Wie sich Greifer und Komponenten angesichts Industrie 4.0 weiterentwickeln

All dies hat enorme Auswirkungen auf die technische Entwicklung von Endeffektoren wie Greifern und Handling-Systemen. Auch diese werden zunehmend intelligenter.

Wir gehen davon aus, dass sich das industrielle Greifen grundlegend verändern wird“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung/CINO bei Schunk. „In einigen Jahren werden wir dem Roboter nur noch mitteilen, wo ungefähr ein Werkstück liegt und die Information mit dem Bild eines digitalen Zwillings verknüpfen. Der Greifer selbst wird Kollisionen vermeiden. Er wird wissen, wie Werkstücke zu greifen sind und im intelligenten Zusammenspiel mit dem übergeordneten Handhabungssystem die optimale Greifstrategie entwickeln.“ Für seinen Kollegen Walter Dunkmann, Leiter des Geschäftsfeldes Automation bei J. Schmalz, werden die Handling-Systemhersteller in Zukunft nicht mehr nur dezidierte einzelne Lösungen anbieten können, sondern müssen mit modularen Baukästen die Flexibilität für die Anwender abbilden.

Dabei hilft die Digitalisierung, die Komponenten und Systeme wirtschaftlich zu integrieren und die Endeffektoren einfacher und interaktiver zu gestalten. „Mit intelligenten Greifern und der Integration ihrer Daten in den Gesamtprozess können die Endeffektoren schon beim Greifen von Werkstücken Zustände erfassen und sie an übergeordnete Steuerungen weiterleiten. Dabei sorgt der sichere Griff dafür, Verfügbarkeit und Performance so zu steigern, dass der Prozess sicher abläuft“, so Dunkmann weiter. Und Markus Glück ergänzt: „Inline-Messsysteme in Greifwerkzeugen sammeln heute bereits Daten, die dezentral ausgewertet und analysiert werden. Noch auf Ebene des Greifmoduls lassen sich Beschädigungen erkennen und Gut/Schlecht-Entscheidungen treffen. Mit der Kommunikation zwischen Greifer und Anlagensteuerung beziehungsweise übergeordneten Ebenen können so eine Closed-Loop-Qualitätskontrolle ermöglicht und Produktionsprozesse unmittelbar im Fertigungstakt überwacht werden.“

Nach der Verarbeitung der Daten können die ermittelten Informationen an die Anlagensteuerung zur Prozessregelung oder an Cloud-Plattformen übertragen werden. „Einige namhafte Automatisierungs- und IT-Anbieter gehen mit eigenen Cloud-Lösungen auf den Markt. Ein Haupttrend ist aber noch nicht ausgemacht. Daher propagiert der VDMA den OPC-UA-Standard. Greifersysteme werden in den Informationsfluss integriert, da sie die direkte Schnittstelle zum Produkt und Prozess sind. Durch intelligente Greiftechnik kann der Roboter eine größere Varianz abarbeiten und somit die Wirtschaftlichkeit erhöhen“, erklärt denn auch Michael Fraede, Senior Vice President System Technology bei der Zimmer Group in Ettlingen.

Ein zentrales Merkmal der Digitalisierung ist die kostengünstige, schnelle und effiziente Vernetzung von Automationskomponenten mit Managementsystemen im Produktionsumfeld. Sie wirken in der Digital Factory als hocheffizientes, sich selbst organisierendes Produktionsnetzwerk. Bisher wurde alles hierarchisch vom ERP-/MES-System bis zum Sensor gesteuert. „Künftig wird der Kundenauftrag die durchgängige Supply Chain bis zum Versand transparent navigieren. Intelligente Produkte schaffen so die Voraussetzungen für eine Integration smarter Produktionsanlagen im Fertigungsumfeld und deren Anbindung an cloud-basierte Ökosysteme“, betont Fraede. Und Rebecca Baumgartner, Leitung Markt- und Unternehmenskommunikation bei Afag Automation ergänzt, „wenn die Komponenten zukünftig mehr direkte Intelligenz beinhalten, vereinfacht dies auch die Installation und Inbetriebnahme. Und mit der entsprechenden Digitalisierung bei Entwicklung, Inbetriebnahme und Betrieb lassen sich auch intelligente Wartungskonzepte ableiten.“ Voll vernetzte Systeme seien dann auch in der Lage, sich produktoptimiert durch den Einsatz von Sensorik selbst zu steuern und anzupassen. Dabei verlange die Ausrichtung auf das Industrial Internet of Things (IIoT) eine immer höhere Flexibilität der Anlagentechnik und die entsprechende Interoperabilität mit den unterschiedlichsten Bussystemen und Steuerungen, so Baumgartner weiter. „In Zukunft wird die Entwicklung neuer komplexer Anlagenlösungen immer stärker im virtuellen Raum stattfinden. Hierfür werden auch die Komponentenhersteller die benötigten Produkte und digitalen Informationen zur Verfügung zu stellen haben“, erklärt Stefan Ziemba, Leiter Vertrieb und Marketing bei IAI Industrieroboter.