions- und schmierfreien Konzeption. Damit die optionale Sensorik in solchen Anwendungen sicher funktionieren kann, gibt es ganz neu einen unterwassertauglichen Winkelsensor. »So ist das gesamte System noch flexibler einsetzbar, zum Beispiel für einfache Pick & Place-Anwendungen. Dazu passt unser neuer einfacher mechanischer Greifer aus Kunststoff.« Der über Seilzug betätigte Greifer besteht aus leichtem Tribopolymer und bringt nur 65 Gramm Gewicht auf die Waage.

Zur intuitiven Programmierung des Robolink hat Igus eine neue Software konzipiert, mit der der Anwender aktuell maximal fünf Achsen betreiben kann. Die Software ist auf die Igus-Antriebseinheit und die passenden Winkelsensoren abgestimmt. Durch die bionischen Anleihen und die natürlichen, flüssigen Bewegungsabläufe eignet sich Robolink auch für Foto oder Film sowie für Umgebungen, in denen metallische Lösungen nicht erwünscht sind. Ein weiteres Einsatzfeld ist die Mensch-Maschine-Interaktion. »Gerade in der Servicerobotik kommt es auf Lösungen an, die leicht, kostengünstig und haltbar sind.

Und wenn man von einem Robolink-Gelenkarm getroffen wird, trägt man höchstens einen blauen Fleck davon«, gibt Martin Raak zu bedenken. »Viele der Beta-Tester haben das Gelenk bereits in Servicerobotern eingesetzt.« Igus plant weitere »Körperteile« für Roboter. Martin Raak: »Aus dem Feedback unserer Kunden ergab sich der Wunsch nach einer Schulter, also einem größeren und stärkeren Mehrachsgelenk, sowie einer extrem leichten und kleinen Variante, die dem Handgelenk entspricht.«

Erschienen in Ausgabe: 02/2012