Selfmade-Automatisierung

Andreas Mühlbauer,

Wurmzucht mit digitaler Unterstützung

Selbstentwickelte Roboter und ein fahrerloses Transportfahrzeug automatisieren arbeitsintensive Prozesse in der Wurmzucht. Die robusten Bauteile von Igus sind dabei zu einem zuverlässigen Partner geworden.

Das fahrerlose Transportsystem (hier ohne Seitenschutz) holt Eurocontainer aus dem Lager. Nächster Halt ist die neue Fütterungs- und Bewässerungsanlage. © Igus

Vor 20 Jahren steht der kleine Marvin neugierig vor seinem Vater und fragt „Papa, wie vermehren sich eigentlich Regenwürmer?“ Martin Langhoff zögert nicht lange und nimmt das Internet zur Hilfe, um die Frage zu beantworten. Dies ist der Startschuss für ein ungewöhnliches Familienunternehmen: Familie Langhoff betreibt mit „Superwurm“ eine Wurmfarm und widmet sich voll und ganz der Züchtung des Riesen-Rotwurms. Dabei setzt die Familie auf Automatisierung. Selbstkonstruierte Maschinen mit Igus-Komponenten übernehmen Arbeitsschritte, die bislang sehr zeitaufwendig waren. Geplant ist außerdem, die Maschinen bald selbst zu vertreiben.

Energieketten und Linearführungen seit zehn Jahren ohne Wartung und Reinigung

Auf Igus-Produkte ist Martin Langhoff gestoßen, als er auf der Suche nach Bauteilen für seine erste selbstgebaute Maschine war. Der Fütterungs- und Bewässerungsprozess der Würmer sollte teilautomatisiert werden. Deshalb mussten es Bauteile sein, die unter erschwerten Einsatzbedingungen bei Schmutz, Erde und Feuchtigkeit zuverlässig und dauerhaft funktionieren, da die Maschine für den 24-Stunden-Dauerbetrieb ausgelegt wurde. Außerdem sollten sie keine Schmierung benötigen, damit Würmer und Erde unbeschadet bleiben. Mittlerweile sind die drylin-R-Quattroschlitten mit Vollkunststofflagern, die auf zwei parallelen Wellen gleiten, und die E4-e-ketten seit zehn Jahren im Dauereinsatz, und die Maschine läuft einwandfrei – ohne Wartung, ohne Reinigung.

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Das Lager von Superwurm ist vollgestapelt mit Eurocontainern, die Erde und Würmer enthalten. Jeder dieser Container muss einmal pro Woche bewässert werden, und es wird Futter auf die Erde gestreut. Dazu wurden die Container bislang mit einem Hubwagen aus dem Lager in Langhoffs erste Fütterungs- und Bewässerungsmaschine gefahren. Die Maschine nimmt immer zwei Container gleichzeitig mit einem Druckluftgreifer und platziert sie in der nächsten Station, wo sie mit Wasser besprüht und mit Futter bestreut werden. Drylin-Quattroschlitten dienen dabei als Lagerstellen der beweglichen Greiferelemente.

Besonders bei dieser Maschine gelangen Erde und Feuchtigkeit an die Lagerstellen. Da die Gleitelemente der Linearführungen aus Kunststoff mit inkorporierten Festschmierstoffen bestehen und somit keine zusätzliche Schmierung benötigen, gelangt kein Schmierstoff in die Erde. Ein weiterer Vorteil der selbstschmierenden Gleitelemente ist, dass Schmutz nicht an Fett oder Öl anhaften kann.

Auch den e-ketten machen die rauen Einsatzbedingungen nichts aus. Trotz Schmutz, Feuchtigkeit und ständiger Belastung führen sie die Leitungen zuverlässig und geräuscharm. Freitragende Längen stellen kein Hindernis dar.

Roboter und ein FTF übernehmen Fütterung und Bewässerung

Um den Fütterungs- und Bewässerungsprozess vollständig zu automatisieren, entwickelte Langhoff völlig neue Maschinen. Dazu gehören zwei Roboter, ein Förderband sowie ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF). Die monotonen Arbeitsschritte bei der Fütterung und Bewässerung müssen so nicht mehr in Vollzeit von einer Person übernommen werden, sodass sich diese auf anspruchsvollere Aufgaben konzentrieren kann. „Mit der neuen Anlage kann die Fütterung und Bewässerung rund um die Uhr durchgeführt werden, selbst bei Personalausfall. Zudem werden Fehler auf ein absolutes Minimum reduziert.“ sagt Martin Langhoff, Inhaber von Superwurm.

Das FTF holt die Eurocontainer stapelweise vom Lager zur neuen Fütterungs- und Bewässerungsanlage. Dazu sind im FTF zwei parallel synchron angetriebene drylin-ZLW-Zahnriemenachsen inklusive Portalmittenantrieb verbaut, welche die Containerstapel auf einem Rollwagen in das Transportfahrzeug ziehen. Dafür waren Zahnriemenachsen mit Schrittmotoren notwendig, die 120 kg schwere Container ziehen können. Dieses Komplettsystem ist besonders leicht, erfordert für den Betrieb nur eine geringe Leistung und ist stoß- und schmutzunempfindlich. Für die Bewegung der Zahnriemenachsen werden die Leitungen mit Hilfe einer E6 e-Kette geführt. So erhöht sich ihre Lebensdauer und sie sind vor äußeren Einflüssen geschützt. Sind die Container vollständig ins FTF eingezogen, schließt ein Schrittmotor eine Schranke, um beim Transport für zusätzliche Sicherheit zu sorgen. Dadurch sind eine CE-Kennzeichnung und eine Zulassung für die Nutzung im Betrieb möglich.

An der neuen Fütterungs- und Bewässerungsanlage angekommen, fährt das FTF die Container zum ersten Roboter, der diese nacheinander vom Rollwagen-Stapel auf ein Fließband stellt. Dabei arbeitet er mit einem intelligenten Greifer, der die Position der Container erkennt, korrigiert und sie erst anhebt, wenn ein sicherer Griff garantiert ist. „Dafür brauchten wir kostengünstige, kompakte und leichte Bauteile“, sagt Langhoff. Zum Auf- und Zufahren des Greifers werden deshalb Wellen in Igubal-ESTM-Stehlagern gelagert. Sie halten dank spezieller Tribopolymere hohen radialen Belastungen stand, sind selbstschmierend und somit wartungsfrei. Für die Bewegung des Roboters förderlich sind außerdem ihr schwingungsdämpfendes Material und das geringe Gewicht. Um die Leitungen bei den schnellen Bewegungen des Roboters sicher zu führen und für lang haltende Leitungen zu sorgen, wird eine Energiekette der Baureihe E4 eingesetzt. Zusätzlich kommen Igus-Schrittmotoren mit Getriebe zum Einsatz, damit der Greifer die Container auf das Fließband bewegen kann.

Eine Igus-E4-Energiekette führt und schützt die Leitungen am selbstkonstruierten Roboterarm, wenn der Greifer hoch und runter fährt. © Igus

Auf dem Fließband werden die Container dann automatisch bewässert und es wird Futter auf die Erde gestreut. Am anderen Ende des Fließbands hebt ein zweiter Roboter die bewässerten und gefütterten Container vom Fließband zurück auf einen Rollwagen, das FTF holt sie ab und fährt sie zurück ins Lager. Sollte der FTF-Akku leer sein, fährt das Fahrzeug selbstständig zur Ladestation und ist nach 30 Minuten wieder einsatzbereit. Nach der Optimierungsphase plant der Familienbetrieb ein zweites baugleiches FTF einzusetzen, um den Prozess zusätzlich zu beschleunigen.

In Zukunft noch mehr Automatisierung 

Weltweit gibt es bereits Unternehmen, die die gleiche Marktlücke erkannt haben wie Langhoff. Jedoch ist die arbeitsintensive Wurmzucht dort so gut wie gar nicht automatisiert. Das wollen die Langhoffs in ihrem Betrieb ändern. Geplant ist, den aktuellen Stand der Automatisierung in der Wurmfarm zu verdoppeln. „Kleine Unternehmen müssen bezahlbare und einfache Automatisierungslösungen für Produktion und Lager nutzen, um mit den Großen mithalten zu können.“, sagt Martin Langhoff.

Dass in den Maschinen Igus-Produkte eingesetzt werden, kommt nicht von ungefähr. Die Komponenten sind besonders verschleißfest und wartungsfrei. Die Produkte sind im Notfall überall schnell verfügbar. Zahlreiche Niederlassungen ermöglichen Kunden weltweit eine schnelle Verfügbarkeit von Bauteilen. „Außerdem schätzen wir den schnellen und unkomplizierten Service. Das findet man nicht überall“, fügt Langhoff hinzu. Für die Zukunft sieht er weiteren Automatisierungsbedarf mit Hilfe von Igus-Produkten in seinem Betrieb und verspricht: „Die ersten Ideen habe ich schon im Kopf“.

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