Schwerlast Seilroboter

Die igus-Produkte kommen im parallelen Seilroboter IPAnema 3 zum Einsatz. Die Tragstruktur des IPAnema 3 besteht aus einer Rahmenstruktur aus Metall, es kann aber auch eine geeignete Gebäudestruktur als Rahmenstruktur für den Seilroboter dienen. Hinzu kommen kompakte Windeneinheiten mit Servomotoren und acht Kunstfaser- oder Stahlseile. Die Seile sind mit der mobilen Plattform des Seilroboters verbunden. Durch eine Änderung der Seillängen mithilfe der Seilwinden kann die Plattform in allen sechs Freiheitsgraden im Raum bewegt werden. Bei der hier vorgestellten Anwendung ist die Plattform mit einem Palettengreifer als Endeffektor für die Verwendung in der Intralogistik ausgestattet. Dadurch ist es möglich, Paletten in allen sechs Freiheitsgraden im Raum zu bewegen und zu positionieren.
Seilroboter, wie sie das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA seit mehreren Jahren entwickelt, sind eine innovative Lösung für automatisierte Handhabungs- und Bearbeitungsaufgaben und kombinieren Technologien aus der Robotik und Krantechnik. Sie eignen sich besonders für große Arbeitsräume oder schwere Lasten. Der IPAnema 3 hat einen Bauraum von 16 x 11 x 6 Metern und eine Nutzlast von bis zu 250 Kilogramm.

Firma: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Ansprechpartner: Herr Johannes Stoll
Land: Deutschland
 

Problem

Die Endeffektoren eines Seilroboters müssen mit Energie, Daten und Medien versorgt werden. Im eingangs beschriebenen Fall des Palettengreifers geht es darum, diesen entsprechend mit Strom, EtherCAT und Druckluft zu versorgen.
In einem anderen Projekt (Projekt HINDCON3D) kam hingegen ein Endeffektor für den 3D-Betondruck zum Einsatz. Für die Versorgung mit Beton war dieser nur mit einem Tank für Beton auf der Plattform ausgestattet und hatte somit ein begrenztes Druckvolumen. Für eine kontinuierliche Versorgung des 3D-Druckkopfes mit Beton wäre der Einsatz einer igus tri-spool eine mögliche Lösung. Dies würde volumetrisch unbegrenztes Drucken von Beton ermöglichen.
Bereits 2014 erhielt eine Seilroboter-Anwendung den igus Vector Award. Hier lag jedoch ein „Standard“-Aufbau vor, der eine Energiekette und eine e-spool nutzte. Der Seilroboter bewegte sich hauptsächlich zweidimensional.
Der aktuelle IPAnema 3 hingegen kann sich sechsdimensional bewegen. Die Herausforderung hierbei ist das Mitführen der Versorgungsleitungen, die in alle Raumrichtungen und Orientierungen folgen müssen.
 

Lösung

Um diese Herausforderung zu meistern, kommt beim IPAnema 3 eine Kombination aus der 3D-Energiekette (triflex) zur Führung der Daten- und Versorgungsleitungen im Raum sowie einer e-spool zum Auf- und Abrollen der Kette zum Einsatz. Diese Kombination aus triflex und e-spool wird tri-spool genannt.
Die e-spool wurde so ausgelegt, dass sie zur triflex passt, was üblicherweise nicht der Fall ist. Diese tri-spool ist eine prototypische Sonderentwicklung. Sie hat einen Trommeldurchmesser von ca. zwei Metern und eine Auszugslänge von ca. elf Metern. Die triflex-Energiekette kann mit einer Maximalgeschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde auf- und abgerollt werden. Sie beinhaltet die folgenden Leitungen: einmal Ethernet/CAT7, einen Pneumatikschlauch mit 10 Millimetern Außendurchmesser und zwei Steuerleitungen mit 5 x 2,5 mm² und 12 x 0,5 mm².
Um die Energiekette zu führen, wurde zusätzlich ein Rinnensystem mit Umlenkeinheit entworfen. Durch das Rinnensystem kann die e-spool einfach auf dem Boden montiert werden und muss nicht an der Decke angebracht werden.