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Baukasten

Unendliche Kombinationen

Igus erweitert seine Offensive zur Low-Cost-Automatisierung mit dem vielseitigen Apiro-Baukasten, der nagelneue Getriebe umfasst und dem Anwender ein hohes Maß an Flexibilität bietet.

02. Oktober 2018
(Bild: Igus)

Mit seinem Leitmotiv »Motion Plastics« im Rücken strebt Igus nach immer neuen Horizonten. Schon seit Jahren steht dabei die Low-Cost-Automation im Fokus. Ziel ist es, die Wettbewerbsfähigkeit vor allem von Mittelständlern zu stärken – mit Automationslösungen »Made in Germany«.

Denn durch die zunehmende Automatisierung von Fertigungsprozessen steigt der Wettbewerbsdruck auf Unternehmen lokal und global. Hier will Igus ein attraktives Angebot unterbreiten und kostengünstig und individuell automatische Prozesse ermöglichen. Ergebnis sind die Low-Cost-Lösungen aus Hochleistungskunststoffen.

Ein neues Highlight ist der Baukasten Robolink Apiro. Er soll eine kostengünstige und individuelle Automatisierung ermöglichen und einen neuen Level der Modularität bieten. Da passt auch der Name, denn der Begriff Apiro ist an das griechische Wort für »unendlich« angelehnt. Mit unzähligen Kombinationsmöglichkeiten der Bauteile lassen sich individuelle Lösungen, vom einfachen Portal bis zu komplexen humanoiden Robotern, frei nach den Wünschen des Anwenders realisieren.

Martin Raak, Produktmanager Robolink ergänzt: »Bei der Entwicklung der neuen Serie lag der Fokus auf der Entkopplung von Motor und Getriebe sowie der Einführung völlig neuartiger Schneckengetriebe, um beispielsweise sechs Achsen in einem Knickarmroboter zu erreichen.«

Insgesamt wollte das Kölner Unternehmen den Weg zur maßgefertigten Automatisierungslösung extrem einfach und kurz gestalten, und der Anwender soll alle notwendigen mechanischen und elektrischen Komponenten allein bei Igus finden.

Mit den neuartigen Robolink-Apiro-Getrieben lassen sich Wartungsintervalle verlängern: Denn in allen Schneckengetrieben der Apiro-Serie werden hochwertige Igus-Kunststoffe mit Trockenschmierstoffen und tribologisch optimierten Materialcompounds eingesetzt, die zusätzliche Schmiermittel überflüssig machen. Die hohe Bewegungsfreiheit des Apiro-Baukastens wird durch die verschiedenen Getriebearten ermöglicht.

Das Apiro-Standard-Gelenk ist im Vergleich zu handelsüblichen Schneckengetrieben extrem leicht. Es ist spiel- und schmiermittelfrei, das Schneckenrad besteht dabei aus Hochleistungskunststoff und die Schnecke aus Aluminium. Es bietet einen variablen Antrieb durch den Einsatz von Motoren verschiedener Hersteller oder Handantrieb sowie einen variablen Abtrieb über Welle, Drehteller, Profil oder ein weiteres Apiro-Gelenk, das invertiert arbeitet. Bei diesem Apiro invertiertes Gelenk wurden An- und Abtrieb vertauscht. Dadurch rotiert das Aluminiumprofil im Gelenk, was ideal für Robotik- und Rotationsanwendungen ist.

»Einfache individuelle Konfiguration und günstiger Preis bei Apiro sind für Maschinenbauer gute Argumente.«

— Martin Raak, Produktmanager Robolink, Igus

Die dritte Neuheit ist das Apiro-Lineargelenk: Hier hat Igus das Schneckengetriebe gegen Stirnrad- und Zahnstangenelemente getauscht. Das Aluminiumprofil kann dadurch linear verfahren werden oder das Getriebe verfährt auf dem Profil.

Alle drei Varianten verwenden gleiche Gehäuseteile – nur das »Innenleben« wird getauscht. Ein rundes Multifunktionsprofil aus Aluminium dient als serielle Verbindung aller Gelenkvarianten und ermöglicht es, Antriebswellen in der Mitte durch einen Hohlraum zu führen. Es ist für alle Baugrößen verfügbar. Seitliche Nuten dienen der allgemeinen Befestigung, eine Spezialnut der Aufnahme von Zahnstangenelementen. Es gibt zudem eine Nut für Wegmesssysteme.

Die Antriebswelle der Gelenke kann im Profil rotieren. Über eine Parallelverbindung lassen sich Gelenke schnell parallel miteinander verbinden. Bei einer Kombination aus Standard- und Lineargelenk erhält das Lineargelenk eine Übersetzung und dadurch mehr Kraft für die Selbsthemmung.

Alle drei neuen Gelenke liefert Igus in vier Baugrößen mit den Hohlwellendurchmessern 12, 20, 30 sowie 50 Millimeter aus. Sie sind kombinierbar mit Komponenten anderer Hersteller. Die dadurch entstandene Entkopplung von Motoren und Gelenken vereinfacht die Verkabelung der Achsen. Alle Baugrößen sind geeignet für Kraftbereiche von 2,5 bis 40 Newtonmeter. Sie verfügen über Anschlussmöglichkeiten für Igus-DC- sowie Schrittmotoren und andere gängige Antriebe.

Jede Menge Einsätze

Mit Apiro lassen sich Portalroboter, Linearroboter, Knickarmroboter, Scara-Manipulatoren oder Anguspicker zur Entnahme von Produkten aus Spritzgussmaschinen bauen. Denkbar sind auch Systeme zur Kamerapositionierung, Transport- und Handlingsysteme oder bionische Roboter, die die Bewegungen einer Spinne nachahmen. Andere Anwendungen sind Winkelgetriebe, Fahrwerke oder Dreh- und Schwenkeinheiten. Auch für den Bereich der Ausbildung, Entwicklung und Forschung bietet sich die neue Robolink-Serie an, da unterschiedliche Kinematiken leicht und schnell zu bauen sind.

Martin Raak fasst die Eigenschaften des Apiro-Systems noch einmal zusammen: »Die Komponenten aus hochwertigen Tribopolymeren mit Festschmierstoffen sind leicht, schmierfrei, spielarm, stabil und langlebig. Zudem sind sie schmutzunempfindlich, stoßresistent, chemikalienresistent und rostfrei, der Verkabelungsaufwand reduziert sich deutlich. Der kostengünstige Kinematik-Baukasten bietet maximale Flexibilität und ist so einfach wie Spielzeug zu handhaben.«

Noch mehr Systeme

Igus hat allgemein erkannt, dass die hauseigenen Hochleistungskunststoffe das Zeug dazu haben, in der Low-Cost-Robotik Fuß zu fassen. Das Unternehmen setzt dabei nicht nur auf den Preis sondern auch auf digitale Kanäle. So ist Robolink D bereits online mit dem Robolink-Designer schnell konfigurierbar, verbunden mit einer schnellen Bestellung.

Neben dem Apiro-Baukasten hat Igus zahlreiche Systeme für die Low-Cost-Automation geschaffen. So ist beim kompakten Robolink DCi eine Steuerung für vier- oder fünfachsige Robolink-D-Roboterarme in den Fuß des Systems integriert. Die eingesetzte Software ist intuitiv verständlich, Bewegungsabläufe des Roboterarms lassen sich auf einem Touchdisplay mit wenigen Handgriffen in einer 3D-Umgebung simulieren und festlegen. »So gelingt der schnelle und wirtschaftliche Start in die Industrieautomatisierung«, erklärt Produktmanager Martin Raak. »Der Roboter hebt bis zu ein Kilogramm schwere Bauteile und positioniert sie mit einer Genauigkeit von ± 0,5 Millimetern. Das komplette Paket ist für weniger als 5.000 Euro erhältlich.«

Gedacht für Pick-and-Place-Anwendungen ist der neue Delta-Roboter von Igus. Mittelständler können damit auf einen fertigen Roboter mit Parallelkinematik und drei Achsen zurückgreifen. Hier betragen die Gesamtkosten ab 10.000 Euro. Dank der erhöhten Effizienz amortisieren sich die Kosten in der Regel nach einem halben Jahr. Lieferbar ist der neue Roboter in einem Tag als vormontierter Bausatz in einer Box oder einbaufertig in einem Transportrahmen.

Eine weitere Roboterlösung ist der Robolink D, der verschiedene Gelenke, Getriebe, Motoren, Steuerungen und Verbindungselemente umfasst, mit denen sich kostengünstige Automationslösungen bauen lassen. »Da bei allen beweglichen Teilen Hochleistungskunststoffe zum Einsatz kommen, kostet ein Fünf-Achs-Roboter der Serie Robolink D ohne Steuerung nur rund 3.500 Euro«, erklärt Raak. Sehr nahe an der Realität ist ein Projekt des Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK), das einen Leichtbau-Ernteroboter für Gurkenbauern auf Basis des Robolink-D-Baukastens entwickelt und testet.

Zudem hat Igus einen Roboterarm gebaut, der in der Montage arbeitet. Er ist mit einem Hub-Saug-Greifer ausgestattet, der bei der Konfektionierung von Energieketten Kettenglieder in die richtige Position bringt.

Interview: Zur Technik

Der Apiro-Baukasten basiert auf einer neu von Igus entwickelten Technologie. Felix Berger, Entwickler Robolink, fasst die Besonderheiten noch einmal zusammen.

Welche Komponenten umfasst der Apiro-Baukasten und warum gerade diese?

Aus den drei schmiermittelfreien Getriebetypen Schneckengetriebe, invertiertes Schneckengetriebe und Lineargelenk in jeweils vier Baugrößen können Konstrukteure frei wählen. Vom einfachen Portal bis hin zu komplexen humanoiden und animatronischen Robotern sind dem Anwender kaum mehr Grenzen gesetzt.

Welche besonderen Eigenschaften haben die einzelnen Komponenten und das System an sich?

In den Schneckengetrieben der neuen Apiro-Serie kommen hochwertige Tribopolymere mit Festschmierstoffen zum Einsatz. Die korrosionsfreien und chemikalienresistenten Hochleistungskunststoffe sorgen für eine hohe Stabilität, geringes Gewicht, Langlebigkeit und Wartungsfreiheit.

Wie spielen diese zusammen, welche Effekte und Synergien ergeben sich?

Die Verbindung der Gelenke erfolgt beim Robolink Apiro Baukasten über ein Multifunktionsprofil aus Aluminium. Es ermöglicht, Antriebswellen in der Mitte durch einen Hohlraum zu führen, um die Motoren von den Gelenken zu entkoppeln. Dadurch erreicht man eine vor allem für die Robotik vorteilhafte Gewichtsverteilung.

Bei dem neuen Lineargetriebe kann das Aluminiumprofil linear durch das Getriebe verfahren oder das Getriebe verfährt auf dem Linearprofil. Alle Schneckengetriebe sind zudem besonders spielarm. Das Multifunktionsprofil bietet dem Anwender zusätzlich die Möglichkeit, die verschiedenen Getriebe der Robolink-Apiro-Serie beispielsweise seriell zu verbinden. Parallele Gelenkverbindungen sind ebenfalls möglich, indem mehrere Apiro-Gelenke nebeneinandergesetzt werden. Dadurch ergeben sich unzählige Kombinationsmöglichkeiten, um verschiedenste Anwendungen zu automatisieren.

Was waren die Herausforderungen, um ein optimales Zusammenspiel zu erreichen?

Es sollte von Anfang an sichergestellt werden, dass alle Bauteile mit anderen Bauteilen kombiniert werden können. Dazu musste man schon im Vorfeld einige Gelenkkombinationen zusammenbauen, um diese Kompatibilität zu gewährleisten. Außerdem achteten wir darauf, mit möglichst wenig Bauteilen möglichst viele Kombinationen realisieren zu können.

Erschienen in Ausgabe: Nr. 07 /2018