Aan de slag met low-cost robotics

Het is niet gebruikelijk om op een beurs prijskaartjes te hangen aan alle noviteiten die er te vinden zijn. Ook niet op Europa’s grootste robotbeurs Automatica die onlangs in München plaatsvond. Toch is er een stand waar op grote borden de robotoplossingen letterlijk aangeprezen worden. En of het nu om een robotarm of om een oplossing met deltarobots gaat, geen van de prijskaartjes toont een bedrag boven de 5.000 euro.

Gevraagd om een toelichting waarom igus juist zo op dat prijskaartje hamert, staat Martin Raak, Product Manager Robolink van igus ons graag te woord. “Robotiseren heeft heel veel voordelen, maar is lang niet voor iedereen weggelegd. Met de ontwikkeling van het robolinkprogramma had igus daarom één doel voor ogen: robotisering echt betaalbaar maken. We wilden een low-cost robotprogramma op de markt brengen dat bestaat uit goedkope robotcomponenten die bovendien smeer- en onderhoudsvrij zijn. Door de modulaire opbouw van de robotkits kunnen gebruikers hun automatiseringsoplossing heel snel en eenvoudig bouwen. Bovendien kunnen ze kiezen om een systeem helemaal naar eigen smaak om te bouwen met afzonderlijke componenten óf een complete assemblage van een lichtgewicht robotarm te gebruiken. Door de zeer modulaire opbouw heeft de klant een systeem in handen dat voor heel veel verschillende robottaken kan worden ingezet. Veel repeterend en tijdrovend handwerk van de werkvloer kan dus eenvoudig worden geautomatiseerd. En dit voor slechts een fractie van de kosten die de klassieke robot met zich meebrengt.”

Tijdbesparende competitie

Natuurlijk zit er ook een keerzijde aan ‘low-cost’. De hele hoge cyclus­tijden en grote herhaalnauwkeurigheden haal je niet met een kunststof robot. Toch zijn er heel veel applicaties te bedenken waar dergelijke hoge eisen helemaal niet van toepassing zijn. Om te kijken voor wat voor uiteenlopende toepassingen dit allemaal geldt, organiseert igus met enige regelmaat de ‘low-cost robotics’ competitie. En volgens Raak toont de winnaar van de laatste editie het levende bewijs hoe je met robolink veel tijd en geld kunt besparen. In hun winnende project gebruikt MLC-Engineering een articulated robotlinkarm in een optisch meetsysteem. Nadat een productieonderdeel gereed is pakt de 5-assige robot het product op vanuit de machine en neemt het mee naar de optische meetinstallatie. Daar plaatst de robot het onderdeel in verschillende posities binnen het meetgebied om alle relevante afmetingen te bepalen.

De gemeten waarden worden naar een special hiervoor ontwikkeld controlesysteem gestuurd dat bepaalt of de gemeten waarden ‘goed’ of ‘fout’ zijn. Afhankelijk van de uitkomst van deze evaluatie plaatst de robot het onderdeel op een transportband of in de afvalbak. “De automatisering van dergelijke kleine taken heeft een enorm groot effect. Werk­nemers kunnen zichzelf volledig toeleggen op de belangrijkste hoofd­taken en het reduceren van cyclustijden. In dit geval leverde dat een tijdsbesparing op van maar liefst 76 procent.”

Eenvoudige implementatie

Voor het eenvoudig en snel implementeren van projecten zoals dat van MLC-Engineering stelt de modulaire robotkit gebruikers in staat om zelf een systeem samen te stellen dat bestaat uit verschillende gewrichten, tandwielkasten, motoren en verbindingselementen. De robotlink D gewrichten zijn de bewegende verbindingselementen die tussen de robotarm en de afzonderlijke verbindingsplaten te vinden zijn en direct met een versterker en stappenmotor worden aangestuurd. De gebruiker kan kiezen uit verschillende gewrichtsafmetingen met wormwielen of strain wave overbrenging (harmonic drive). In het geval van wormwiel of strain wave uitvoering is de motor direct op de as geplaatst en afhankelijk van de toepassing kan er een waterdichte motor worden geïnstalleerd wanneer er bijvoorbeeld sprake is van veel spatwater.

Naast alle motoren in het igus assortiment, kunnen de gewrichten ook worden uitgerust met motoren van andere fabrikanten. Aangezien alle robotlink componenten ook als individuele gewrichten beschikbaar zijn, kunnen ze natuurlijk ook met tal van andere igus producten worden gecombineerd. Denk bijvoorbeeld aan het lineaire drylin E portfolio waarmee je normaliter een portaalrobot bouwt. In zo’n geval zou een meer­assige robotarm op een lineaire drylin E – as kunnen worden geplaatst. Raak: “De robot D verbindingselementen verbinden alle verschillende onderdelen van de robotarm. Dit is inclusief de basis waarmee de robot op een werkoppervlak kan worden gemonteerd. De afzonderlijke gewrichten zijn ook verkrijgbaar als een kant-en-klare robotarm met twee tot vijf assen. Gezien de molariteit van de kit kan je ook deze kant-en-klare systemen natuurlijk zo vaak aanpassen of uitbreiden als je wilt. Dit levert een maximale flexibiliteit tijdens het automatiseringsproces en maakt het mogelijk te allen tijde een robot te maken die precies op maat is.”

Flexibele toevoegingen

Het robotbouwpakket van igus omvat veel meer dan alleen de modulaire hardware voor de kinematica. Zo zijn er diverse – eveneens kosten­effectieve – toevoegingen die van een robotarm een complete systeem maken. Een besturing bijvoorbeeld. Een daarvan is ontwikkeld door Commonplace Robotics GmbH. De besturing is special ontworpen om naadloos met robolink D te werken en komt met gebruikersvriendelijke software. Met de hulp van de software worden de verschillende motion stappen van de robot duidelijk gevisualiseerd en kunnen deze op een intuïtieve manier worden geprogrammeerd en aangepast die geen speciale robotkennis vergt. De besturingsunit zelf kan in de voet van de robolink robot worden geïntegreerd. Door het modulaire principe van robolink is het natuurlijk ook mogelijk om de robotarm in een eigen besturingssysteem te integreren. En last but not least: er zijn legio grijpers, vacuüm cup en andere tools beschikbaar die met robolink kunnen worden samen­gebouwd en aangestuurd. Zo gebruikt igus robolink zelf in combinatie met een vacuüm grijper voor de automatische assemblage van verschillende kunststof onderdelen die het voor klanten maakt.

Best practice in the igus assembly machine

Volgens Raak zijn er nog veel meer voorbeelden op de igus werkvloer waar de kunststof specialist profiteert van automatisering met robolink. Zo zijn er een meerassige robot en een drylin portaalrobot met eenzelfde besturingsunit die gezamenlijk worden ingezet in een assemblage­machine voor kabelrupsen. Twee alternerende indexeertafels geleiden de componenten in de assemblagecel. Hier zorgt een robolink RL-DC arm met vacuümgrijper er voor dat de kettingschakels goed uitgelijnd zijn. De lineaire unit zorgt er vervolgens voor dat ook de verbindingen van de e-chain kabelrups in de juiste positie en oriëntatie in de volledig automatische assemblagemachine worden ingevoerd. Het samengestelde stuk kabelrups ‘stroomt’ vervolgens de uitgifte-unit in.
“Dit voorbeeld laat duidelijk zien hoe klanten hun processen echt kosteneffectief kunnen vereenvoudigen” legt Raak uit. “Een robolink robotarm heb je, inclusief de besturing voor minder dan 5.000 euro. De complete portaalrobot heb je zelfs voor minder dan 3.000 euro. Dat soort ­bedragen zijn ook haalbaar voor het mkb en heb je natuurlijk heel snel op arbeidskosten terug verdiend. Hoe snel? Meestal ergens tussen de vier tot ­zeven maanden.”

Snel configureren

Door die modules is de keuzevrijheid enorm. Maar hoe voorkom je dat je bij dat samenstellen en het maken van al die keuzes niets over het hoofd ziet? Daarvoor heeft igus ‘robolink Designer’ bedacht. Met deze online tool met intuitieve gebruikersinterface kan de complete robot ontworpen worden. Dit van de eerste as tot en met het toepassingsspecifieke gereedschap. De software kan ook gebruikt worden op een tablet en maakt ook een visuele simulatie mogelijk, waarbij naast de ‘tooltipbaan’ ook inzicht wordt gegeven in de translatie en rotatie van alle assen. Heb je precies de beweging te pakken waarnaar je op zoek was? Dan is het uiteraard ook mogelijk rechtstreeks een stuklijst uit te draaien en je ontwerp met een druk op de knop bij igus te bestellen.

Andere low-cost robotprogramma’s

Naast Robolink, dat in de afgelopen jaren is uitgegroeid tot een compleet bewezen ‘robotbouwpakket’ voor robotarmen, is er nog een tweetal low-cost robotprojecten waarmee igus op Automatica de aandacht trekt. Op de eerste plaats is er de nieuwe drylin delta robot. Voor het eerst te zien op de afgelopen Hannover Messe zijn er nu 3 voorgeassembleerde modellen te krijgen met een werkbereik van 380 mm en een snelheid van 60 picks per minuut. Zeer respectabel voor onder de 2.000 euro. Een nog nieuwer modulair robotproject is robolink Apiro. Deze nieuwe robotgewrichten zijn zeer geschikt voor bijvoorbeeld Scara systemen, maar hiermee kunnen zelfs ‘spinachtige’ constructies worden gebouwd.