Verlockende Möglichkeiten

Titel

Greifer – Das Spektrum elektrischer Greifsysteme reicht vom einfachen Greifer als Pneumatik-Alternative über Greifer mit integrierter Intelligenz bis hin zu adaptierbaren, mechanischen Greifern, die sich mit einer Vielzahl von Motoren und Funktionalitäten ausstatten lassen.

20. September 2011

Mit elektrisch angetriebenen Greifsystemen ist es wie mit der digitalen Fotografie: Wer einmal die verblüffenden Möglichkeiten der neuen Technologie kennengelernt hat, kommt kaum mehr davon los. Mechatronische Greifmodule bieten Anwendern und Konstrukteuren viele Möglichkeiten. Aus der modernen Automation sind sie daher nicht mehr wegzudenken. Einer der bekanntesten Hersteller solcher Greifsysteme ist Schunk. In den industrietauglichen Automationsmodulen vereinen sich nach Angaben des Lauffener Familienunternehmens konstruktives, feinmechanisches und mechatronisches Know-how zu intelligenten und sensiblen Kraftpaketen – und das auf engstem Raum. Mechatronik ist für Schunk dabei kein Dogma, das Unternehmen sieht sich als Problemlöser, der Pneumatik und Mechatronik effizient unter einem Dach bündelt. Anwender sollen so erhebliche Synergien generieren können.

Wie eine solche Synergie aussehen kann, zeigt der elektrisch angetriebene Kleinteilegreifer EGP, den Schunk erstmals auf der Motek vorstellen wird. Er ist die mechatronische Alternative zum pneumatisch angetriebenen Miniatur-Parallelgreifer MPG-plus und basiert auf derselben Plattform. Was sich mechanisch bei pneumatischen Greifern bewährt hat, überträgt Schunk 1:1 auf die mechatronischen Module. Bezüglich der Mechatronik konzentriert sich der EGP aufs Wesentliche und stellt nur geringe Anforderungen an die Anwender. Auf diese Weise möchte Schunk die Hemmschwelle senken, die bislang vom Einsatz mechatronischer Module abhielt. Der Greifer lässt sich zum Beispiel über den Sensorverteiler digital ansteuern.

Verglichen mit am Markt erhältlichen elektrisch angetriebenen Kleinteilegreifern, hält der Pick & Place-Helfer EGP ein hohes Tempo bei hoher Greifkraft. Dazu ist er, wie sein pneumatisches Pendant, mit einer leistungsfähigen Kreuzrollenführung ausgestattet, die einen sehr hohen Wirkungsgrad gewährleistet. Das macht den EGP laut Schunk zu einem dynamischen und leistungsfähigen Experten für anspruchsvolle Pick & Place-Anwendungen.

Der EGP hat viel mit dem MPG-plus gemeinsam. Dessen Sensorik lässt sich komplett auf den EGP übertragen und vorhandene Anlagen schnell von pneumatischen auf mechatronische Greifer umstellen. Um die Flexibilität beim Anlagendesign zu erhöhen, ist der EGP auf unterschiedliche Weise zu befestigen. So kann er sowohl seitlich als auch bodenseitig durch- und angeschraubt werden. Zudem hat Schunk bei dem mechatronischen Modul konsequent auf Leichtbau gesetzt: Am Greifergehäuse wurde überschüssiges Material eingespart und im Inneren senken Komponenten aus einem speziellen Hochleistungsaluminium das Gewicht.

Davon profitieren die Dynamik und die Energieeffizienz der übergeordneten Anlage. Ohne dass größere Störkonturen entstehen, lassen sich über einen integrier- und programmierbaren Magnetschalter zuverlässig zwei Positionen abfragen, beispielsweise »Auf« und »Zu«. Darüber hinaus können die Ausschaltpunkte programmiert werden, wodurch die Prozessstabilität weiter steigt. Selbst bei sehr kleinen Hüben sind auf diese Weise eine zuverlässige Positionsabfrage und eine Detektion unterschiedlicher Werkstückgrößen möglich.

Intelligent greifen

Einen anderen Ansatz verfolgt Schunk mit seinen intelligenten Mechatronikgreifern. Statt pneumatische Module einfach nur durch elektrisch angetriebene und damit flexiblere Module zu ersetzen, dienen mechatronische Hightech-Greifer dazu, Fertigungs-, Montage- und Handhabungsprozesse zu verkürzen oder neue Lösungsstrategien zu ermöglichen. Dass dies auch ohne umfassendes elektronisches und steuerungstechnisches Fachwissen möglich ist, zeigt der WSG 50.

Bei diesem positioniergenauen Zweifinger-Parallelgreifer ist die einfache Inbetriebnahme bereits eingebaut. So verfügt er neben Profibus DP, CAN und RS232 auch über eine Ethernet TCP/IP-Schnittstelle, über die er dank des integrierten Webservers mit Hilfe eines gewöhnlichen Webbrowsers schnell und einfach in Betrieb genommen werden kann. Dazu ist keine weitere Software mehr nötig.

Über eine integrierte Greifteildetektion kann der WSG 50 einen Greifbefehl taktzeitoptimiert ausführen. Die übergeordnete Prozesssteuerung wird entlastet, weil der Greifer selbst über eine Intelligenz verfügt, mit der er Teilaufgaben eigenständig lösen kann. Abhängig von der jeweiligen Anwendung lässt sich der Funktionsumfang des WSG 50 darüber hinaus mit Hilfe der eingebauten, leicht zu erlernenden Skriptsprache individuell anpassen. Sind die Skripte erstellt, werden sie einfach auf der eingebauten SD-Karte abgelegt. Mit dieser Option der individuellen Programmierung sollen Anwender auch knifflige Aufgaben zuverlässig und vergleichsweise einfach in den Griff bekommen.

Als weitere Besonderheit ist in die Grundbacken des WSG 50 eine elektrische Sensorschnittstelle integriert. Über sie kann der Anwender unterschiedliche Sensoren in den Greifprozess einbinden. Mit Hilfe der optionalen Kraftmessfinger von Schunk lassen sich beispielsweise die beim Greifvorgang auftretenden Kräfte präzise erfassen und regeln. Seine Sensorschnittstellen machen den intelligenten Greifer zu einem Helfer für anspruchsvolle Automationslösungen, bei denen besonders flexibel oder präzise gegriffen werden muss.

Flexibel greifen

Die dritte Säule mechatronischer Greifsysteme bilden bei Schunk Greifer mit adaptierbaren, elektrischen Antrieben. Je nach Anlage und gewünschter Funktionalität können diese Module mit Servomotoren ausgestattet werden. So kann der Greifer zum einen als zusätzliche Achse direkt interpoliert werden, angesteuert mit dem gleichen Befehlssatz wie etwa der übergeordnete Roboter. So lässt sich jede Greifposition flexibel und einfach ändern, ohne dass es Probleme mit inkompatiblen Steuerungssignalen gibt. Zum anderen ist es möglich, die Eigenschaften der Anlagensteuerung hinsichtlich Programmierung, Safety oder Feldbussen direkt zu nutzen.

Jüngstes Beispiel für einen solchen adaptierbaren Greifer ist der robuste Großhubgreifer EGA, der auch erstmals auf der Motek zu sehen ist. Auch er basiert auf einer mechanischen Plattform, die sich beim pneumatischen Großhubgreifer PHL von Schunk bereits bewährt hat. Der Greifer baut extrem flach und kompakt und weist nur geringe Störkonturen auf.

Ähnlich wie beim EGP sorgt auch beim mechatronischen Großhubgreifer EGA eine Wälzführung für einen hohen Wirkungsgrad. Die Führungswagen der Grundbacken sind auf Kugeln gelagert, was die Reibung minimiert und die Kraft optimal verteilt. Anwender profitieren laut Schunk von einer dauerhaft zuverlässigen Präzision und einer langen Lebensdauer der Komponente. Zudem kommt das gewichtsoptimierte Design des Greifers der Dynamik und der Energieeffizienz der Anlage zugute.

Mit seinem Hub von 100 Millimetern pro Finger und einer Greifkraft von 1.750 Newton eignet er sich für die Handhabung großer Teile bis 8,75 Kilogramm ebenso wie für die Chargenfertigung, bei der unterschiedliche Werkstückgrößen über eine einzige Linie laufen. Zudem kann er Teile mit großen Hinterschnitten zuverlässig greifen.

Angetrieben wird der EGA von einem anflanschbaren Servomotor, wobei sich alle gängigen Industrie-Servomotoren einsetzen lassen, auch solche im Spannungsbereich ab 230 Volt AC.

Abhängig von der Verwendung des Greifers kann der Motor in zwei unterschiedlichen Positionen an den EGA angebaut werden: Entweder parallel zur Bewegungsrichtung, was sich in Roboterapplikationen anbietet, bei denen die Höhe des Greifers minimiert werden soll, oder rechtwinklig zur Bewegungsrichtung, wenn etwa in Portalanwendungen der Greifer möglichst schmal sein soll. Je nach Motor sind Schutzarten zwischen IP 65 und IP 67 zu erreichen.

Pneumatisch ist nicht out

Auch angesichts vieler verlockender Möglichkeiten mechatronischer Greifmodule werden pneumatische Greifer mittel- bis langfristig nicht aufs Abstellgleisgeraten. Dazu Matthias Poguntke, Bereichsleiter Produkt- und Portfoliomanagement Spanntechnik und Greifsysteme bei Schunk: »Sowohl pneumatische als auch elektrische Antriebe verfügen über starke Argumente. Beide Antriebskonzepte werden daher künftig ihre Berechtigung haben.«

So seien mechatronische Module besonders flexibel und trotz teilweise höherer Anfangsinvestition wirtschaftlich sehr attraktiv. Für Pneumatikgreifer spräche der attraktive Preis, die Robustheit sowie die einfache Inbetriebnahme und Wartung. »Man darf das Antriebsmedium nicht als Dogma oder als Selbstzweck betrachten«, so Poguntke. Stattdessen gelte es, nach Einsatzzweck, Umfeld und individuellen Anforderungen immer genau abzuwägen, welche Antriebsart den größeren wirtschaftlichen Nutzen bringt.

Auf einen Blick:

Mechatronisch greifen

Kleinteilegreifer EGP

- Meohatronische Alternative zum pneumatisch angetriebenen Miniatur-Parallelgreifer MPG-plus.

- Hohes Tempo bei hoher Greifkraft.

- Dynamischer, leistungsfähiger Greifer für anspruchsvolle Pick & Place-Anwendungen.

- Konsequent in Leichtbauweise.

Zweifinger-Parallelgreifer WSG 50

- Intelligenter Mechatronikgreifer.

- Eingebaute Feldbus-Schnittstellen.

- Integrierte Greifteildetektion, kann Teilaufgaben selbstständig lösen.

- Elektrische Sensorschnittstelle.

Großhubgreifer EGA

- Greifer mit adaptierbarem, elektrischen Antrieb.

- Extrem flache und kompakte Bauweise, nur geringe Störkonturen.

- Wälzführung sorgt für hohen Wirkungsgrad.

- Hub von 100 Millimetern pro Finger.

Erschienen in Ausgabe: 07/2011