Greiftechnik

Annina Schopen,

Werkstückhandhabung next Level

In einer modernen Produktionsanlage realisieren Greifer verschiedene Handhabungsaufgaben. Dabei stellen unterschiedliche Werkstücke auch unterschiedliche Anforderungen an die Greiftechnik. Die neueste Greifergeneration von Schunk erfüllt diese Anforderungen an die Flexibilität mit Greifmodi, die an die Werkstückparameter anpassbar sind. Hierzu hat der Automatisierungsspezialist eine neue Elektronik- und Softwareplattform entwickelt.

Der elektrische Universalgreifer EGU, hier als Doppelgreifer ausgeführt, eignet sich für das flexible Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen. © Schunk

Es ist eine bemerkenswerte Zukunftsplattform, die der Technologieführer aus Lauffen am Neckar jetzt vorstellt: unterschiedliche Greifmodi für ein und denselben Greifer für unterschiedliche Handhabungsaufgaben. Anwender können diese Greifprinzipien beliebig je nach spezifischem Bedarf parametrieren. Herzstück der Greifmodi ist eine neue Elektronik- und Softwareplattform, die Schunk stetig weiterentwickelt. So profitieren auch Kunden, die Greifer derzeitiger Generationen verwenden, von künftigen Anpassungen und Software-Updates.

Schunk hat 2022 die beiden Greiferbaureihen EGU und EGK gelauncht. Der elektrische Universalgreifer EGU eignet sich besonders für das flexible Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen und punktet als Allrounder bei sämtlichen Handhabungsaufgaben. Der Kleinteilegreifer EGK unterdessen ist für die Handhabung filigraner und bruchempfindlicher Werkstücke konzipiert und für anspruchsvolle und variantenreiche Aufgaben in der Laborindustrie oder der Elektronikfertigung ausgelegt. Zusammen mit diesen beiden Baureihen hat Schunk eine Software- und Elektronikplattform entwickelt – beide Greifer teilen sich die gleiche Elektronik und eine gemeinsame Software. Hier profitiert zum Beispiel ein Anwender, der beide Greifer einsetzt, von einer durchgängigen Inbetriebnahme und Programmierung beider Greifertypen.

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Aktuelle Greifmodi in Betrieb

Mit der neuen Softwareplattform hat Schunk zunächst drei verschiedene Greifmodi angelegt: Basicgrip, Softgrip und Stronggrip. Der bisher übliche Normalmodus Basicgrip ist ein Greifverfahren mit zeitoptimiertem Prozessablauf – das heißt, der Greifvorgang geht schnellstmöglich vonstatten und erzielt viel Durchsatz. Dieser Modus ist sowohl zum EGU als auch zum EGK kompatibel. Der Motor wird permanent bestromt, und der Griff wird permanent durch den Motor nachgeregelt, was vor allem für die Verlusterkennung des Werkstücks wichtig ist. Im Basicgrip-Modus wird mit 50 bis 100 Prozent der Nenngreifkraft gegriffen. Abhängig von der eingestellten Greifkraft ändert sich die Greifgeschwindigkeit automatisch durch den Greifer selbst.

Für die Handhabung filigraner und bruchempfindlicher Werkstücke hat Schunk den Kleinteilegreifer EGK entwickelt. Er punktet bei anspruchsvollen und variantenreichen Aufgaben in der Laborindustrie oder der Elektronikfertigung. Der Greifmodus SoftGrip sorgt für die prozesssichere Teilehandhabung. © Schunk

Allerdings tritt hier während des Greifvorgangs – im Millisekundenbereich – ein Kraftimpuls auf, der bei empfindlichen Bauteilen nachteilig ist und zu Schäden führen kann. Dies ist beispielweise in der Elektronikindustrie beim Handling empfindlicher Elektronikbauteile aus einer Bestückungsmaschine besonders relevant, auch im Laborbereich sind sensible Szenarien denkbar. Um diese applikationsspezifischen Besonderheiten zu berücksichtigen, hat Schunk die Greifmodi differenziert.

Modus Softgrip für das schonende Handling

Für die Handhabung empfindlicher, fragiler oder bruchempfindlicher Werkstücke, beispielsweise Elektroniken, Gläser oder Keramiken, eignet sich der Greifmodus Softgrip. Durch die insgesamt geringere Greifgeschwindigkeit werden die Kraftpeaks nahezu eliminiert. Kunden können mit Maximalgeschwindigkeit bis auf wenige Zehntelmillimeter vor das Werkstück vorpositionieren und dann den Greifbefehl absetzen; die Vorpositionierung kompensiert ein gewisses Maß an Zykluszeit und ist für alle Greifprinzipien relevant. Auch im Softgrip-Modus wird der Griff permanent durch den Motor nachgeregelt. Diese Methode funktioniert im Nenngreifkraftbereich von 50 bis 100 Prozent und steht für den Kleinteilegreifer EGK zur Verfügung.

Schwere Teile handhaben mit Stronggrip

Bei der industriellen Handhabung schwerer, robuster und unempfindlicher Bauteile ist der Universalgreifer EGU im Einsatz – beispielsweise in der automatisierten Maschinenbeladung. Hier wird oft viel Greifkraft benötigt. Der Greiftechnikexperte hat für diese Einsatzszenarien den Modus Stronggrip entwickelt, der mehr Kraft aus dem Greifer holt, als auf den ersten Blick drinsteckt. Diese Besonderheit basiert auf einem speziellen konstruktiven Kniff: Im Greifer spielen ein bürstenloser Gleichstrommotor, eine Magnetfeldbremse, ein Gebersystem an der zentralen Hauptwelle zur Positionserfassung und ein Stirnradgetriebe zusammen. Die Schunk-Konstrukteure haben nun zwischen dem oberen Stirnrad und dem Abtriebsritzel eine elastische Klauenkupplung eingefügt. Mit diesem Element werden die Greifkrafterhaltung und zugleich die Stronggrip-Funktion realisiert. Für den Greifvorgang wird der Motor zunächst kurzzeitig überstromt, und das Werkstück wird gegriffen; aus dem relativ hohen Energieeintrag wird eine höhere Greifkraft aufgebaut, die über der Nenngreifkraft liegt. Nach diesem Greifvorgang setzt die Bremse ein und friert die elastische Verformung im Klauenelement ein. Nun wird der Motor abgeschaltet, um ihn thermisch nicht zu überlasten, gleichzeitig ist die hohe Greifkraft nahezu ohne Verlust im System gespeichert.

Die neuen Produkte EGU und EGK wurden Ende 2022 eingeführt und hatten bereits zur Verkaufsfreigabe umfangreiche Dauerläufe und Langzeittests absolviert. Darüber hinaus hat Schunk aus weiteren, nachfolgenden Untersuchungen im praktischen Dauerbetrieb neue Erkenntnisse gewinnen und die Systemgrenzen noch weiter ausloten können. So kann mit Softwareanpassungen die bestehende Hardware hinsichtlich der Leistung nachziehen. Durch das Software-Release können die erreichbaren Greifkräfte im Stronggrip-Modus beim EGU sogar noch einmal angehoben werden – von bisher maximal 150 Prozent auf jetzt 200 Prozent der Nennkraft – außer beim Modell EGU 70.

Die softwareseitige Nutzung aller Potenziale bringt Anwendern die volle Flexibilität für verschiedene Handhabungsaufgaben – mit ein und demselben Greifer. "Der Stronggrip-Modus ist jederzeit abrufbar", erläutert Benjamin Schell, Produktmanager bei Schunk. "Der Anwender kann bestimmen, dass nach dem Greifen im Basicgrip-Mode die Bremse einfällt und die Motorbestromung gestoppt wird. Das hat den Vorteil, dass der Greifer sich nun in einer Art Eco-Mode befindet, weil die Leistungsaufnahme deutlich reduziert wird", führt der Produktmanager weiter aus.

Neben der durch die Greifmodi neu gewonnenen Flexibilität sind die gängigen Kommunikationsschnittstellen – darunter etwa Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT und IO-Link – und ein durchgängiges Ansteuerungsprotokoll für den Datenaustausch Pluspunkte für den Anwender. "Egal, welches Interface eingesetzt wird, die Bedienung ist immer gleich", erläutert Benjamin Schell weiter. "Künftig werden alle mechatronischen Greifer von Schunk auf dieser neuen Softwareplattform aufsetzen – das macht die Kundenanlagen zukunftsfähig, durchgängig, nachhaltig und leistungsstark."

Dieser Artikel erschien in der Ausgabe 10/23

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