von Bernhard Foitzik
4-Zylinder-Diesel oder 12-Zylinder-Benziner: Autos sind
vor allem über ihre Motoren definiert. Warum sollte das bei
Robotern, speziell Leichtbaurobotern anders sein? Bei
Sensodrive dreht sich vieles um Drehmomentsensoren, die als Basis für Hightech-Antriebe aller Art dienen. Im Kuka-Leichtbauroboter, der bekanntermaßen auf eine DLR-Entwicklung zurückgeht, ist jedes Gelenk mit Sensodrive-Sensorik bestückt. Noch dürfen Matthias Hähnle und Norbert Sporer, die beiden Geschäftsführer von Sensodrive, Weßling, keine Details über ihren neuen Scara preisgeben. Dabei haben sie das Gerät selbst entwickelt. Dass der extrem schnelle „Blitz" von einem Lizenznehmer gefertigt werden wird, gehört zum Geschäftsprinzip. Sporer: „Wir haben bei Sensodrive drei Säulen der Geschäftstätigkeit: Engineering, kundenspezifische und eigene Produkte." Ziel sei es, aus dem Engineering heraus zu kundenspezifischen Produkten zu kommen. Findet sich kein Kunde, tritt Plan B in Kraft. Dann nämlich entwickelt man aus einer Idee das fertige Produkt und vermarktet dieses. So haben die Weßlinger einen Rundtakttisch im Angebot – doch davon später. „Blitz" ist der Entwicklungsname des Scaras, der vor allem eines ist, richtig schnell. Im Adept-Zyklus wird das Gerät 180 Picks pro Minute schaffen, also drei Picks pro Sekunde. Damit lässt das Gerät sogar viele Delta-Roboter hinter sich, denn deren hohe Geschwindigkeiten lassen sich nur bei vergleichsweise kleinen Nutzlasten realisieren. Entwicklungsziel war es also, hohe Geschwindigkeiten bei möglichst hohen Traglasten zu erreichen. Hähnle: „Wie man eine solche Entwicklung angeht, haben wir aus unserer Arbeit am DLR abgeleitet. Modellierung, Simulation, Prüfstandarbeit – sehr früh haben wir daher gewusst, wie sich der Roboter verhalten wird." Sporer bezeichnet das erzielte Ergebnis als „Quantensprung", ohne den allerdings das Interesse an einem neuen Produkt auch gering gewesen wäre. Auf plus-minus fünf bis zehn Prozent konnte man schon in der Simulation das spätere praktische Ergebnis vorausberechnen. Direktantrieb oder Einsatz eines Getriebes? A&Q durfte den „Blitz" nicht sehen, mehr als Spekulationen darüber, wer als Lizenznehmer in Frage kommt, waren uns nicht gestattet. Deutlich wurde ein Aspekt, der sich durch viele Entwicklungen von Sensodrive hindurchzieht: Nur wenn Antriebskonzept, Sensorik, Regelungs- und Steuerungstechnik zueinander passen, kann das Ergebnis überzeugen. Hähnle ergänzt: „Wenn das Konzept erst einmal passt, kann man an allen Ecken und Kanten optimieren." Wer derart tief in die Entwicklung von Robotern einsteigt, muss auch die jahrzehntealte Frage nach einem Direktantrieb für Knickarmroboter beantworten können. Sporer ist da leidenschaftslos: „Das Problem bei einer Serienkinematik wird sein, dass der Roboter sehr schwer werden wird. Irgendwann trägt sich das System selbst nicht mehr." Das Prinzip, dass Scaras ihre Eigenmassen nicht tragen und nur einen Teil davon beschleunigen müssen, hat dem Direktantrieb bei dieser Kinematik einen Erfolg beschert. Der „Blitz" jedoch wird ein Getriebe haben, „weil man ein besseres Verhältnis von Drehmoment zu Masse bekommt." Erfolg hat Sensodrive auf diesem Sektor zweifellos im Zusammenhang mit dem am DLR entwickelten Kuka Leichtbauroboter LBR erzielt. Bei diesem Roboter ist jedes Gelenk mit einem Sensor versehen. Vorteil: Man erzielt eine höhere regelungstechnische Bandbreite. Dank der Sensorik, ist jedes Gelenk mit „Gefühl" ausgestattet. Ein anderes Prinzip verfolgen Hersteller, die das Handgelenk eines Knickarmroboters mit Kraft-Momentensensor ausstatten, wobei die Mechanik bis zum Handgelenk steif bleibt. Der LBR dagegen ist eigentlich ein nachgiebiges und dadurch schwingungsfähiges System. Die geringe Eigenmasse und die hohe Elastizität ergeben eine Kinematik, die in vielen Eigenschaften dem menschlichen Arm nahe ist. Technisch ist die Elastizität dadurch in Griff zu bekommen, dass Schwingungen über einen abtriebseitigen Drehmomentsensor gemessen und mittels Motor aktiv ausgeregelt werden. Hähnle: „Das ist für Montageaufgaben eine ganz wichtige Eigenschaft. Der Roboter hat ja nur eine begrenzte Positioniergenauigkeit, ist aber sehr nachgiebig." Die Regelungstechnik „sorgt" nun dafür, dass Präzision durch Nachgiebigkeit ersetzt wird. Dass das Konzept überzeugt, lässt sich anhand der Anwendung bei Daimler belegen, wo zwei Leichtbauroboter Hinterachs-Differenziale montieren – eine Aufgabe, bei der früher Präzisionsroboter, nun ja, nicht gerade gescheitert sind, aber auch nicht wirklich erfolgreich waren. Vor die Wahl gestellt, Produkte für „alle" Interessenten zu bauen oder Entwicklungsprojekte mit strategischen Partnern zu realisieren, gilt bei Sensodrive derzeit die zweite Variante als Königsweg. Norbert Sporer betont: „Bei wirklichen Innovationen muss man sich meiner Meinung nach an manchen Stellen einfach binden." Diese Strategie hat dem eigenständigen Unternehmen nicht geschadet – im Gegenteil. 2003 gegründet ist der DLR-Spin-off nach und nach auf heute zehn Mitarbeiter gewachsen. Was zu Beginn die einzige Möglichkeit war, ist heute das „Glück" des Unternehmens, wie Sporer sagt: „Wir finanzieren uns aus Eigenmitteln. Das begrenzt vielleicht das Wachstum, macht aber unabhängig." Als Stärke des Unternehmens bezeichnen beide Chefs, konzeptionell neue Wege zu beschreiten. Aus diesem Grund gibt es an manchen Stellen eine hohe Fertigungstiefe dahingehend, dass Produkte nach eigenem Design gefertigt werden. Die Strategie, auf Engineering zu setzen, gibt Sensodrive viel mehr Spielraum, wie Sporer sagt: „Wenn wir für einen Auftraggeber eine Aufgabe lösen können, dann greift der konzeptionelle Ansatz. Für Kunden, die einen Motor oder einen Regler für eine bestehende Applikation integrieren wollen, gibt es kaum Katalogware." Die Mechatroniker von Sensodrive sind für ein so junges Unternehmen sehr vielseitig. Norbert Sporer präsentierte das Leistungsspektrum des Unternehmens beim „Elevator Pitch" des Cluster Mechatronik & Automation angesichts der Fußball WM in Analogie zu einem Fußballteam. Vierer-Abwehrkette mit Modellierung, Simulation, Konstruktion bis zum Reglerentwurf. Ganz wichtig dabei seien die Drehmomentsensoren und Controller, seit diesem Jahr auch mit Echtzeit Ethernet-Interface. Im Mittelfeld, so der Coach, sind schon praxisorientierte Produkte zu finden wie Senso-Wheel, die DLR-Laufmaschine mit Drehmomentsensoren in den Knien, die elektromechanischen Rundtakttische und Ventilsteller. In den Angriff berufen hat Sporer: „Unseren Joystick, filigrane Kopfarbeit übernimmt ‚Pentero’, eine Entwicklung, die man mit Carl Zeiss Surgical zusammen gemacht hat, und als Linksaußen der schnelle Scara." Die Anwendungen auf der Auswechselbank: Reha-Maschinen, Regelgeräte und Prüfstände. Referenzen aus allen Branchen Besonders gerne tüfteln die Entwickler an Aufgaben, die zunächst nur aus einer Idee bestehen oder sich aus praktischen Problemen ergeben. Typisch sind Fälle, in denen Firmen den Sprung zur Mechatronik nicht schaffen, aber Funktionalitäten in ihre Produkte integrieren wollen, die nur mechatronisch zu bewerkstelligen sind. Matthias Hähnle: „Da können wir als Sensodrive gut mithelfen, auch in bestehende Produkte zusätzliche Funktionalitäten So unterschiedlich die Aufgaben bei Sensodrive auch sind, eint sie eigentlich vor allem der Vertrauensvorschuss, den die Kunden den Entwicklern gewähren. Sporer und Hähnle sind sich da einig: „Nicht nur, aber vor allem bei Entwicklungen, wo wir Neuland betreten, müssen wir das Vertrauen und das Verständnis der Kunden gewinnen." Wobei nicht ganz unerwähnt bleiben sollte, dass hinter vorgehaltener Hand ein gewisses Maß Glück eingeräumt wird – „erarbeitetes Glück" beim Beschreiten neuer Wege. Sporer: „Wenn wir und unsere Kunden in Deutschland schon nicht billiger als andere Länder sein können, müssen wir besser sein und intelligentere Lösungen anbieten." Die haben die Weßlinger ganz offensichtlich.
hineinzubringen. Unser bestes Beispiel dafür ist das Operationsstativ ‚Pentero’, das von Carl Zeiss vermarktet wird." Dass sich das Stativ im Betrieb sehr leichtgängig handhaben lässt, ist eine Folge der Integration elektrischer Regel- und Antriebstechnik. Bis dahin eingesetzte reine Mechanik hatte nicht nur zu weniger leichtgängigen, sondern auch zu voluminösen Apparaten geführt.