Automation in einer Wurmfarm, 10 Jahre ohne Wartung und Reinigung

igu-blog-adm | 4. Oktober 2018

Mit Automation zum Superwurm

Selbstentwickelte Roboter und fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) mit igus® Bauteilen automatisieren arbeitsintensive Prozesse in der Wurmzucht. 

Familie Langhoff züchtet Riesen-Rotwürmer, auch Dendrobena genannt, die z.B. von Anglern, als Futterwürmer für Tiere, zur Jagd oder als natürlicher Düngerproduzent für Garten und Gewächshäuser eingesetzt werden. Um die Zucht zu verbessern und effektiver zu machen, entwickelt Vater Martin Langhoff seit etwa zehn Jahren eigene Maschinen, die den Familienbetrieb bei der täglichen Arbeit entlasten. Für den Einsatz bei Wasser, Erde und Schmutz sind die robusten Bauteile von igus® in dieser Zeit zu einem zuverlässigen Partner geworden.

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. Marvins Frage ist der Startschuss für ein Familienunternehmen, das den meisten etwas wundersam vorkommt: 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. Hierzu wurde die Firma RobCoTec gegründet.

(Bild 1. Familie Langhoff zusammen mit Alexander Mühlens, igus® Leiter für Projekte Antriebstechnik, und dem selbstkonstruierten fahrerlosen Transportsystem)

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.

(Bild 2 Erste Futterstation für Würmer entwickelt von Superwurm Inhaber Martin Langhoff. Igus® Energieketten und Linearführungen sind seit zehn Jahren ohne Wartung und Reinigung im Einsatz)

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 werden 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 Futter bestreut werden. Die 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 Schmiermittel in die Erde oder zu den Würmern. Ein weiterer Vorteil der selbstschmierenden Gleitelemente ist, dass Schmutz nicht an Fett oder Öl anhaften kann. Selbst bei Sand und Staub kann drylin® eingesetzt werden, da Fremdkörper durch die Kontaktfläche zwischen Kunststoffgleitelement und Welle einfach aus der Laufbahn gefördert werden, ähnlich einem Schneeschieber.

(Bild 3 drylin® Linearführungen am Druckluftgreifer der ersten Futterstation von Superwurm. Sie funktionieren zuverlässig trotz Feuchtigkeit und Schmutz)

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

(Bild 4 igus® E4 Energiekette führt und schützt die Leitungen am selbstkonstruierten Roboterarm, wenn der Greifer hoch und runter fährt)

Roboter und ein fahrerloses Transportfahrzeug übernehmen bald die 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.“ erklärt Martin Langhoff, Inhaber von Superwurm.

Das FTF holt die mit Erde und Würmern gefüllten Eurocontainer stapelweise vom Lager zur neuen Fütterungs- und Bewässerungsanlage. Dazu sind im FTF zwei parallel synchron angetriebene drylin® ZLW-Zahnriemenachsen (Baugröße 1040) inklusive Portalmittenantrieb verbaut, welche die Containerstapel auf einem Rollwagen in das Transportfahrzeug ziehen. Dafür waren Zahnriemenachsen mit Schrittmotoren (Baugröße NEMA23) 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. Ideal also für den Einsatz in Langhoffs FTF. Für die Bewegung der Zahnriemenachsen werden die Leitungen mit Hilfe einer E6 e-kette® geführt. So wird ihre Lebensdauer erhöht und sie sind vor äußeren Einflüssen, z.B. Quetschungen, geschützt. Sind die Container vollständig ins FTF eingezogen, wird durch einen igus® Schrittmotor (Baugröße NEMA23) eine Schranke geschlossen, um beim Transport für zusätzliche Sicherheit zu sorgen. Nur 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 diese erst anhebt, wenn ein sicherer Griff garantiert ist. „Dafür brauchten wir kostengünstige, kompakte und leichte Bauteile“, erklärt Langhoff. Zum Auf- und Zufahren des Greifers werden deshalb Wellen in igubal® ESTM-Stehlagern gelagert. Sie halten dank speziellen Tribopolymeren hohen radialen Belastungen stand, sind selbstschmierend und somit wartungsfrei. Für die Bewegung des Roboters förderlich sind außerdem ihr schwingungsdämpfendes Material und natürlich 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 (Baugröße NEMA23) mit Getriebe zum Einsatz, damit der Greifer die Container auf das Fließband bewegen kann.

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 selbständig 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.

Anstrengende Akkordarbeit mit Hilfe von drylin® Portal und e-ketten® automatisiert

Um die Würmer Hältern zu können, bietet Superwurm einen speziellen Eimer an. Bislang mussten in jeden Eimer große Belüftungslöcher gebohrt werden, die mit maßgefertigten Kunststoffsieben verklebt wurden. Das Bearbeiten der Eimer und Einkleben der Siebe bedeuteten für die Langhoffs einen hohen Zeit- und Kostenfaktor. Allein die selbstklebenden Siebe kosteten etwa 2.500 € pro Jahr. „Das Bohren der Eimer und Einkleben der Siebe war für uns immer eine sehr nervige Arbeit. Niemand mochte es gerne“, sagt Langhoff. Also machte er sich Gedanken, wie auch dieser Prozess verbessert werden könnte. Herausgekommen ist ein Rahmen, in den 40 Eimer gleichzeitig eingespannt werden können. „Nun sind nur noch zehn Minuten Umrüstzeit notwendig, um die Eimer in die Maschine einzusetzen“, merkt Langhoff an. Ein Dremel wird mit Hilfe eines drylin® Portals bewegt und bohrt die Lüftungslöcher automatisiert in die Eimer. Gestützt werden die Wellen des Portals dabei von igubal® KSTM-Stehlagern, damit sie parallel synchronisiert werden können. Siebe für die Löcher werden nicht mehr benötigt, da der Dremel mit winzigen Löchern jetzt auch gleich das Firmenlogo in die Eimer bohrt. Es kann nun nichts mehr aus den Löchern fallen und gleichzeitig ist eine einzigartige Verpackung entstanden, die heraussticht.

(Bild 5 Die Energiekette E4 von igus® sorgt für sichere Leitungsführung am drylin® Portal des Eimerbohrers)

Bei der Konstruktion des Eimerbohrers stieß Martin Langhoff jedoch auf einige Schwierigkeiten. Für das Portal nutze er drylin® Zahnriemenachsen mit Schrittmotoren. Initiatoren und Achsenhalter wurden für die Anwendung passend zu den Konstruktionsprofilen ausgewählt. Der anfangs verwendete Schrittmotor für die vertikale Achse war zu schwach und konnte den Dremel nicht wie gewünscht bewegen.

Mit dem Einbau eines  größeren Motors war dieses Problem behoben. Auch bei dieser Maschine nutzen die Langhoffs die Vorteile der e-ketten® Baureihe E4, die große Hübe ermöglicht. Durch ihre stabile Bauweise eignen sich diese Energieführungsketten bestens zum Leitungsschutz für die Bewegungen des Portals und ermöglicht große Hübe. Beim Bohren der Belüftungslöcher fallen viele sehr feine Plastikspäne an. Da die eingesetzten igus® Produkte schmutzunempfindlich sind, eignen sie sich bestens für den Einsatz bei Spänen. Weil die igus® Produkte außerdem auf zusätzliche Schmiermittel verzichten, sind die Komponenten leicht zu reinigen und Späne können nicht anhaften.

(Bild 6 Martin Langhoff setzt Eimer zum automatisierten Bohren der Belüftungslöcher in den selbstkonstruierten Eimerbohrer. Im Gerät verbaut sind ein drylin® Portal und Energieketten von igus®.

In Zukunft noch mehr Automatisierung mit igus® Bauteilen

Weltweit gibt es bereits Unternehmen, die die gleiche Marktlücke erkannt haben wie Familie 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.“, erklärt Martin Langhoff.

Ein Grund mehr, die eigenen Entwicklungen auch anderen Unternehmen zur Verfügung zu stellen. Die Langhoffs planen, ihre Automatisierungslösungen zu vertreiben und haben dafür die Firma RobCoTec gegründet. Dass in den Maschinen igus® Produkte eingesetzt werden, kommt nicht von ungefähr. Die Komponenten sind besonders verschleißfest und wartungsfrei. So könne man sichergehen, dass die Maschinen beim Kunden lange und zuverlässig laufen, sagt Langhoff. igus® 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 von igus®. 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“.

(Bild 7 Die Würmer von Familie Langhoff sind z.B. bei Anglern, Jägern und Gärtnern sehr beliebt. Als natürlicher Düngerproduzent kommen sie auch in großen Gewächshäusern zum Einsatz.

PS… und wenn immer noch jemand Probleme mit Würmer haben sollte. Folgendes wunderschönes Kinderbuch empfehle ich sehr. „Superwurm, der Superheld, ist der tollste Wurm der Welt“: Tolle Reime, witzig mit schönen Zeichnungen. Kinder (und Eltern) lieben es… kultverdächtig.

Und seid Ihr jetzt bereit anzuschauen wie alles „rund um den Wurm“ live aussieht und funktioniert?  Klickt einfach auf folgenden Link..viel Spaß