Auf die Spitze treiben möchte Festo die Greiferflexibilität: In Kooperation mit der Hochschule Oslo und Akershus präsentiert das Unternehmen aktuell einen Greifer, dessen Wirkprinzip von der Zunge des Chamäleons abgeleitet ist. Hat das Chamäleon seine Beute im Visier, lässt es seine Zunge wie ein Gummiband herausschnellen. Kurz bevor die Zungenspitze das Insekt erreicht, zieht sie sich in der Mitte zurück, während sich die Ränder weiter vorwärtsbewegen. Dadurch passt sich die Zunge der Form und Größe des jeweiligen Beutetieres an und kann es fest umschließen. Die Beute bleibt an der Zunge haften und wird wie an einer Angelschnur eingeholt.
Der diesem Prinzip nachgebildete Greifer besteht aus einem doppeltwirkenden Zylinder, dessen eine Kammer mit Druckluft befüllt wird, während die zweite dauerhaft mit Wasser gefüllt ist. An dieser zweiten Kammer ist das elastische Silikonformteil montiert, das der Zunge des Chamäleons entspricht. Das Volumen der beiden Kammern ist so ausgelegt, dass die Verformung des Silikonteils ausgeglichen wird. Der Kolben, der beide Kammern voneinander dicht abtrennt, ist mit einem dünnen Stab an der Innenseite der Silikonkappe befestigt. Beim Greifvorgang führt ein Handlingsystem den Greifer über das Objekt, sodass er den Gegenstand mit seiner Silikonkappe berührt.
Nun wird die obere Druckkammer entlüftet. Der Kolben fährt mittels Federunterstützung nach oben und das wassergefüllte Silikonteil zieht sich nach innen. Gleichzeitig führt das Handling den Greifer weiter über das Objekt. Die Silikonkappe stülpt sich dabei über jedes beliebig geformte Greifobjekt, wodurch ein fester Formschluss entsteht. Das elastische Silikon erlaubt eine präzise Anpassung an sehr viele unterschiedliche Geometrien. Die hohe Haftreibung des Materials erzeugt eine starke Haltekraft. Sowohl der Halte- als auch der Ablösemechanismus sind pneumatisch gelöst. Für den Haltevorgang ist keine zusätzliche Energie notwendig. Die Nachgiebigkeit der kompressiblen Druckluft vereinfacht die Koordination von Handling und Greifer während des Greifvorgangs. Mit Hilfe eines Proportionalventils lassen sich die Kraft und die Verformung des Silikonteiles sehr genau einstellen. Dadurch können in einem Vorgang mehrere Teile auf einmal gegriffen und nach dem last-in-first-out-Prinzip wieder abgeben werden, ohne, dass ein manueller Umbau notwendig ist.
Greifertechnik wird kollaborativ und kommuniziert
Alle Entwicklungen rund um das Thema Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) waren ein großes Thema auf der Automatica in München – und auch vor den Greifern machte es nicht halt. Schunk präsentierte eine neue Greifergeneration speziell für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. Mithilfe einer Umfeld-Sensorik erfasst der Greifer kontinuierlich seine Umgebung und verarbeitet die Daten mithilfe einer integrierten Software. Kommt es zu einem unerwünschten Kontakt mit dem Menschen, wird die Greifkraft automatisch begrenzt. Mithilfe speziell entwickelter Greifstrategien und Kraftmessbacken in den Fingern stimmt der Co-act Gripper JL1 sein Verhalten in Echtzeit darauf ab, ob das Werkstück oder womöglich eine menschliche Hand gegriffen wird.
Darüber hinaus macht das Unternehmen den Greifer zu einem Kommunikationsmittel zwischen der Anlagensteuerung und dem Bediener. So informieren LED-Leuchten und eine entsprechende Farbsystematik darüber, ob die Anlage betriebsbereit ist und ob das korrekte Werkstück gegriffen wurde. Künftig sollen Co-act Gripper ein komplexes Zusammenspiel unterschiedlicher Sensoren und Sicherheitsmechanismen ermöglichen.
Kraftmessbacken und eine visuelle Überwachung zählen ebenso dazu wie Häute aus taktilen und kapazitiven Sensoren oder eine strombasierte Kraftregelung. Vergleichbar mit dem Menschen, der in der Regel mehrerer Sinne kombiniert, um eine Situation zu bewerten, werden die Greifer künftig Informationen aus mehreren Sensorquellen bündeln und daraus ein möglichst exaktes Bild der Realität ableiten. Über OPC-UA-Schnittstellen werden die kollaborativen Greifer von Schunk darüber hinaus in der Lage sein, mit dem Roboter sowie mit der übergeordneten Anlagensteuerung zu kommunizieren.
Schmalz vereint in seinen intelligenten Geräten Sensor- und Aktorfunktionen. Die Smart Field Devices des Vakuum-Spezialisten sind mit umfassenden Funktionen zur Energie- und Prozesskontrolle ausgestattet. „Immer mehr solcher Funktionen wandern in intelligente und vernetzte Greifsysteme, die sich damit Schritt für Schritt zu sogenannten cyber-physischen Systemen entwickeln“, sagt Albrecht Winter, Leiter Geschäftsfeldentwicklung und Unternehmensstrategie bei Schmalz. Das kann beispielsweise ein Greifer sein, der auf Basis von Daten zum fortschreitenden Verschleiß selbstständig eine Wartungsanforderung stellt. Auch die selbstständige Optimierung des Energieverbrauchs eines Greifsystems ist eine typische Eigenschaft eines cyber-physischen Systems. Vakuum-Ejektoren von Schmalz beispielsweise sind deshalb IO-Link-fähig – das ermöglicht eine durchgängige Kommunikation von der Sensor-/Aktorebene bis zur Steuerung und darüber hinaus bis in die Leitebene.
Die Zukunft kommt aus dem 3D-Drucker
Neben individuellen Greiferfingern aus Polyamid 12 (PA 2200 oder 2201) können bei Schunk nun auch additiv gefertigte Finger aus Aluminium (AlSi10Mg) und Edelstahl (1.4404) in weniger als 15 Minuten konstruiert und bestellt werden. Eine integrierte Leichtbaustruktur senkt dabei das Gewicht bei eGrip-Metallfingern um bis zu 50 Prozent.
Wenige Angaben und der Upload der Werkstückdaten als STEP- oder STL-Datei genügen, schon ermittelt das lizenzfreie Online-Tool von Schunk in Sekundenschnelle individuelle Greiferfinger mit der passenden 3D-Kontur und erstellt ein detailliertes Angebot mit Preis und Lieferzeit.
Faserverstärkte Kunststoffe (FVK), die mit ihrem geringen Gewicht bei hoher Stabilität im Leichtbau gerne verwendet werden, ließen sich bislang noch nicht verdrucken. Der 3D Fibre Printer des Fraunhofer IPA schafft nun die Voraussetzungen, Verbundwerkstoffe als Druckmaterial zu verwenden und ermöglicht damit den Einsatz hochfester Leichtbaumaterialien in der additiven Fertigung. jl
Die Zukunft: Schwebende Greifer
Von Festo stammt ein spannendes Konzept für den industriellen Einsatz der Supraleiter-Technologie. Supraleiter sind Materialien, die unterhalb einer bestimmten Temperatur das Feld eines Permanentmagneten in einem definierten Abstand „einfrieren“ können und ihn so schweben lassen. Der entstehende Spalt bleibt in jeder Raumlage stabil. Auf diese Weise lassen sich Objekte ganz ohne Regelungstechnik berührungslos lagern und mit wenig Energieaufwand bewegen. So ermöglichen Supraleiter den Einsatz eines schwebenden Greifers. Beim Supragripper von Festo schweben zwei Greifer mit je drei Fingern frei über zwei halbmondförmigen Platten. Mit dieser Technologie könnten zum Beispiel Objekte durch eine Abtrennung hindurch oder in geschlossenen Räumen gegriffen und transportiert werden, was sich zum Beispiel für Reinräume anbietet oder für die Arbeit in Gasen, Vakuum oder in Flüssigkeiten.
