Drylin-Linearführung: Damit der Roboterarm reibungslos arbeiten kann

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Lust auf einen erfrischenden Smoothie? Dann ab nach Antwerpen zu Decathlon. Dort steht neuerdings die Mischstation von Alberts. Ein Roboter, der dank Linearführungen von Igus besonders hygienisch, ausfallsicher, leise und schnell arbeitet. In nur 90 Sekunden halten Gäste eine fruchtige Smoothie-Erfrischung in den Händen.

Drylin-Linearführung für das Frischeerlebnis: Vor dem Shoppen eine erfrischende Limo? Es geht auch gesünder, ist Decathlon überzeugt. Deshalb hat das Unternehmen im Eingangsbereich seines Sportgeschäfts in Antwerpen eine Alternative aufgestellt: die Smoothie-Mischstation des belgischen Lebensmittel-Robotik-Scale-ups Alberts. Hinter einer großen Glasscheibe sehen Besucher Container mit gefrorenen Köstlichkeiten – darunter Passionsfrucht, Mango, Banane, aber auch Haferpellets der Lebensmittelmarke Alpro. Zutaten, welche die Gäste über ein Touchdisplay oder eine Smartphone-App nach Belieben zusammenstellen können. Nach nur wenigen Klicks beginnt die Maschine dann mit der Arbeit.

Auf der Drylin-Linearführung von Container zu Container

Ein Roboterarm greift einen Pappbecher und fährt auf einer horizontalen Drylin-­W-Linearführung von Container zu Container. An jeder Station fallen die Zutaten durch ein rotierendes Messer in den Becher. Nach der Dosierung fährt der Roboterarm an den rechten Rand der Maschine, schwenkt um 90 Grad nach links und übergibt den Becher an einen zweiten Greifer. Dieser bewegt sich auf einem vertikal montierten Drylin-SLW-1660-­Linearmodul nach oben. In einen Mixer, der die gefrorenen Früchte unter Zugabe warmen Wassers mit bis zu 25.000 Umdrehungen pro Minute in den Smoothie verwandelt. Nach nur 90 Sekunden steht das Getränk im Ausgabefach bereit. Eine schnelle und unkomplizierte Erfrischung ohne Zusatzstoffe, die immer mehr Anklang findet. Mittlerweile stehen die Stationen nicht nur bei Decathlon, sondern auch in Büros, Krankenhäusern, Bahnhöfen oder Vergnügungsparks. Sie können das Obst auch durch Gemüse ersetzen und kurzerhand warme Suppen anbieten. „Diese Kombination ist weltweit bislang einzigartig“, sagt Cilia Van Vaerenbergh, Innovationsprojektmanagerin bei Alberts.

Suche nach dem Multitalent

Die Mischstation soll verlässlich sein und Besitzern so wenig Arbeit wie möglich bereiten. Hohe Anforderungen an alle Bauteile – auch die Drylin-Linearführung. „Wir haben nach Führungen gesucht, die kompakt, leise, wartungsarm, temperaturbeständig, hygienisch und schnell zu reinigen sind. Also nach einem wahren Multitalent“, so Van ­Vaerenbergh. Fündig wurde Alberts bei Igus. Die horizontale Bewegung des Roboterarms erfolgt über eine Drylin-W-Linearschiene WS-10-80. Sie besteht aus anodisiertem, korrosionsbeständigem Aluminium und zeichnet sich durch eine flache Bauweise sowie verwindungssteife Doppelwellengeometrie aus. Auf ihr bewegt sich der Roboterarm, der wiederum auf einem Drylin-W-Linearschlitten montiert ist, angetrieben durch einen Zahnriemen. Die Chainflex Steuerleitung CF99, ausgelegt auf besonders enge Biegeradien bei begrenztem Platzbedarf, folgt der Bewegung in einer Energiekette aus Hochleistungskunststoff. Eine langlebige Lösung, wie Igus im hauseigenen Testlabor beweisen konnte. Auf einer 1.000 Millimeter langen Linearschiene fuhr ein Laufwagen im 24-Stunden-Betrieb hin und her – mit einer Last von 250 Newton. Das System erreichte eine Laufleistung von 2.500 Kilometern. Das entspricht der Distanz zwischen München und Kairo.

Drylin-Linearführung: Hygienisch dank Schmierfreiheit

Ein weiterer Vorteil: Anders als Kugellager aus Metall benötigt das System keinerlei externe Schmiermittel. In den Kunststoff-­Lineargleitlagern, über die sich der Laufwagen auf der Schiene bewegt, sind Festschmierstoffe integriert. Sie setzen sich im Laufe der Zeit frei und ermöglichen einen reibungsarmen und hygienischen Trockenlauf. „Bei Wälzsystemen besteht oft die Gefahr, dass sich Schmutz und Schmieröl zu einem Gemisch verbinden, das die Leichtläufigkeit senkt und die Kontaminationsgefahr erhöht“, erklärt Michael Hornung, Produktmanager Drylin Linear- und Antriebstechnik bei Igus. Diese Gefahr bestünde bei den Drylin-Linearführungen nicht. „Zudem lässt sich das System mit wenigen Handgriffen reinigen, weil die Gleitfolien Schmutz und Dreck einfach von der Schiene schieben.“ Auch ein Wechsel der Kunststofflager ist schnell erledigt. Van Vaerenbergh: „Diese Vorteile helfen uns sehr, da sie den Reinigungs- und Wartungsaufwand für die Eigentümer minimieren. Durch die Inte­gration automatischer Reinigungszyklen benötigt das gesamte System nicht mehr als zehn Minuten pro Tag, und das beinhaltet die Reinigung und das Nachfüllen.“

Langlebiger und vibrationsarmer Betrieb

Für die vertikale Becherpositionierung in der Smoothiemaschine nutzen die Ingenieure die Zahnriemenachse ZLW-1040, zur vertikalen Verstellung des Mixers das Linearmodul SLW-1660 mit einer Steilgewindespindel der Serie Dryspin statt Zahnriemen. Die Besonderheit dieses Antriebs: Igus räumt mit einem Klassiker des Maschinenbaus auf – dem Trapezgewinde. Bei diesem haben die Profile der Gewindekanten von Spindel und Gewindemutter die Form eines gleichschenkeligen Trapezes. Sie sind symmetrisch, also in Form und Größe fast identisch. Genau diese Symmetrie ist nun aufgehoben. Igus hat die Gewindekanten der Mutter aus Hochleistungskunststoff um den Faktor 1,3 vergrößert, ebenso die Breite des Gewindeganges der Spindel. Dadurch ist mehr Hochleistungskunststoff im Spiel. Mehr Material, das in puncto Reibung und Verschleiß optimiert ist. Dadurch steigt die Lebensdauer im Vergleich zu symmetrischen Trapezgewinden um rund 30 Prozent. Zusätzlich erreichen die Ingenieure durch die Abflachung der Flankenwinkel von Gewindemutter und Spindel einen überdurchschnittlich hohen Wirkungsgrad von 82 Prozent. „Nicht zuletzt arbeitet das System dank der abgerundeten Zahnflanken vibrationsfrei. Somit ist die Gefahr reduziert, dass sich Schrauben oder andere Bauteile in der Umgebung des Gewindes lösen können“, erklärt Hornung.

Begegnung auf Augenhöhe

Überzeugt zeigt sich Alberts auch von der Zusammenarbeit der Unternehmen. „Die Experten von Igus sind erfahren genug, um unseren Konstrukteuren auf Augenhöhe zu begegnen“, stellt Van Vaerenbergh heraus. Eine der Herausforderungen des Projekts seien dabei die Umgebungstemperaturen gewesen. Bei dauerhaft -20 Grad Celsius kann sich beim Öffnen der Automaten­türen Kondenswasser auf die Drylin-Linearführung absetzen, das nach dem Schließen vereist und die Leichtgängigkeit der Laufwagen beeinflusst. Igus hat deshalb einen Drylin-W-Linearschlitten mit Vorspannung empfohlen. Federn sorgen dafür, dass sich die Lineargleitlager des Schlittens stets dem aktuellen Durchmesser der Schienen anpassen. „Unsere Experten haben bei solchen Fragen immer wieder die Köpfe zusammengesteckt und gemeinsam ein ausfallsicheres, wartungsarmes und hygie­nisches System realisiert.“

Der Autor Stefan Niermann ist Leiter des Geschäftsbereichs Drylin Linear- und Antriebstechnik bei Igus.