Mechatronisch greifen

Greifer - Die Mechatronik hat die Greif- und Robotertechnik im Griff. Sie eröffnet zahlreiche neue Möglichkeiten für die industrielle Automation. Innovative Produkte sind die Reaktion auf den Trend. Automatisierung wird immer effizienter.

30. Mai 2007

Eine Schlüsselrolle in der industriellen Automation spielt in vielen Fällen die eingesetzte Greiftechnik: Sie bestimmt entscheidend mit, wie schnell eine Produktion abläuft und wie sicher die Prozesse sind. Innovationen in diesem wichtigen Feld können deshalb helfen, bislang rein manuelle Prozesse zu automatisieren oder bereits automatisierte Abläufe weiter zu beschleunigen.

Ein aktueller Trend auch im Bereich der Greiftechnik ist die zunehmende Elektronisierung der Systeme hin zu mechatronischen Lösungen, wie sie zum Beispiel der Greiftechnikspezialist Schunk aus Lauffen am Neckar entwickelt hat. Gegenüber pneumatischen Systemen bieten solche mechatronischen Greifer eine Reihe von Vorteilen. So sind pneumatische Greifer konstruktionsbedingt eher unflexibel und lassen sich lediglich öffnen und schließen. Elektrische Greifer dagegen eröffnen mit der ihnen eigenen Flexibilität völlig neue Möglichkeiten für die Gestaltung von Greif-, Transport- und Montageprozessen. So lässt sich beispielsweise der Öffnungshub exakt auf das jeweilige Werkstück einstellen, während pneumatische Greifer bei jedem Greifprozess immer den festen Maximalhub überwinden müssen. Die so gewonnenen kürzeren Schließ- und Öffnungszeiten ermöglichen höhere Taktraten und damit eine bessere Systemauslastung.

Flexibel durch Mechatronik

Die Vorteile elektrischer Greifersysteme reichen jedoch noch weiter. So lassen sich mit ihnen auch Parameter wie Greiferstellung, Schließgeschwindigkeit, Beschleunigung oder Kraft flexibel einstellen und während des Betriebes abfragen.

Damit wird es möglich, die Bewegungs- und Halteströme der Greifer im Prozess ohne zusätzliche Sensoren zu gewinnen und direkt in der Maschinensteuerung oder in externen Computern zu verarbeiten. Dies eröffnet zahlreiche neue Möglichkeiten für die Qualitätsüberwachung ebenso wie für die Fernwartung oder die Produktionssteuerung per Internet.

Vorteile bietet der Umstieg von pneumatischer auf mechatronische Greiftechnik aber auch bei den Kosten: Zwar sind elektrisch angetriebene Komponenten in der Regel etwas teurer als ihre pneumatischen Pendants, weil sie mechatronische Komponenten wie Motoren und Sensoren enthalten, ihre Gesamtkosten im Betrieb liegen aber dennoch niedriger, weil Druckluft zu den teuersten Energiearten im Unternehmen zählt und Druckluftsysteme zudem einen hohen Aufwand für Bereitstellung und Unterhalt erfordern.

Innovationen bietet auch das Gebiet der Robotertechnik: Hier eröffnen technische Innovationen den Robotern zunehmend Aufgaben, die ihnen bislang nicht offenstanden. So wurden Roboter in der Vergangenheit vor allem für Handhabung und Zuführung eingesetzt, Bearbeitungsaufgaben übernahmen Industrieroboter dagegen höchstens in der Form, dass sie das Werkstück festhielten und es beispielsweise an ein Schleifband pressten. Fortschritte in der Maschinenprogrammierung machen es jetzt möglich, die Werkzeuge vom Roboter selbst führen zu lassen. Als Antwort auf diesen Trend enthält das Programm von Schunk als erstes angetriebenes Roboterwerkzeug eine patent geschützte Entgratspindel. Moderne Kraftmesssysteme ermöglichen dabei die präzise Messung von Kräften, die in verschiedenen Richtungen wirken. Im Verbund mit einer geeigneten Robotersteuerung ist es dann zum Beispiel möglich, einen Roboterarm linear in Richtung einer wirkenden Kraft nachgeben zu lassen und nicht wie bisher in einem Radius, der vom nachgebenden Gelenk bestimmt wird. Solchen mit Fein gefühlausgestatteten Systemen eröffnet sich ein weites Einsatzspektrum, beispielsweise beim Werkzeughandling, beim Bearbeiten mit definierten Kräften, bei der Montageautomation oder in der Dokumentation und Qualitätssicherung. Die bislang übliche Erfassung über die Messung der Motorströme führt dagegen oft zu unerwünschten Kraftspitzen, die sich nachteilig auf die Prozessqualität und auf die Standzeit der Werkzeuge auswirken. Zudem ist die Motorstrommessung nicht achsspezifisch und kann keine Kräfte erfassen, die auf den durchgestreckten Roboterarm wirken, da dann auf keinen der Motoren ein Drehmoment einwirkt.

Erhöhte Anforderungen stellen die neuen Einsatzbereiche der Greifer sowie moderne Prozessüberwachungssysteme und Kraftsensoren zudem auch an die Wechselsysteme für die Roboterwerkzeuge: Sie müssen heute mehr bieten als nur Übertragungsmöglichkeiten für elektrischen Strom oder gasförmige und flüssige Medien, nämlich zunehmend auch die elektrischen und optischen Sensorsignale und digitale Daten übertragen können. Auch hier bietet Schunk eine große Bandbreite an Wechselsystemen mit einer Fülle von Übertragungsmöglichkeiten, die allen Anforderungen gerecht werden.

Rainer Österlein, Schunk/bt

Erschienen in Ausgabe: 04/2007