Koordiniert acht auf einen Streich

Als Professor Reymond Clavel, ein Pionier in der Entwicklung der Delta-Roboter, vor vielen Jahren in einem Schweizer Werk das Personal beim Platzieren von Pralinen in Handarbeit beobachtete, erahnte er nicht die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des neuen Robotersystems, das gerade in seinem Kopf Gestalt annahm. Der Delta-Roboter mit drei translatorischen Freiheitsgraden und einem rotatorischen, sollte sowohl das Aussehen als auch die Anwendung von Robotern grundlegend verändern. Es war das Schweizer Unternehmen Demaurex, heute unter dem Namen Bosch Packaging Technology firmierend, das den Delta-Roboter als erstes kommerzialisierte und die neue Technik zum bildverarbeitungsgestützten Hochgeschwindigkeitspicking mit Delta-Robotern in Herstellungsbetrieben einführte. Dank der technologischen Weiterentwicklungen der letzten Jahre profitieren Hersteller insbesondere von reduzierten Gesamtbetriebskosten.

Die scheinbare Leichtigkeit, mit der die Delta-Roboter die Produktionslinie entlangtänzeln, erfordert eine hohe Datenverarbeitungsleistung, um die Echtzeitinteraktion zu steuern und zur dynamischen Berechnung der aktuellen und der gewünschten Produktposition. Zu Beginn der Vermarktung des Delta-Roboters stand Demaurex vor der Herausforderung, einen geeigneten Prozessor für die komplexen Berechnungen zu finden. Außerdem mussten spezielle Platinen entwickelt und gefertigt werden, um eine ausreichend hohe Verarbeitungsleistung für die Handhabung zahlreicher unregelmäßig geformter Produkte zu erzielen. Heutzutage steuert ein einzelner Prozessor die Tätigkeiten mehrerer Roboter. Fortschrittliche Programme und Betriebssysteme in Delta-Robotern können Rezeptwechsel und Einrichtungsvorgänge beschleunigen und Arbeitsabläufe reibungsloser gestalten.

Hersteller können zwischen Robotersystemen unterschiedlichster Bauarten auswählen. Die Technologie erlaubt eine exakte Anpassung an spezifische Anforderungen und Produkte der Hersteller – von der Mechanik über die Komponenten bis hin zur Steuerung von Zufuhr- und Ausgabevorrichtungen. Das umfangreiche Portfolio an Mono- und Multipick-Greifern bis hin zu Reflex-Pick-Greifern bietet für jedes Produkt das passende Werkzeug. Vakuumgreifer, mechanische und Coanda-Greifer mit oder ohne Rotation gewährleisten eine schonende und zuverlässige Produkthandhabung. Formatänderungen können zudem ohne Werkzeug vorgenommen werden. Die kurzen Umrüstzeiten ermöglichen zügige Produktwechsel bei gleichbleibender Qualität.

Hochentwickelte Softwarepakete erlauben den Herstellern, ihre Produktionslinien und -prozesse über einen Touchscreen zu simulieren. Rezepte und Produktionsprozesse lassen sich offline simulieren und die Einrichtungszeit für neue Chargen verkürzen, indem Fehler vor Beginn der eigentlichen Produktion rasch erkannt und Stillstandzeiten reduziert werden. Die 3-D-Darstellung erleichtert es dem Bediener außerdem, Pick-and-Place-Muster und weitere Einstellungen für jedes Produkt vorzunehmen und zu optimieren – ideal für flexible Hersteller mit High-Mix/Low-Volume-Anforderungen. Mit vereinfachten Steuerbefehlen können selbst Bediener mit minimalen Programmierkenntnissen die Roboter bedienen und die optimale Geschwindigkeit der Produktionslinie aufrechterhalten.

Bosch Packaging Technology führt mit Gemini 4 eine elektrische Steuerungsplattform für Delta-Roboter ein, die bis zu acht Delta-Roboter und 16 Transportbänder gleichzeitig steuert – doppelt so viele wie die Vorgängerversion Gemini 3. Die Ausstattung umfasst neben den gängigen Standardkomponenten mit Motoren und Antrieben von Bosch Rexroth einen Industrie-PC von Beckhoff. Die Gemeinsamkeiten im Design der Komponenten machen die Steuerungsplattform anwenderfreundlich. Die selben Komponenten werden in einigen der zahlreichen vertikalen und horizontalen Schlauchbeutelmaschinen verwendet. Für Produktionslinien, in denen Schlauchbeutelmaschinen gemeinsam mit den Delta-Robotersystemen Paloma, Delfi, Presto oder Astor zum Einsatz kommen, kann somit der Bedarf an verschiedenen Ersatzteilen reduziert werden.

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal der verschiedenen Delta-Roboter ist der Antriebsmechanismus. Die ersten Delta-Roboter ihrer Art waren mit einem Zahnstangenantrieb ausgestattet, eine einfache Lösung, durch wenig Spiel hohe Genauigkeit und lange Nutzungsdauer zu gewährleistet. Da sich bei diesem Antrieb kein Öl oberhalb des Produktflusses befindet, ist zudem eine Verunreinigung durch herabtropfendes Öl ausgeschlossen. Seither wurden einige Roboter um ein Getriebe ergänzt, das den Vorteil eines geschlossenen Antriebssystems bietet und die Reinigung erleichtert. Ein solches Getriebe vergrößert jedoch das mechanische Spiel und birgt somit auch Nachteile. Die jüngste Generation der Delta-Roboter verfügt über direkt servogetriebene Arme, die direkt am Motor angebracht sind – Konstruktionen mit Getrieben oder Zahnstangen sind somit überflüssig. Zudem verringert sich dank der reduzierten Anzahl beweglicher Teile der Wartungsaufwand, wodurch die Gesamtanlageneffektivität bei gleichzeitiger Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit gesteigert wird. Die Verwendung von Bosch- Rexroth-Motoren erhöht zudem die Drehmomentkapazität und ermöglicht Herstellern eine Steigerung der Anlagengeschwindigkeit um 25 % und somit eine Erhöhung der Produktionsleistung.

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