| von Roland Hensel, freier Fachjournalist für ke NEXT

„Leichtbau, integrierte Antriebs- und Messsysteme, Baukasten-Systeme und kundenspezifische Lösungen werden immer mehr zu Wettbewerbsvorteilen. In manchen Bereichen werden deshalb die klassischen Handling-Aufgaben durch multifunktionale Roboter abgelöst“, erklärt Sascha Eberhard, Geschäftsführer bei Franke. Je leichter die Werkzeuge sind, desto schneller können sich die Roboter zu ihrem Einsatzpunkt bewegen und die Taktzeiten merklich verkürzen. Bei Schweißanwendungen lassen sich beispielsweise durch Umstieg auf neue richtungsweisende Techniken mit 10 Kilohertz statt der üblichen 1000 Hertz die Transformatoren der Roboter-Schweißzangen um mehr als 50 Prozent kleiner und leichter ausführen.

Moderne Handling-Systeme, Bild: Universal Robots
Moderne Handling-Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass Mensch und Maschine ihre jeweiligen Fähigkeiten perfekt einbringen. Gern und häufig eingesetzt werden UR-Roboter als Assistenzsystem in der Montage, wie hier beim französischen Kleinunternehmen Nichrominox. Bild: Universal Robots

„Wo man bisher Werkzeuggewichte bis 110 Kilogramm akzeptieren musste, kann man jetzt gleiche oder noch bessere Ergebnisse mit Werkzeugen von nur 45 Kilogramm Gewicht erzielen“, betont Thomas Spindler, Head of Sales & Marketing bei Stäubli Electrical Connectors. Auch die Zimmer Group hat sich dem Leichtbau verschrieben und bietet speziell auf Traglasten der Roboter abgestimmte Baukastensysteme. „Anwender können dadurch einzelne Komponenten nach ihren Bedürfnissen zusammenstellen und auf ihren Prozess anpassen, ohne dass ihnen ein erhöhter Konstruktions- und Fertigungsaufwand wie zum Beispiel für Adapterplatten entsteht“, erklärt Michael Fraede.

Helmut Schmid, Geschäftsführer Universal Robots

„Der Trend im Bereich Handling-Systeme geht hin zur naht- und reibungslosen Zusammenarbeit von Mensch und Maschine.“

Universal Robots auf der Motek: Halle 7, Stand 7301

Auf der Motek zeigt Universal Robots seine neue Produktlinie e-Series.

Intelligenz auch an der Peripherie

Noch immer müssen viele Abläufe manuell erledigt werden. Deshalb liegt ein Schwerpunkt auf der Entwicklung von automatisierten Montageprozessen. Mit cleveren Algorithmen ausgestattete Montageroboter, intelligente Materialhandling- und Zuführsysteme, smarte Greifsystemkomponenten und Software zur Kollisionsberechnung sind im Vormarsch.

FMB und FMS, Bild: Bosch Rexroth
Neu entwickelte Funktionsmodule FMB und FMS von Rexroth erfüllen mit Zahnriemenantrieb oder Kugelgewindetrieb die Anforderungen an die Dynamik und Genauigkeit von bis zu 80 Prozent aller Anwendungen. Bild: Bosch Rexroth

Nach Aussagen von Schunk werden die Greifer immer intelligenter und übernehmen als Sensor-Aktor-System eine Schlüsselrolle unmittelbar am Handhabungsobjekt: „Der Greifer weiß, wie Werkstücke zu greifen sind und entwickelt im Zusammenspiel mit dem übergeordneten Handhabungssystem die optimale Greifstrategie“, sagt Markus Glück. Smarte Schunk-Greifer können mit ihrer integrierten Greifkraft- und Greifwegkontrolle auch minimale Abweichungen der Eigenschaften von gegriffenen Objekten präzise detektieren und liefern in Echtzeit Leistungs- und Effizienzkennzahlen zur Prozessstabilität. Bei der e-Serie von Universal Robots macht ein im Werkzeugflansch integrierter Kraft-Momenten-Sensor die Roboter sofort einsatzbereit für Anwendungen, die ein hohes Maß an Präzision und Feinfühligkeit erfordern.

Flexibilität in der Produktion ist heute enorm wichtig. In Zeiten volatiler Losgrößen kann sich der Bedarf von heute auf morgen verschieben. „Dann wird ein Roboterarm für die Maschinenbestückung gebraucht“, erläutert Helmut Schmid. „Deshalb sind die Roboter genau darauf ausgelegt, dass sie von jedem Arbeiter innerhalb einer Stunde für eine neue Tätigkeit umgerüstet werden können. So können sie immer dort aushelfen, wo sie gerade am dringendsten gebraucht werden.“ Mit dem automatischen Produktionsassistent (APAS) bietet Rexroth eine Lösung, die automatisch Menschen in der Nähe erkennt. „Der APAS darf ohne Schutzzaun arbeiten, kann bedarfsorientiert und direkt Mitarbeiter unterstützen und monotone oder körperlich anstrengende Handling-Aufgaben automatisieren“, sagt Günter Krenz, Leiter der Business Unit Assembly Technology, Bosch Rexroth.

Matthias Rommel, Leiter Linear Motion Technology, Bosch Rexroth

„Die Handling-Systeme der Zukunft werden digital konfiguriert, in Betrieb genommen, per Software bedient und mit Industrie 4.0 verbunden.“

Bosch Rexroth auf der Motek: Halle 4, Stand 4305

Auf der Motek gibt Bosch Rexroth einen Ausblick auf Handling-Lösungen in der Industrie 4.0.

Einen weiteren Produktivitätsvorteil bieten Schnellwechselsysteme mit Mediendurchführung, die die Flexibilität erhöhen und Rüstzeiten minimieren. Denn je intelligenter die Komponenten werden, desto mehr Daten und Signale müssen ausgetauscht werden. „Deshalb verdrängen modulare Lösungen mit kompakten Abmessungen die zuvor eingesetzten Einzelsteckverbinder für Strom, Steuerung und Kommunikation“, betont Thomas Spindler. Das Stäubli-Steckverbindersystem Combi-Tac kombiniert Strom-, Signal-, Daten-, Thermokupplungs-, koaxiale, faseroptische, pneumatische und hydraulische Verbindungen innerhalb eines einzigen Rahmens.

Hohe Flexibilität bei den Linearmodulen

Hepco Motion entwickelte das GFX-Führungssystem, das mit einer Beckhoff XTS-Steuerung die Mover einzeln mit bis zu 4 Meter pro Sekunde steuert. „Wenn sich in der Verpackungsindustrie die Produktgrößen ändern, ist dies schnell und unkompliziert umsetzbar. Das 1-Trak System bietet Anwendern extreme räumliche Flexibilität, denn wir können jedes beliebige 2D-Format herstellen und die vorhandene Raumkapazität optimal nutzen“, erklärt Giles Forster, der das familiengeführte Unternehmen seit 2013 als Chairman leitet. Rose + Krieger bietet mit den Baureihen E-II und EV quad Linearachsen für die Formatverstellung von Produktionslinien. Die Verstellung erfolgt manuell von Hand oder motorisch angetrieben. Mit einer zentralen Steuerung lassen sich auch komplexe Anlagen mit vielfältigen Verstelloptionen innerhalb kürzester Zeit umrüsten.

Michael Fraede, Senior Vice President System Technology bei der Zimmer Group

„Im Zuge von Industrie 4.0 müssen voll vernetzte Systeme in der Lage sein, sich produktoptimiert durch Einsatz von Sensorik selbst zu steuern und anzupassen.“

Zimmer auf der Motek: Halle 3, Stand 3405

Zur Motek erweitert Zimmer sein Portfolio um drei weitere MRK-Greifer.

V-Lager, Bild: Hepco Motion
V-Lager können einzeln nachjustiert werden und in weniger als 10 Minuten an einem Wagen ausgetauscht werden. Das GFX-Führungssystem von Hepco Motion wird im Beckhoff XTS- und dem 1-Track-System eingesetzt. Es bietet Anwendern räumliche Flexibilität. Bild: Hepco Motion

Linearmodule finden ihren Weg aus Hochpräzisionsanwendungen in den breiten Maschinenbau. Die neu entwickelten Funktionsmodule FMB und FMS mit Zahnriemenantrieb oder Kugelgewindetrieb erfüllen nach Aussage von Bosch Rexroth die Anforderungen an die Dynamik und Genauigkeit bei den meisten Anwendungen. Bei marktüblichen Tragzahlen können Konstrukteure die einbaufertigen Linearmodule mit millimetergenau festgelegtem Hub ohne Einschränkung durch Raster bestellen. Franke liefert ein breites Feld kundenspezifischer Lösungen wie beispielsweise Spezialkassetten, die sich an definierten Punkten der Führungsstrecke von der Schiene abheben lassen oder koppelbare Schienen. „Durch den modularen Aufbau der Kassetten lassen sich außerdem Anordnung und Anzahl der Laufrollen variieren und an die Anforderungen des Kunden anpassen“, sagt Sascha Eberhard.

Schunk EGL, Bild: Schunk
In dieser prototypischen Anwendung erfasst der intelligente Schunk EGL prozessintegriert in Echtzeit und ohne Einsatz externer Sensoren Angaben zur Größe des Bauteils, zu dessen Beschaffenheit und zu dessen Zustand. Bild: Schunk

„Flexibilität und Qualität müssen Hand in Hand gehen. Je komplexer Handling-Systeme werden, desto zuverlässiger müssen auch die zugrundeliegenden Elementarelemente sein. Leider gibt es immer noch Maschinenbauer, die nur den Anschaffungspreis im Blick haben anstatt die Lebensdauerkosten“, erläutert Giles Forster. Kugelumlaufführungen, wie sie auch das Unternehmen vertreibt, seien preiswerter und für viele Anwendungen gut geeignet, allerdings haben sie Probleme bei schmutzigen oder staubigen Anwendungen. Hier seien die ursprünglich von Hepco Motion entwickelten V-Lager besser geeignet, denn sie sind langlebig, können einzeln nachjustiert werden und ein Austausch von vier V-Lagern an einem Wagen dauere weniger als zehn Minuten. Bei den Kugelumlaufführungen muss aufgrund der notwendigen genauen Passung von Wagen und Schiene beides ausgetauscht werden. „Das ist teurer und dauert länger“, so Forster weiter.

Neben der Zuverlässigkeit der Produkte ist in sensitiven Anwendungen wie im Pharma- und Lebensmittelbereich die Hygiene ein entscheidender Faktor. Schon kleinste Verunreinigungen können enorme Probleme bereiten. Rose + Krieger erfüllt mit den neuen Verstelleinheiten E-II, die vollständig aus Edelstahl hergestellt und wash-down-fähig sind, höchste Ansprüche.

Einsatzgebiet Verpackungsmaschinen

Das Verpacken von Sekundärprodukten und das Palettieren von Versandkartons sind bereits weitgehend automatisiert. Jetzt untersuchen die großen Produzenten die gesamte Wertschöpfungskette nach weiteren Rationalisierungspotenzialen. Das beginnt bei der Verarbeitung von Roh- und reicht bis zur Logistik der Fertigware. „So unterschiedlich wie die zu verpackenden Produkte, so unterschiedlich sind auch die Anforderungen an die Handhabungstechnik. Durch die große Variantenvielfalt von Franke-Leichtbau-Linearsystemen können wir den Anwendern entsprechende Produkte anbieten. Korrosionsfreie, antimagnetische oder reinraumtaugliche Ausführungen unsere Linearführungen sind bereits lieferbar“, berichtet Sascha Eberhard.

Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung/CINO bei Schunk

„Intelligentes Greifen umfasst zusätzlich zum eigentlichen Greifprozess das sensorgestützte Detektieren unterschiedlicher Prozessparameter, deren Analyse sowie die Möglichkeit, situativ angepasst zu reagieren.“

Schunk auf der Motek: Halle 7, Stand 7218

Smarte Greifer mit großen Hüben wie der Schunk EGL sind in der Lage, auch minimale Abweichungen der Eigenschaften von gegriffenen Objekten präzise zu detektieren.

„Durch neue Technologien, durchgängige IT-Plattformen, mobile Roboter, haltbare Werkstoffe und neue Sensorik werden neue Prozessschritte in der Automatisierung interessant. Man denke nur an die direkte Verknüpfung vom individuellen Kundenauftrag mit der Verpackungslinie. Varianten werden wirtschaftlich möglich, wo früher nur auf sortenreine Volumen optimiert wurde. Das kann derzeit keine Einzelkomponente lösen. Deshalb ist der durchgängige Blick auf die benachbarten Prozesse und Wertschöpfungskette für eine erfolgreiche Integration unabdingbar“, erklärt Michael Fraede. Und auch Universal Robots verzeichnet einen hohen Bedarf an Lösungen zur Automatisierung. „Vor allem die zunehmend gefragte Flexibilität und die geforderten kurzen Lieferzeiten geben hier den Ausschlag. So ist beispielsweise das Potenzial der kollaborativen Robotik in der Verpackungsindustrie noch nicht ausgeschöpft“, ergänzt Helmut Schmid. bf, wk

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