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Neue Technologien für neue Handling-Lösungen

Intelligentes Greifen

Das industrielle Greifen befindet sich im Umbruch: Waren Greifprozesse bislang primär auf eine hohe Produktivität und Prozesssicherheit getrimmt, rückt in Verbindung mit der smarten Fabrik nun zusätzlich die Flexibilität in den Fokus. Künftig, so der Plan von Schunk, sollen Greifer das Gesamtsystem mit umfangreichen Prozessdaten versorgen und flexible Operationen bis hin zu autonomen Handhabungsszenarien ermöglichen – je nach Anwendung auch Hand in Hand mit dem Menschen.

In einem Nutzentrenner erfasst eine Technologiestudie des intelligenten EGL-Parallelgreifers prozessintegriert in Echtzeit und ohne Einsatz externer Sensoren Angaben zur Größe des Bauteils, zu dessen Beschaffenheit und zu dessen Zustand. (Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

In einem Nutzentrenner erfasst eine Technologiestudie des intelligenten EGL-Parallelgreifers prozessintegriert in Echtzeit und ohne Einsatz externer Sensoren Angaben zur Größe des Bauteils, zu dessen Beschaffenheit und zu dessen Zustand. (Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

Bislang ist das industrielle Greifen vergleichsweise starr gestaltet: Die Geometrie der Teile muss bekannt sein, ebenso die genaue Aufnahme- und Ablageposition. Auf Basis wiederholgenauer Teilezuführungen kann über fest vorgegebene Verfahrwege und die Vorgabe von Zielpunktkoordinaten ein prozesssicherer Handhabungsprozess gewährleistet werden. Um die idealen Greifparameter einzustellen, muss bekannt sein, welches Werkstück zu handhaben ist und wie dieses gegriffen werden kann, ohne es zu beschädigen oder während des Handlings zu verlieren. Konkret heißt das: Für jedes Werkstück und jedes Ausgangsmaterial sind Greifparameter festzulegen, manuell einzustellen und basierend auf dem Erfahrungshintergrund des Anwenders zu verbessern. Dazu zählt auch der Wechsel von Greiferfingern oder kompletten Greifern, wodurch die Verfügbarkeit von Fertigungsanlagen zum Teil empfindlich beeinträchtigt wird. Sensoren sind primär zur Wegmessung, Greifpositions- oder Endlagenerkennung eingesetzt.

Mit KI identifiziert diese Fünffingerhand beliebige Objekte in beliebiger Lage und wendet daraufhin autonom entwickelte Greifstrategien an. (Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

Mit KI identifiziert diese Fünffingerhand beliebige Objekte in beliebiger Lage und wendet daraufhin autonom entwickelte Greifstrategien an. (Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

Smart Gripping: Vermessen, Identifizieren und Überwachen in Echtzeit

Im Zuge der Digitalisierung geht der Trend nun zu hochautomatisierten, vollständig vernetzten und autonom agierenden Fertigungssystemen. Vor allem die Kollaborationseffizienz der Systeme ist in der vernetzten Fabrik entscheidend. Closest to the part sollen Greifer eine Flexibilisierung der Prozesse sowie eine permanente Prozessüberwachung und -optimierung unmittelbar am Werkstück ermöglichen. Über ein Zusammenspiel IoT-fähiger Komponenten lassen sich neue Prozessszenarien realisieren. So zeigt Schunk in Technologiestudien, wie smarte Greifer, z.B. der EGL-Parallelgreifer mit integrierter Profinet Schnittstelle, im Teamwork mit smarten Spannmitteln kooperieren. Kaum hat der intelligente Greifer das Bauteil detektiert, passt der Kraftspannblock seine Parameter individuell darauf an: Backen werden vorpositioniert und Spannkräfte bei Bedarf reduziert, noch bevor das Werkstück das Spannmittel erreicht. Das reduziert die Zykluszeit und sorgt zugleich für eine größtmögliche Prozesssicherheit. Nach der Bearbeitung entnimmt der Greifer das Bauteil, vermisst es vollautomatisch im laufenden Handling-Prozess und legt es als IO- oder NIO-Teil ab. Mithilfe der App Gripconnect kann der Bediener sämtliche Prozessschritte nachverfolgen, definierbare Zeiträume auswerten und Zustandsdaten der beteiligten Komponenten abfragen.

Die smarten Greifsysteme und Spannmittel von Schunk vermessen, identifizieren und überwachen in Echtzeit gegriffene Bauteile und den laufenden Produktionsprozess. (Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

Die smarten Greifsysteme und Spannmittel von Schunk vermessen, identifizieren und überwachen in Echtzeit gegriffene Bauteile und den laufenden Produktionsprozess. (Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

Modularisierung, Flexibilisierung und leistungsstarke Vernetzung

Ein wesentlicher Schlüssel, um in der smarten Produktion eine neue Qualität an Flexibilität zu erzielen, sind modular aufgebaute Produktionsanlagen. Hier können Fertigungsmodule jederzeit getauscht, beliebig kombiniert und ergänzt werden. Die Anlagenmodule und die eingesetzten Werkzeuge müssen eindeutig identifizierbar und für sich vernetzungsfähig sein. Nur so ist es möglich, dass sich smarte Produktionssysteme selbsttätig an das Produktionsprogramm anpassen. Eine wichtige Voraussetzung sind in diesem Zusammenhang standardisierte Schnittstellen und modulneutrale Steuerungsinfrastrukturen, aber auch intelligente Handhabungssysteme, die Anwender bei der Diagnose im Fertigungstakt und bei der vorausschauenden Wartung unterstützen. Durch den Einsatz smarter Automationskomponenten als Inline-Messsysteme wird die Prozesssicherheit bei variantenreicher Produktion bedeutsam verbessert. Ein zweites, zentrales Grundmerkmal der Digitalisierung ist die kostengünstige, schnelle und effiziente Vernetzung von Automationskomponenten, Qualitäts- und Produktionsmanagementsystemen im Fertigungsumfeld. Die Integration von Web-Servern in smarte Greifer erlaubt eine direkte Systemansprache und die Fähigkeit zur ferngesteuerten Diagnose und Parametrierung. Zudem ist die Vernetzung über intelligente Sensor-Aktor-Busse wie beispielsweise IO-Link oder über breitbandige Buskommunikationsprotokolle wie Profinet, Ethercat und Ethernet/IP möglich. Über OPC UA lässt sich zusätzlich die Cloud-Welt erschließen.

Mithilfe der App Gripconnect lassen sich die erfassten Prozess- und Greiferdaten über längere Zeiträume statistisch auswerten und visualisieren, beispielsweise zur Analyse eines einzelnen Auftrags oder einer Produktionswoche. (Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

Mithilfe der App Gripconnect lassen sich die erfassten Prozess- und Greiferdaten über längere Zeiträume statistisch auswerten und visualisieren, beispielsweise zur Analyse eines einzelnen Auftrags oder einer Produktionswoche. (Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

Neue Technologien für neue Handling-Lösungen
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