Sigmatek-Steuerung für Robotik-Anwendung

Automatisierungslösung für Maurerroboter

Angesichts vieler neuer Bauprojekte und des immer größer werdenden Fachkräftemangels hat die niederländische Firma Ropax einen mobilen Maurerroboter entwickelt. Er kann auf der Baustelle für Maurerarbeiten herangezogen werden. Ausgestattet mit moderner Automatisierungshard- und -Software von Sigmatek übernimmt der Roboter dabei umfangreichen Aufgaben.
Bild: Ropax B.V.

Das Unternehmen Ropax sich auf die Entwicklung von Baurobotern spezialisiert. Im Fokus steht die Automatisierung von Maurerarbeiten. Entwickelt wurde das Projekt Pax von den Unternehmensgründern Jelle Overtoom und Jeroen-Bas Menschaar sowie dem kaufmännischen Leiter Colin Gort. „Als ich in diese Richtung gehen wollte, war der Wohnungsmangel noch kein so großes Thema wie heute“, blickt Overtoom auf die Anfänge zurück: „Aber in der Branche war bekannt, dass mehr Maurer in den Ruhestand gingen als neue hinzukamen.“ Nach gründlichen Marktrecherchen verfestigte sich folgende Erkenntnis: „Die Lösung lag darin, das Spezialwissen der verschiedenen Handwerker und Facharbeiter so gut wie möglich zu nutzen.“ Das Ergebnis ist Pax. Ausgestattet mit Hard- und Software von Sigmatek und unterstützt von SigmaControl (NL) ist der Roboter bereit für seine Maurer-Mission.

Smartes Konzept

In der Vergangenheit gab es bereits Initiativen zur Entwicklung einer solchen Maschine. Diese waren jedoch auf technischer Ebene oder auch aufgrund mangelnder Investitionen gescheitert. Was genau macht nun die Anwendung von Ropax erfolgreich? „Ein klares Konzept“, erklärt Colin Gort. „Ein fahrbarer Untersatz mit Roboterarm, der selbstständig eine Ziegelmauer an einem festen Ort hochziehen kann.“ Was sich einfach anhört, hat in der Entwicklung für Kopfzerbrechen gesorgt: „Wenn wir alle in einem Bungalow leben wollten, wäre das einfach, aber die Praxis sieht anders aus“, so Gort weiter. „Erstens will jeder sein eigenes, individuelles Design und zweitens ist auch jede Baustelle anders. Es gibt immer Dinge, die man nicht vorhersehen kann. Mittlerweile ist ein ausschlaggebender Faktor, dass wir uns an die Baustelle anpassen können und nicht umgekehrt.“ Overtoom ergänzt: „Wir hatten die Idee getestet, Ziegel recht schnell zu verlegen, aber dazu musste noch ein spezieller Mörtel hergestellt werden.“ Er sollte pumpfähig sein, einen geringen Widerstand aufweisen, stabil sein und eine lange Verarbeitungszeit haben. Darüber hinaus müssen weitere Faktoren auf der Baustelle sorgfältig berücksichtigt werden.

 Der Kopf des Pax-Roboters hat folgende Funktionen: Die Ziegel in der Maschine vorschneiden, positionieren und mit Mörtel verbinden.
Der Kopf des Pax-Roboters hat folgende Funktionen: Die Ziegel in der Maschine vorschneiden, positionieren und mit Mörtel verbinden.Bild: SigmaControl B.V.

Nachdem alle Herausforderungen mit Prototypen getestet und über Adaptierungen gelöst wurden, konnte man schließlich den ersten Kunden gewinnen. „Von dem Moment an, als wir erste Kunden hatten, ging die Entwicklung ziemlich schnell“, erzählt Gort. Heute kann der Roboter Pax sofort eingesetzt werden kann. Er misst aus, erstellt ein Steinmuster und verlegt. Die wohl größte Herausforderung für die Entwickler bestand darin, die Arbeiten eines Fachmannes auf der Baustelle in einen automatischen Prozess zu überführen. Ein Maurer schätzt oft mit Augenmaß ab, einem Roboter müssen solche Toleranzen oder Größenunterschiede aber bereits im Vorfeld einprogrammiert werden. Dafür braucht es die passende Software.“ Es geht darum, einen sich wiederholenden Vorgang zu automatisieren, aber das ist schwierig, wenn sich die Umstände ständig ändern“, erläutert Overtoom. „Nehmen Sie etwas so Einfaches wie einen Ziegelstein und denken Sie an Härte, Formunterschiede oder auftauchende Vertiefungen im Ziegel, so dass mehr Mörtel in die Wand eingearbeitet werden muss.“

Auf die Steuerung kommt es an

Um diese Komplexität in eine funktionierende Maschine zu integrieren, fungiert die S-Dias-Steuerung von Sigmatek als Herzstück des Systems, in das modulare Sensoren und Aktoren (oftmals kombiniert mit anderen Plattformen und Protokollen) integriert sind. Das S-Dias-Automatisierungssystem bietet zuverlässiges, präzises Steuern in einem kompakten Format und zeichnet sich durch eine hohe mechanische Stabilität und Vibrationsfestigkeit aus. Dazu kommt Safety als integraler Systembaustein: Safety CPU, digitale und analoge Safety I/Os. Im Pax-Maurerroboter sorgt das Steuerungssystem mit zahlreichen Schnittstellen für einen reibungslosen Ablauf im Roboter-Controller. Das 7″-Multitoch-Panel ETT 764 ermöglicht smartes, intuitives Bedienen. Die vier Prozessor-Kerne des leistungsstarken Edge3-Prozessor sind für eine flüssige (Web-)Visualisierung exakt aufeinander abgestimmt und tragen so zu einer hohen Bedienerfreundlichkeit bei.

Abgerundet wird das Sigmatek-Automatisierungspaket durch das Engineering-Tool Lasal. Gerade für den modernen Maschinenbau ist eine übersichtlich aufgebaute und modulare Software ein wesentlicher Erfolgsfaktor. Lasal kombiniert objektorientierte Programmierung gemäß IEC61131-3 mit grafischer Darstellung und macht so modulares, mechatronisches Engineering möglich. Einsatzbereite Templates und Funktionsbausteine sowie das einfache Wiederverwenden von Code verringern die Engineering-Zeiten.

Das Steuerpult mit dem S-DIAS Automatisierungssystem, Multitouch-Webpanel und RFID für die Zugangssicherheit. – Bild: Sigmatek GmbH & Co KG

Die Pax-Maschine selbst besteht aus einem Roboterarm, der über ein Varan/Ethercat-Kopplungsmodul vom Typ VBC 121 direkte Anweisungen von der SPS erhält, einer Zementpumpe, einer Steinbeschickung, einer Sägemaschine, einem Bugrad, einer WiFi-Verbindung (RAR 2415 Modul) und einer separaten Laserpositionierungseinheit. Ein Vorteil der verbauten Automatisierungstechnik ist die einfache Handhabung, wie Jelle Overtoom betont: „Sowohl von den Lasal-Bibliotheken als auch von der Hardware her ist das Verbinden und Auslesen im Handumdrehen erledigt. Der modulare Aufbau ist sehr komfortabel, der Roboterarm wird über den Buskoppler integriert und in der Software einfach konfiguriert.“ Auf diese Weise hat der Maschinenbauer zu jedem Zeitpunkt die Kontrolle über das gesamte Engineering.

Ausblick

Wie bei den meisten technischen Anwendungen, hört auch beim Maurerroboter die Entwicklung nicht mit der Markteinführung auf. Erklärtes Ziel bei Ropax ist es, dass zahlreiche Bauunternehmen zukünftig geradlinige Mauern komplett dem Roboter überlassen. „Meine Vorstellung wäre es, alle einfache Maurerarbeiten per Roboter abzuwickeln“, schildert Jelle Overtoom seine Vision: „Auf diese Weise kann der Maurer sein Fachwissen in herausforderndere Projekte einbringen.“

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