Autonomer Bohrroboter

Ein Industrieroboter von ABB bildet das Herzstück eines autonom arbeitenden Roboterinstallationssystems. Schindler automatisiert damit erstmals die Installation von Aufzügen in engen Liftschächten.

Um Führungsschienen und Zugangstüren einer Aufzuganlage zu installieren, müssen im Liftschacht Ankerbolzen gesetzt werden – je desto größer die Förderhöhe, desto mehr. In einem autonom arbeitenden System für die Montage von Aufzügen übernimmt ein ABB Industrieroboter (Typ IRB 2600) das anstrengende Bohren von Löchern in den Beton und das Setzen der Bolzen.

Mit seiner Reichweite von 1,65 Metern bei einer Traglast von 20 Kilogramm ist er für diese Aufgabe ideal geeignet. Zudem arbeitet er unter den widrigen Bedingungen im Liftschacht zuverlässig.

Autonomes Installationssystem

Das "Robotic Installation System for Elevators" (R.I.S.E), das der Aufzughersteller Schindler mit ABB Robotics Schweiz und der ETH Zürich in einem gemeinsamem Projekt entwickelt hat, soll die Liftmonteure von körperlich anspruchsvollen Tätigkeiten entlasten. Die Aufgabe des Roboters besteht in erster Linie darin, Löcher zu bohren und Ankerbolzen im Liftschacht zu setzen.

Doch hinter dem Roboter soll noch mehr stecken: Die Entwickler haben ein autonomes Installationssystem geschaffen, das sich selbst über eine automatisierte Winde von Etage zu Etage verschiebt – und damit nach eigenen Angaben komplettes Neuland betreten. Unter Alltagsbedingungen kam R.I.S.E. erstmals beim Einbau der Fahrstühle im Bauprojekt "The Circle" am Flughafen Zürich zum Einsatz.

Roboter arbeitet flexibel im Schacht

Unter Alltagsbedingungen kam R.I.S.E. erstmals beim Einbau der Fahrstühle im Bauprojekt The Circle am Flughafen Zürich zum Einsatz. Foto: © Schindler Aufzüge AG

Beim R.I.S.E ist der Roboter auf einer Plattform befestigt, die sich im Liftschacht über ein Windensystem in die Höhe zieht und verstemmt. Erschwerend kam hinzu, dass der Roboter nicht einfach so programmiert werden konnte, um millimetergenau immer an denselben Koordinaten zu bohren. Er ist immer anders im Aufzugsschacht platziert und muss daher fortlaufend seine Bohrkoordinaten dynamisch anpassen.

Zwar sind die Bohrpunkte grundsätzlich vorgegeben, doch der Roboter scannt zusätzlich die Schachtwand, um herauszufinden, ob hinter dieser vielleicht ein Armierungseisen steckt oder die Betonoberfläche uneben ist. Auf Basis von Algorithmen berechnet das Installationssystem Toleranzgrenzen und bohrt das Loch dann versetzt.

Die Robotersteuerung überlisten

"Um bei diesem jeweils neuen Nullpunkt im dreidimensionalen Raum den Roboterarm exakt an die Bohrpunkte heranzuführen, mussten wir die Robotersteuerung, die nicht dafür ausgelegt ist, gewissermaßen überlisten", erläutert Christian Studer, Head New Technologies bei Schindler. Nach dem Bohren – bei dem auch mittels Sensoren kontrolliert wird, ob die Bohrung korrekt durchgeführt wurde – hämmert der Roboter die Ankerbolzen ein.

Zwar ist auf der Plattform eine Kamera zur optischen Fernüberwachung installiert und werden sämtliche Bohrdaten protokolliert, doch arbeitet das System grundsätzlich autonom und braucht daher auch keinerlei Überwachung und Steuerung von außen. Es kann in den Liftschacht eingebracht werden und verrichtet selbstständig rund um die Uhr seine Arbeit, bis alle Ankerbolzen gesetzt sind.

Prototyp arbeitet erfolgreich

Das System wurde inzwischen bei mehreren neuer Liftanlagen eingesetzt. Dabei sei der robuste Roboter kein einziges Mal ausgefallen, so Studer. Das R.I.S.E inklusive der Robotertechnik von ABB erhielt bereits eine wichtige Auszeichnung: Das Council on Tall Buildings & Urban Habitat verlieh ihm auf der Tall+Urban Innovation Conference im April 2019 im chinesischen Shenzhen einen "Award of Excellence" in der Kategorie "Innovation".

Schindler ist sehr erfreut über die neue Automatisierungslösung: "Automatisierung ist ein vieldiskutiertes Thema in der Baubranche. Liftschächte eignen sich dank ihres geometrisch schlichten Aufbaus für digitales Bauen. Wir können nun mit diesem autonomen System die Digitalisierung direkt auf die Baustelle bringen", lautet Studers Fazit. Der Aufzugkonzern will das autonome System auf Basis eines ABB-Roboters künftig vermehrt einsetzen.

Weitere Informationen: abb.de/robotics