| von Roland Hensel, freier Autor für ke NEXT

Auch wenn pneumatische Komponenten weiter wichtig sind, geht der Trend eindeutig in Richtung Mechatronik. Mit dem Einzug der Elektronik in die Greifer kann man auch auf deren Daten zurückgreifen, sie aggregieren und auf individuelle Prozesse anwenden. Wichtig für die digitale Transformation der industriellen Produktion ist ein vernetztes Zusammenspiel aller beteiligten Komponenten beim Handling und der Montage. „Unsere mechatronischen Greifer decken bereits heute die gesamte benötigte Bandbreite an Anforderungen aus der Automatisierung ab. Neben der Möglichkeit diese vollständig zu programmieren, können mit diesen Komponenten auch vollständig druckluftlose und damit energieeffiziente Lösungen realisiert werden“, sagt Ziemba.

Bild: IAI Industrieroboter

„Obwohl sich die Handhabungsgeräte auch zukünftig kaum äußerlich verändern, spielt sich die Revolution im Innern ab. Vor allem die vorbeugende Wartung verlangt immer mehr Daten in Echtzeit, die von einer großen Anzahl eingesetzter Sensoren geliefert werden müssen. Schon dies verändert die Handling-Komponenten im Hinblick auf die weiter voranschreitende Digitalisierung stark.“

Stefan Ziemba, Leiter Vertrieb und Marketing DACH Region, IAI Industrieroboter

Schmalz hat in der klassischen Drucklufttechnik Venturi-Greifer, geht aber ebenso den Weg zu mechatronischen Systemen mit elektrischen Antrieben und elektrischer Vakuumerzeugung. „Uns geht es bei den mechatronischen Systemen weniger um die Energieeinsparung, sondern darum, Greifer intelligenter und mobiler für den Einsatz in der kollaborativen Robotik zu machen“, erklärt Walter Dunkmann. „Wir sehen hier keinen Verdrängungswettbewerb, sondern eine Koexistenz der Systeme und bauen nach wie vor pneumatisch aktivierte Greifer und Endeffektoren.“

Schunk

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

Intelligente Greifer, die vermessen, identifizieren und in Echtzeit überwachen

„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.“

Die Hemmschwelle senken

Das Unternehmen Schunk konzentriert sich zunächst bei der Mechatronik auf das Wesentliche, um die Hemmschwelle der Anwender für den Einsatz mechatronischer Module zu senken.

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

Darüber hinaus entwickelt das Unternehmen Greifer, die sich als zusätzliche Achse direkt interpolieren lassen, also mit dem gleichen Befehlssatz wie der übergeordnete Roboter angesteuert werden. Dies hat den Vorteil, dass man die Eigenschaften der Anlagensteuerung hinsichtlich Programmierung, Safety und Interoperabilität direkt nutzen kann.

Vernetzung über IO-Link

Co-act JL1 Greifer, Bild: Schunk
Mithilfe taktiler Sensoren in den Fingern ist der Schunk Co-act JL1 Greifer in der Lage, die absolute Greifkraft zu bestimmen, die auf ein Objekt wirkt. So lässt sich gewährleisten, dass zerbrechliche Gegenstände, hier beispielhaft dargestellt an einer Glühbirne, nicht zerdrückt werden. Bild: Schunk

Ein weiterer Trend ist der Wechsel auf die 24-V-Versorgungsspannung. Damit können Greifer anders als bisher angesteuert werden. Der Vorteil: Es reduziert die Verkabelung gegenüber elektrisch angetriebenen Aktoren im Spannungsbereich über 400 Volt und die Investitionskosten für die Gleichstrom-Module. Auch schon vorhandene pneumatische Module lassen sich einfach und steuerungsneutral durch 24V-Module ersetzen und über IO-Link verbinden. Diese Kommunikationssystem wurde ja direkt zur Anbindung intelligenter Sensoren und Aktoren geschaffen. Es bietet mit der IO Device Description (IODD) die Möglichkeit, geräte-spezifische Parameter für jedes einzelne Gerät zu hinterlegen. Walter Dunkmann erläutert: „Für den Befehl ‘Greife dieses Bauteil!’ braucht der Anwender nicht mehr vorgeben, mit welchem Unterdruck, mit welcher Haltekraft und mit welchem Volumenstrom der Griff zu erfolgen hat, sondern das macht das Gerät intrinsisch.

EGL-Greifer, Bild: Schunk
Beim Smart Gripping ermöglicht der EGL-Greifer hochflexible Prozesse sowie eine Prozessüberwachung in Echtzeit. Bild: Schunk

Damit haben wir schon einen Teil der Intelligenz in den Endeffektor integriert.“ Für IAI Industrieroboter mit seiner Spezialisierung auf elektrische Aktuatoren und Greifer ist die volle Kontrolle über die jeweiligen Greifkräfte nichts Neues, „sondern seit Jahren ein Standard-Feature der diversen Handling- und Greifmodule. Aus diesem Grund benötigen unsere Greifmodule auch keinerlei zusätzliche Verdrahtung oder sonstige Zusatzkomponenten, da alles in den dazugehörigen Controllern bereits programmiert werden kann und zudem auch noch durch batterielose Absolutwert-Encoder vor Datenverlust im Falle eines Stromausfalls geschützt ist“, verdeutlicht Stefan Ziemba.

Schmalz

Walter Dunkmann, Leiter des Geschäftsfeldes Automation bei J. Schmalz, Bild: J. Schmalz

Modulare Baukästen für Flexibilität, intelligente Greifer für die kollaborative Robotik

„Vor anderthalb Jahren entwickelte Schmalz einen neuen Vakuum- und Druckschalter, der Unter- oder Überdruck misst. Wenn beispielsweise eine Leckage steigt und der Greifer undicht wird, dann erkennt der Sensor es eigenständig und tauscht die Informationen mit der übergeordneten Steuerung über IO-Link oder Near Field Communication (NFC) aus.“

Nur eine Leitung und kein Controller

Vakuumerzeuger ECBPi, Bild: J. Schmalz
Der elektrischer Vakuumerzeuger ECBPi für den Einsatz in der mobilen und kollaborativen Robotik. Bild: J. Schmalz

Die Zimmer Group bietet nach eigenen Angaben das größte Spektrum an IO-Link Greifern. Allerdings beschränkt sich das Unternehmen nicht nur auf elektrisch angetriebene Greifer, sondern verleiht auch pneumatischen Greifern mit integrierter Ventiltechnik und Positionserkennung eine entsprechende Intelligenz. „Mit der One-Kabel-Technik wird nur eine Leitung für Stromversorgung und Datentransfer benötigt und ein zusätzlicher Controller überflüssig, da Ansteuerung und Auswertung im Greifer selbst erfolgen. Diese integrierte Intelligenz ermöglicht es unter anderem, die Greiferbacken zu positionieren, ihre Verfahrgeschwindigkeit anzupassen oder Greifkräfte den verschiedenen Werkstücken zuzuordnen, um höchste Prozesssicherheit zu gewährleisten“, sagt Michael Fraede.

Neue Greifer für kollaboratives Arbeiten

Parametrierung 4.0, Bild: J. Schmalz
Parametrierung 4.0: Das Kompaktterminal SCTMi wird per App gesteuert. Bild: J. Schmalz

„Die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), also die schutzzaunlose unmittelbare Interaktion zwischen Werker und Roboter in einem gemeinsam genutzten Arbeitsraum, ist eine der tragenden Säulen von Industrie 4.0. Sie wird die Arbeitswelt völlig verändern, denn sie führt die Stärken von Menschen und Robotern synergetisch zusammen und ermöglicht eine erheblich flexibler automatisierte Produktion“, erklärt Prof. Markus Glück. Mit einem umfassenden Greiferportfolio für kollaborative Anwendungen, der Co-act-Produktlinie, bietet Schunk DGUV-zertifizierte Greifer, die ein schutzzaunloses und sicheres gemeinsames Wirken von Mensch und allen gängigen Assistenzrobotern ermöglichen. Bei der Technologiestudie eines High-end-Greifers registrieren kapazitive Sensoren die Annäherung von Bauteilen oder anderen Greifern und unterscheiden sie von Fingern, Händen oder Armen. Kraft-Momenten-Sensoren stoppen bei unerwarteten Kraftwirkungen den Roboter. Taktile Sensoren erfassen Berührungen ortsaufgelöst, erkennen mithilfe intelligenter Algorithmen zur Mustererkennung Objekte beim Greifen und passen den Griff reaktiv an.

Vakuum-Endeffektor VEE, Bild: J. Schmalz
Schmalz Vakuum-Endeffektor VEE: Modulare Greiferbaukästen bringen maximale Flexibilität für den Anwender. Bild: J. Schmalz

Die Zimmer Group erweitert ihr Portfolio zur Automatica um drei weitere MRK-Greifer, mit denen kleinere oder größere Bauteile gehändelt werden können. Ein Baukasten für MRK-Anwendungen enthält darüber hinaus alle weiteren Komponenten, die benötigt werden und noch nicht im Roboter enthalten sind. Sämtliche Greifer sind gemäß ISO TS 15066 (MRK-Norm) zertifiziert und wurden in Abstimmung mit der Berufsgenossenschaft gebaut. Auf der Automatica 2018 zeigt Schunk intelligente, vernetzte und feinfühlige Greifsysteme. Das Spektrum reicht dabei von DGUV-zertifizierten Co-Act-Greifern für kollaborative Anwendungen über High-end-Greifer mit sensorischer Aura bis hin zu intelligenten Greifern zur integrierten Prozessüberwachung. Mit dem EGL-Parallelgreifer kann jeder einzelne Prozessschritt detailliert überwacht werden. Die Daten lassen sich über die Anlagensteuerung an ein übergeordnetes ERP-System senden, aber auch in Analysedatenbanken oder Cloud-Lösungen permanent speichern. Schmalz präsentiert anwendungsorientierte Lösungen auf Komponenten- und Systemebene. So integriert das Unternehmen beispielsweise für einen Kunden eine elektrische Vakuumerzeugung mit einem Endeffektor in die Steuerung des kollaborativen Roboters. Der Bediener steuert dann über das Bedienpanel nicht nur den Roboter, sondern auch den Greifer. Die Zimmer Group bietet speziell auf die Traglasten der Roboter abgestimmte Baukastensysteme, mit denen Anwender einzelne Komponenten nach ihren Bedürfnissen zusammenstellen und auf ihren Prozess anpassen können, ohne dass ein erhöhter Konstruktions- und Fertigungsaufwand entsteht. aru

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