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Produzierende Unternehmen sehen sich seit vielen Jahren einem stetig steigenden Kostendruck ausgesetzt. Zudem verlangen viele Märkte eine hohe Variantenvielfalt, was immer kleinere Losgrößen zur Folge hat, die wirtschaftlich realisiert werden müssen. Mo-derne, flexible Robotertechnik stellt hier oft-mals die passende Lösung dar.

Die Behauptung, Robotik sei eine komple-xe Technologie, schwer zu beherrschen und zudem teuer, ist mittlerweile überholt. Reiner Hänel, Senior Product Manager der Factory Automation European Business Group von Mitsubishi Electric, nennt Zahlen: „Mit der spitzen Feder kalkuliert ergeben sich tat-sächlich für den Robotereinsatz nur laufende Kosten von etwa 1,50 €/h.“ Und dabei wer-den die Roboter immer flexibler in ihrem Einsatz, wie Gerald Mies, Geschäftsführer der Fanuc Robotics Deutschland GmbH, weiß: „Die Entwicklungsgeschwindigkeit der Robotikbranche ist derart hoch, dass der Roboter durch Soft- und Hardware stetig in-telligenter wird. Durch die gewonnene Intelli-genz kann der Roboter flexibel integriert und an unterschiedliche Produkte angepasst werden. Somit gehört die Zukunft meiner

Meinung nach dem intelligenten und flexib-len Roboter.“

Daneben sind die einfache Inbetriebnah-me, Programmierung und Handhabung weite-re Trends in der Robotik, die für das Erschlie-ßen neuer Anwendungsfelder von Bedeutung sind. R. Hänel argumentiert: „Diesbezügli-che Fortschritte können gerade die Anwen-der überzeugen, die bis dato aus Angst vor zu komplexen Anforderungen den Roboter-einsatz abgelehnt haben. Die Hemmschwel-le für den Austausch oder Neueinsatz von Robotern wird spürbar sinken.“ Mitsubishi Electric will dazu unter anderem mit ihrer Steuerungsplattform „iQ-Platform“ beitra-gen. Sie integriert produktübergreifend vier Steuerungstypen (SPS, CNC, Servo/Motion und Roboter), was die Inbetriebnahme von komplexen Produktionsprozessen verein-facht.

Auf simple Inbetriebnahme und Handha-bung setzt auch die Manz Automation Tübin-gen GmbH, die unter anderem Roboter als Automatisierungskomponenten in komplet-ten Produktionssystemen einsetzt. Die Kern-kompetenzen des Unternehmens liegen in den Bereichen Robotik, Bildverarbeitung, La-

ser- und Steuerungstechnik. In diesen wird auf eigene Entwicklungen gesetzt. „Gerade die Steuerungstechnik spielt eine wichtige Rolle“, erklärt Sales Manager Uwe Buck. „Mit unserer eigenen Steuerung der ,aico.control‘ sind wir in der Lage, das gesamte System inklusive Roboter und der gesamten Umgebungsperipherie zu steuern.“

Kuka: Neue Roboter- und Steuerungsgeneration

Ebenfalls eigene Steuerungstechnik ne-ben der Robotik hat Kuka im Programm. Aus beiden Bereichen wird zur Automatica eine neue Generation vorgestellt. Gehighlightet werden in diesem Zusammenhang die The-men Energieeffizienz und Sicherheit in der Mensch-Maschine-Kooperation. Die Robo-terserie, die die Nachfolgegeneration der Serie 2000 und der Comp-Serie darstellt, bietet ein Modellspektrum von 90 kg bis 300 kg Traglast. Die neue PC-basierte Steue-rungsgeneration wird die KRC 2 ablösen. Sie ermöglicht ein intelligentes Energie-Manage-ment, mittels dem die Energieaufnahme im Standby reduziert wird. „Ein ,virtueller Haupt-schalter‘ erlaubt es in produktionsfreien Zei-

Trends bei Robotern und AutomatisierungslösungenAuf der Automatica stellen nicht nur Roboterhersteller neue Produkte mit innovati-ven Features vor. Auch Automatisierungsspezialisten, wie Balluff, Beckhoff oder Festo, präsentieren ihre branchenorientierten Lösungen. Dabei spielt die „Green Automation“ eine bedeutende Rolle.

Manz Automation: Hochflexible Robotersysteme zur schnellen

Handhabung von empfindlichen Teilen

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ten, die Leistungsaufnahme der Steuerung schrittweise um bis zu 90 % zu reduzieren – wird der Roboter wieder gebraucht, lässt die kurze Hochlaufzeit die sofortige Verfüg-barkeit des Systems zu“, heißt es aus dem Haus Kuka. Zum Thema Sicherheit ver-spricht das Unternehmen, dass mittels neu-er Steuerungs-Features Roboter und Werker noch enger und sicherer zusammenarbeiten können. Zum Beispiel muss der Roboter im Fall einer Bereichsverletzung nicht stoppen, sondern er kann seine Geschwindigkeit ent-sprechend sicher verringern. Dadurch wer-den Stillstandzeiten reduziert, die Verfügbar-keit des Robotersystems erhöht und Takt-zeitverluste eliminiert. Zusätzliche Schutz-einrichtungen können wegfallen, weitere Kosteneinsparungen werden ermöglicht.

Beckhoff: Möglichkeiten PC-basierter Steuerungstechnik

Auch klassische Automatisierungstechnik-anbieter präsentieren sich mit neuen Lösun-gen auf der Automatica, so beispielsweise der Spezialist für PC-basierte Steuerungs-technik Beckhoff. Hier zeigt das Unterneh-men unter anderem die in Twincat integrier-te Robotik-Kinematic. Damit ermöglicht die Automatisierungs-Software die Einbindung von Robotern und somit die Interaktion und Synchronisation mit den bestehenden Mo-tion-Control-Funktionen. „Der primäre Vorteil ist die Integration von autarken Roboterzel-len in den Fertigungsprozess, das heißt Ein-sparung von externen Roboter-CPU für eine bessere Integration und Kostenoptimierung – also die konsequente Verfolgung des Sci-entific-Automation-Gedankens“, erläutert Dr. Josef Papenfort, Produktmanager Twincat bei Beckhoff Automation. Weiter erklärt er:

„Um Engineering-Kosten zu reduzieren, wol-len unsere Kunden die Integration von Robo-tern in die bestehende Twincat-Welt – das bedeutet die Integration von Konfiguration, Programmierung und Diagnose komplett im Twincat-System. Die Anwendung und somit auch das Produkt werden qualitativ besser, weil Reibungsverluste durch Zusammenar-beiten von verschiedenen CPU für SPS, Mo-tion und Roboter vermieden werden.“

Die Kinematic-Transformation für Twincat ist primär für Pick-and-place-Anwendungen entwickelt. „Hiermit ist es uns gelungen, ei-ne SPS, ein Motion-Control-System und ei-

nen Roboter auf einer PC-basierten CPU ko-ordiniert laufen zu lassen“, so Dr. J. Papen-fort weiter. Der Vorteil ist die Integration der Roboterkinematiken in das bestehende Pro-gramm, das bedeutet, die vollständige Rege-lung auf dem „normalen“ Steuerungs-PC. Besonders hervorgehoben wird die Synchro-nisierung der Robotik mit den bestehenden Mo tion-Control-Bausteinen Twincat NC PTP und Twincat NC I. Alle NC-PTP-Eigenschaften, wie Kurvenscheiben, fliegende Säge und NC I, können beliebig kombiniert werden. „Auch die einfache Programmierung ist ein großer Vorteil. Die Programmierung der Zielkoordinaten erfolgt bequem im kartesi-schen Koordinatensystem. Die Umrechnung auf die dazugehörigen Motorpositionen (Rückwärtstransformation) wird vom Kinema-tik-Modul übernommen. Zusätzlich kann noch das dynamische Modell für eine Momentenvorsteue rung berechnet werden“, sagt der Produktmanager. Zur Automatica wird eine Erweiterung der Twincat-Kinematic-Software für Seilzugroboter vorgestellt.

Beckhoff ist außerdem Aussteller der Initia tive Green Automation, die in diesem Jahr erstmals auf der Automatica durchge-führt wird. „Green Automation Technology bedeutet für Beckhoff, mit intelligenten Kom-ponenten und intelligenter Software zur Ener-gieeinsparung von Maschinen, Anlagen und Gebäuden beizutragen“, so Dr. J. Papenfort. Um optimale Erfolge zu erzielen, ist aus sei-ner Sicht die Durchgängigkeit dieses Ansat-zes von besonderer Bedeutung. „Das heißt, die verschiedenen Komponenten eines Auto-matisierungssystems, wie Antriebe, Bussys-teme, IO und Software, müssen optimal auf-einander abgestimmt sein – eine Anforde-

Mit dem LBR 4+ präsentiert Kuka das Nachfolgemodell des sensitiven Leichtbau-roboters. Er wiegt 7 kg und ist prädestiniert für Handling- und Montageaufgaben

Mit schnellen und präzisen Reaktionen auf Ereignisse bietet die „eXtreme Fast Control“ (XFC)-Technologie von Beckhoff die Voraussetzung, um Energieverschwen-dung zu vermeiden

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rung, die das Beckhoff-Produktportfolio in besonderer Weise erfüllt“, sagt er weiter. Schwerpunkte zum Thema Green Automa-tion auf der Automatica sind:• Energiedaten-Monitoring: Erfassung von

Verbrauchsdaten im IO-System,• Motion Control: moderne Servotechnik

sorgt für doppeltes Einsparpotenzial,• XFC („eXtrem Fast Control“): Schnelle und

präzise Reaktion vermeidet Energieverlus-te und

• leistungsstarke und energiesparende CPU auf Atom-Basis.

Festo: Elektrische und pneumatische Antriebs- und Steuerungstechnik

Festo, ebenfalls Aussteller der Initiative Green Automation, betrachtet das Thema Energieeffizienz in Maschinen und Anlagen ebenfalls von mehreren Seiten, teilweise ganz anderer Art. „Primär sind es Automati-sierungskomponenten, die eine Reduzierung des Luft- und Stromverbrauchs mit sich brin-gen. Ansätze dafür gibt es von der Ventilwelt bis hin zur hocheffizienten Druckluftaufberei-tung“, verdeutlicht Hans-Ulrich Witschel, Lei-ter Vertrieb Deutschland. „Effizienz heißt aber auch, die (Sub-)Systeme in Maschinen intelligent auszulegen, nicht zu überdimensi-onieren und auf die richtige Technologie für die jeweilige Anwendung zu setzen. Außer-dem kann man im Betrieb der Anlage die Energieeffizienz unter die Lupe nehmen. Da-für gibt es Dienstleistungen und das Energie-Monitoring, mit denen man sich direkt vor Augen führen kann, wo Ressourcen einge-spart werden können“, sagt er weiter.

In Festo-Produkten gesprochen, bietet das Unternehmen für die in-telligente Auslegung und Konzepti-on von energieeffizienten Lösungen beispielsweise die Auslegungs-Soft-ware Positioning Drives an. Sie dient der optimalen Auswahl von pneumatischen und elektrischen Handhabungs- und Automatisie-rungslösungen. Kriterien der Soft-ware sind unter anderem Last, Takt-zeit, Strecke oder horizontaler bzw. vertikaler Betrieb.

„Mit unserem Energy Saving Ser-vice bieten wir Anlagenbetreibern die Möglichkeit, ihre Druckluftanla-gen zu optimieren“, nennt H.-U. Wit-schel eine weitere Lösungsmöglich-

keit. „Von der Aufnahme und Analyse des derzeitigen Maschinenzustands bis hin zur professionellen Instandhaltung und Wartung der pneumatischen Komponenten haben manche Kunden ihre Energiekosten um 55 % gesenkt“, verdeutlicht er. Das Energy Moni-toring GFDM beobachtet die Produktion im Hinblick auf den Energieverbrauch.

Daneben präsentiert Festo in München unter der Überschrift „Produkte für mehr Energieeffizienz“ beispielsweise den „Fin-Gripper“. Dieser im Selective Lasersintering aufgebaute Greifer aus Kunststoff ist leicht, flexibel und adaptiv. „Um 90 % sinkt dadurch das Gewicht an der Werkzeugaufnahme ge-genüber einem herkömmlichen Greifer aus Metall. Deshalb müssen Antriebe, an denen er montiert ist, weniger Energie bei der Be-wegung aufbringen“, so H.-U. Witschel.

Mit dem „FinGripper“ gelingt es, natürlich gewachsene Früchte, Knollen oder druck-

empfindliche Lebensmittel schnell und si-cher zu handhaben. Möglich macht das der sogenannte Fin Ray Effect, der sich aus der bionischen Konstruktionsweise der Schwanz-flosse von Fischen ableitet.

Mit Blick auf Ventile und Ventilinseln las-sen diverse Installationskonzepte die opti-male Anpassung an moderne Steuerungen zu. So reduzieren zum Beispiel dezentral installierte Ventilinseln die Schlauchlängen und somit den Druckabfall bis hin zum An-trieb. Fertig vormontierte Ventilinseln sowie einbaufertige aufeinander abgestimmte Systemlösungen sind auf Leckagen geprüft und bieten einen hohen Schutz vor Monta-gefehlern und vermeiden damit Energiever-luste.

Mit der Kombination aus pneumatischem und elektrischem Antrieb zeigt die Festo-Forschung ihre Bereitschaft für den ganzheit-lichen Ansatz energieeffizienter Antriebs-technik. Die Mischung aus der elektrischen Achse HME und der pneumatischen Achse HMP ist hocheffizient für viele Anwendungen. „Im Gegensatz zu einer pneumatischen Ach-se benötigt eine rein elektrische Achse zur Erzeugung einer Dauerkraft und für die Schwerkraftkompensation viel Energie. Da-für kann die pneumatische Achse niemals so genau sein wie die elektrische Variante – der elektropneumatische Hybridantrieb könnte so zu den energieeffizientesten Antriebslö-sungen der Zukunft gehören“, blickt H.-U. Witschel in die Zukunft.

Multi-Contact: Grüne Steckverbindertechnologie

Green Automation unter einem noch ganz anderen Aspekt betrachtet die Multi-Contact Deutschland GmbH (MC). Das „grüne Poten-zial“ ihrer Steckverbinder und elektrischer Kontaktelemente liegt unter anderem in der Kontaktlamellentechnik begründet. „Ihre Er-findung legte den Grundstein für die Entwick-lung verschiedener elektrischer Kontaktele-mente, die ihren Einsatzbereich in zahlrei-chen Industriebereichen haben. Das Prinzip ist einfach, aber sehr wirkungsvoll“, sagt

Der modulare Steckverbinder Combitac von Multi-Contact

Der „FinGripper“ von Festo leitet seine bionische Struktur von der Fischflosse. Er ist ideal

zum Greifen von Früchten und Knollen oder

druckpfindlichen Lebensmitteln, wie Schokola den eiern

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Manfred Müller, Produktmanager Automa tion bei MC.

Die Kontaktlamellen-Bänder bestehen aus zahlreichen Lamellenstegen. Sie erlauben eine elektrische Kontaktierung über eine Vielzahl von definierten stromübertragenden Berührungsflächen. „Jeder Lamellensteg bil-det eine unabhängige, federnde Strombrü-cke, und die vielen parallel angeordneten Lamellenstege vermindern den Übergangswi-derstand des Gesamtkontakts. Dadurch bleibt die Verlustleistung gering und der Energieverbrauch niedrig“, erklärt der Pro-duktmanager. Außerdem ermögliche die gute Kontaktqualität eine lange Lebensdauer mit hohen Steckzyklen. Kleinere Bauweisen kön-nen Material und Herstellungsenergie ein-sparen. „Durch konstante Kontaktkraft und niedrige Durchgangswiderstände sowie durch den Selbstreinigungseffekt sind Steck-verbinder mit MC-Kontaktlamellen zudem zu-verlässig und wartungsarm“, sagt er weiter.

Für die Robotik werden verschiedene Steckverbinder mit dieser Technik angebo-ten. So beispielsweise die Primärkreis-Steckverbinder der Serie MC Roboticline. Sie dienen der zuverlässigen Stromversorgung von Transformatorschweißzangen an Schweißrobotern. „Mit diesen Steckverbin-dern lässt sich die Hochstromzuleitung zwi-schen Stromversorgung und Roboterpunkt-schweißzange in mehrere, gut handhabbare Abschnitte unterteilen. Im Schadensfall muss nicht das komplette Schlauchpaket, sondern nur der betroffene Abschnitt ausge-tauscht werden. Dies reduziert Kosten und schont Ressourcen“, sagt M. Müller. Ein weiteres Beispiel stellen die mehrpoligen Steckverbinder MC Dockingline dar. Mit über 1 Mio. Steckzyklen wird eine lange Lebens-dauer in Multikupplungen, Werkzeugwechs-lern und Dockingsystemen erreicht.

„Die Verbindung zur Robotersteuerung oder zu Prüfstationen im Fertigungsprozess kann mit dem modularen Steckverbinder MC Combitac realisiert werden“, nennt M. Müller ein weiteres Beispiel. In diesem seien ver-schiedene Modultypen, wie Leistungs-, Steu-er-, Datenbus- und Koaxialkontakte, LWL, Thermoelemente und Druckluftkupplungen, kombiniert. „Material und Platz werden ein-gespart, das Handling der verschiedenen Versorgungsleitungen erleichtert“, sagt er weiter.

Neben dem Standardsortiment können die Kontaktlamellen auch individuell ange-passt in anderen Applikationen eingesetzt werden. „Typisch sind zylindrische Kontakt-träger oder Flachkontakte, auch in Einschub-technik und für dynamische Anwendungen. Einige Kontaktlamellen haben einen großen Arbeitsbereich und sind in der Lage, Winkel-versatz aufzunehmen. Die Kontaktqualität, die hohe Strombelastbarkeit und die Vibra-tionsfestigkeit erlauben den Einsatz auch in

anspruchsvollsten Anwendungen“, so der Produktmanager.

Balluff: Die Bedeutung der Sensorik im Robotikbereich

Ein weiteres wichtiges Feld rund um die Robotik belegen die Sensoren. Der Anteil der Aussteller aus dem Sensorbereich war nie höher als in diesem Jahr auf der Automatica. „Unser Ziel ist es, möglichst viele Branchen bedienen zu können“, begründet Alessandro Guerrieri, Business Development bei Balluff, die Teilnahme seines Unternehmens an der Messe. Dabei berge dieser Anspruch eine große Herausforderung, denn Automatisie-rung sei nicht gleich Automatisierung. A. Guerrieri: „Es gibt große Unterschiede zwischen und innerhalb den einzelnen Bran-chen. Außerdem gestaltet sich die Automati-sierungstechnik immer multifunktionaler und damit auch komplexer. Als Sensorhersteller muss man sich den neuen Anforderungen bzw. Trends stellen und Innovationen voran-treiben. Das Thema IO-Link ist ein solches Beispiel.“ Vor diesem Hintergrund sieht er auch die Robotik als bedeutsames Feld. „Roboterhersteller sind für uns sehr wichtig, denn sie zählen nicht nur zu unseren Haupt-kunden, sondern stoßen auch immer wieder neue Trends in der Automatisierungstechnik an“, sagt er weiter.

Als beispielhafte Innovation, die auf der kommenden Automatica gezeigt wird, nennt er die induktiven Koppler BIC für die kabello-se Daten- und Energieübertragung. „Ideal eingesetzt sind sie überall dort, wo feste Kontaktierungen stören oder wo sie hohen

Belastungen ausgesetzt sind, etwa an Dreh-tischen und Stempelkissen etc. Weitere in-teressante Applikationen erschließen sich an Robotern. Als schnell trennbare und völlig verschleißfreie Verbindung sind sie die opti-male Besetzung, wenn an Roboterarmen Werkzeuge, beispielsweise Greifer mit Sen-sorik zur Positionserfassung, in kurzen Inter-vallen getauscht werden müssen“, informiert A. Guerrieri und fasst zusammen: „Durch die BIC-Systeme lassen sich Werkzeugwechsel-zeiten und Fehlerquote auf ein absolutes Minimum reduzieren.“

AusblickAuf der Automatica wird die Automatisie-

rungsbranche in ihrer ganzen Vielfalt zu se-hen sein. „Die Messe hat in den vergange-nen Jahren bereits erfolgreich gezeigt, dass sie den Finger am Puls der Zeit hat, entspre-chend ihrem Leitsatz ,Aus der Praxis für die Praxis‘. Für uns ist die Messe nahezu ein Muss, denn Sensoren kommt in der Automa-tisierung eine Schlüsselrolle zu, gleichgültig ob es um die Metallindustrie, Solarindustrie oder die Bereiche Pharma/Kosmetik geht, überall sorgen sie für reibungslose Abläufe und eine hohe Effizienz“, schließt A. Guer-rieri seine Ausführungen. Inge Hübner

www.balluff.de,www.beckhoff.de,

www.fanucrobotics.de,www.festo.com,

www.kuka.de,www.manz-automation.com,

www.mitsubishielectric.dewww.multi-contact.com

Balluff: Induktive Koppler BIC für flexible Energie- und Datenübertragung