Handhabung

Rundherum greifen

Die mechatronischen Komponenten von Gimatic erobern immer neue Einsatzfelder. Und so sind der Kreativität der Anwender keine Grenzen gesetzt, egal ob es ums automatisierte Erdbeerpflücken oder das individuelle Medikamentenmixen für Krebspatienten geht. Allen Produkten ist eines gemeinsam – sie sind in etwa fünf Tagen plug-and-play-fähig lieferbar.

05. Dezember 2018
Bild: Gimatic Vertrieb GmbH
Bild 1: Rundherum greifen (Bild: Gimatic Vertrieb GmbH)

Während Gimatic bei den Komponenten für die Kunststoffspritzguss-Industrie bereits Marktführer ist, möchte der Mechatronik-Spezialist durch die Erschließung neuer Anwendungsfelder die Marktführerschaft im Bereich der mechatronischen Komponenten noch erreichen. Das erklärte Ziel ist es, profitabel über dem Branchendurchschnitt zu wachsen. Dazu hat das Unternehmen nicht zuletzt vor Kurzem erst den Systembau stark erweitert. Aber auch die Greifer bieten viele Features, mit denen sich das Unternehmen vom Markt abhebt.

Die mechatronischen Greifer zeichnen sich laut Angaben des Herstellers dadurch aus, dass sie mit einer Greifkraftsicherung ausgestattet wurden. Diese sorgt dafür, dass die Bauteile nur in Bewegung bestromt werden und im unbestromten Zustand zuverlässig ihr Transportgut halten.

Alle Greifer verzichten auf jegliche Programmierung. Sie sind mit einem Gewicht ab 160Gramm besonders leicht, sehr kompakt und oft nur halb so schwer wie andere am Markt angebotene Greifer. Zudem sind sie umweltfreundlich und arbeiten energieeffizient. Eine integrierte Motor-Kontroller-Karte, die direkte Signalverarbeitung der Ventilansteuerung und bis zu zehn Millionen Zyklen Wartungsfreiheit sind weitere Vorteile der gesamten Serie. Die Ansteuerung erfolgt mit 24 VDC, durch nur eine Leitung über ein I/O-Signal, sodass eine direkte Signalverarbeitung der Ventilansteuerung möglich ist.

Zweibacken-Parallelgreifer

Neu im Portfolio des Mechatronik-Spezialisten ist der elektrische Zweibacken-Greifer MPRJ. Er wurde dafür konzipiert, die Last sowohl von außen als auch von innen einzuspannen. Um die jeweilige Position einzustellen, sind die Fingergreifer verschiebbar ausgeführt. Die Last wird durch die Kraft der eingebauten Feder festgehalten. Der Greifer hält die Last auch im Falle eines Stromausfalls oder bei ausgeschaltetem Motor zu 100 Prozent fest.

Der Parallelgreifer ist mit einem dreipoligen Verbinder M8 für eine 24-VDC-Stromversorgung und dem Signal »Öffnen/Schließen« (On/Off) ausgestattet. Eine zusätzliche äußere Steuerelektronik ist nicht erforderlich. Die maximale Gesamtspannkraft des MPRJ beträgt dabei 24Newton, der maximale Hub 53 Millimeter. Der Zweibacken-Greifer eignet sich zum Greifen eines breiten Produktspektrums ohne Backenwechsel.

Vollelektrischer Werkzeugwechsler

Das vollelektrische EQC75-Wechselsystem wurde dagegen bereits 2016 auf den Markt gebracht und nun hinsichtlich Dichtigkeit, Luftdurchführungen und Anschlusstechnik optimiert. Ein neues Kit erlaubt zusätzliche vier weitere Luftanschlüsse und optimierte Dichtungen. Zudem wurden die Steckervarianten ergänzt. Der Werkzeugwechsler ist plug-and-play-fähig und eignet sich für Anwendungen, bei denen ein automatischer Wechsel der Greiforgane nötig ist.

Einsatzmöglichkeiten finden sich in allen Handling- und Linearrobotern, die mechatronisch arbeiten und ganz auf Pneumatik verzichten. Das System besteht aus einer aktiven Komponente (EQC75-A) und einer passiven mechanischen Werkzeugplatte (EQC75-B). Die aktive Komponente wird normalerweise mit dem Handgelenk des Roboters verbunden, während ein oder mehrere Flansche an den auswechselbaren Greiforganen angebracht sind.

Mit seinen kompakten Abmessungen von 75 mal 145 mal 60 Millimeter wiegt der vollelektrische Werkzeugwechsler 1,1 Kilogramm. Damit passt er beispielsweise in die engen Einbauräume vieler kleiner Roboter in der Gewichtsklasse bis fünf Kilogramm.

Die Ansteuerung erfolgt über eine 24-V-I/O-Schaltung, die Programmierung entfällt. Sein maximales Moment beträgt 150 Newtonmeter, die maximale Zugkraft 2.000 Newton und die maximale Nutzlast zehn Kilogramm. Falls ein Anwender nicht komplett umsteigen möchte, lässt sich zwischen Elektrik und Pneumatik leicht umstellen, denn das Wechselsystem verfügt über vier Luftanschlüsse. Es wurde zudem mit integrierten Sensoren zur Stellungsabfrage ausgestattet.

Capacitor Box und Sensorbox

Üblicherweise liegt an den Roboterarmen nur eine geringe Spannung von circa 0,6 bis ein Ampere an, sodass leistungsstarke Komponenten nicht direkt dort angeschlossen werden können. Die Gimatic-Greifer benötigen dank ihrer Greifkraftsicherung nur wenige Millisekunden lang eine hohe Spannung. Um diese zur Verfügung zu stellen, wurde die sogenannte Capacitor Box entwickelt, welche die erhöhte Spannung dann zur Verfügung stellt, wenn sie benötigt wird. Damit lassen sich die Greifer problemlos betreiben.

Durch den direkten Anschluss lässt sich der Greifer mit dem Arm endlos drehen. Das wäre mit externen Kabeln nicht möglich gewesen. Die Box verfügt über einen NPN-/PNP-Ausgang, womit Eingangs- und Ausgangssignale individuell verdrahtet werden können. Bei einer weiteren Version können die Steuersignale mittels Wi-Fi getriggert werden.

Mit der neuen modularen Sensorbox SBM bringt Gimatic ein System auf den Markt, das speziell für den Einsatz bei Robotergreifer-Systemen entwickelt wurde. Der modulare Aufbau erlaubt es, problemlos zusätzliche Sensorik zu installieren und zudem die gewünschte Logik und/oder Trigger zu setzen. Somit entfällt ein Vorhalten von offenen Eingängen bei der ursprünglichen elektrischen Auslegung.

Das Sensorsystem besteht aus einer oder mehreren Mehrfacheinheiten (SBMM), einer oder mehreren Nebeneinheiten (SBMS) und einer Abschluss- und Fixiereinheit (SBMK). Master- und Slave-Module können mit bis zu 20Slave-Modulen in Reihe geschaltet werden, wodurch sich anwendungsspezifische Systeme ausführen lassen.

Erdbeeren pflücken

Die modulare Sensorbox ist mit den Abmessungen 34 mal 36 mal zehn Millimeter je Modul kompakt und lässt sich einfach manuell über Trigger konfigurieren. Jeder Sensorausgang ist als NO oder NC konfigurierbar. Das Master-Gerät aktualisiert gleichzeitig zwei digitale Ausgangssignale über die Reihe der Schließer und Öffner. Der Bereich für die Spannungsversorgung reicht von zehn bis 32 Volt.

Eine schöne Anwendung mit Zukunftspotenzial hat die spanische Niederlassung von Gimatic jüngst mit einer Erntemaschine für Erdbeeren umgesetzt. Die E-Serie von Agrobot wurde so konzipiert, dass sie autonom innerhalb der Reihen jeder Erdbeerfarm eingesetzt werden kann. Die Erntemaschine berührt dabei keine Früchte. Bis zu 24 eingebaute Roboterarme greifen den Stängel der Erdbeere, schneiden ihn von der Pflanze und setzen die Erdbeere dann in den Feldcontainer, um sie später in den Verbrauchercontainer zu packen. Lineartechnik sorgt für die Positionierung der Robotik.

Auch Kameras kommen zum Einsatz. Modernste Bildverarbeitung bestimmt die Fruchtreife der Erdbeere, denn schließlich sollen ja nur reife Früchte geerntet werden. Die gesamte Maschine wird ohne Druckluft betrieben und kann in- oder outdoor eingesetzt werden. Eingebaut wurden die elektrischen Winkelgreifer der Serie MPBM 1640. Die plug-and-play-fähigen Radialgreifer passen sich jeder Werkstückgröße an und verfügen über zwei selbstzentrierende Backen.

Wenn der Greifer zugefasst hat, wird der Stromverbrauch abgeschaltet. Auch im Falle eines Stromausfalls bleibt die Greifkraft sicher erhalten. Der im Greifer integrierte bürstenlose DC-Servomotor hat eine hohe Lebensdauer. Bis zu zehn Millionen Zyklen läuft der Greifer wartungsfrei. Die Ansteuerung erfolgt über ein SPS-Signal I/O. Außerdem ist der MPBM 1640 kompatibel mit MRE-Drehmodulen. Damit lässt sich dann auch ein drehendes Greifen realisieren.

Individuelle Medizin mixen

Das zweite Zukunftsthema kommt aus der Medizintechnik, die in den nächsten Jahren aufgrund der wachsenden Weltbevölkerung und zunehmenden Globalisierung mehr und mehr automatisiert werden wird. Hier spielt die individuell für den Patienten gemixte Medizin eine immer größere Rolle.

Bei der Entwicklung eines sechsachsigen Roboters für die aseptische Fertigung hat Denso Robotik eine von Fraunhofer geprüfte GMP-Komplettlösung realisiert. In diesen Roboter sollte ein mechatronischer Greifer eingebaut werden, der ebenfalls GMP zertifiziert ist.

Neben der Konstruktion des Washdown-Roboters musste auch der GMP-Mechatronik-Greifer den Anforderungen hygienischer Konstruktions-Konformität standhalten. Er wurde basierend auf den wichtigen Normen und Regulierungen konstruiert wie der EHEDG (European Hygienic Equipment Design Group), GMP (Gute Produktionspraxis), ISO und DIN. Somit erfüllt der GMP-Greifer alle medizin- und reinraumtechnischen Standards, wenn man bedenkt, dass GMP grundsätzlich durch die FDA (Food and Drugs Administration) herausgegeben wird.

Der Roboter VS-050-S2 steht heute in japanischen Kliniken und mixt dort aus verschiedenen Wirkstoffen Individualmedizin, die auf die Anforderungen des einzelnen Patienten abgestimmt ist. Meist wird diese Medizin in Form von Spritzen verabreicht. Für das Handling wurden ein MPPM1606N-Plug-an-play-Geifer mit eingebettetem Laufwerk sowie SS3M203-G-Sensoren zum Detektieren der Spannbacken-Position (offen/geschlossen) eingebaut.

Der nach ISO9409-1 ausgelegte Flansch mit einer Aluminiumschnittstelle verbindet den Greifer direkt mit dem Roboter. Der hygienische Deckel ist durch die Silpuran-6000-Silikonform von Wacker FDA/EHEDG genehmigt. Diese durchsichtige Ausführung wurde speziell für medizintechnische Anwendungen entwickelt.

Die vier hygienischen Außenfinger aus rostfreiem Stahl haben ebenfalls ein spezielles, hygienisches Design. Die Finger lassen sich zum Reinigen leicht entfernen. Das IP65-zertifizierte MPPM1606-KIT-GMP kann durch das VHP-Verfahren (Wasserstoffperoxid) oder mittels ultravioletter (UV) Strahlung gewaschen werden. Neben der hier beschriebenen Erstausführung gibt es inzwischen weitere Varianten wie einen Zwei- bis Dreifachgreifer und eine servogesteuerte Version.

Erschienen in Ausgabe: 08/2018

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