Roboter für die Montage

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Wandlungsfähige Montagesysteme statt großer Roboter hinter Zäunen

Die ortsflexible Robotereinheit integriert alle notwendigen Komponenten wie die kundenspezifische Robotersteuerung, eine Spannungsversorgung für den Schrauber, eine Ampel, um den Anlagenzustand zu visualisieren, sowie das Abschaltmodul. Dadurch ist sie sehr kompakt. „In der Automobilindustrie gibt es keinen Platz für externe Systeme mit großem Schutzzaun“, sagt Henning Borkeloh, Vice President Advanced Technology Solutions bei Kuka Systems. „Ein herkömmlicher Industrieroboter würde bis zu fünfmal so viel Platz benötigen wie der Flexfellow – VW hätte die komplette Linie umbauen müssen.“ Die Produktion wird so äußerst flexibel. Der Flexfellow kann jederzeit an einen neuen Einsatzort geschoben werden und aus mehreren Einheiten lassen sich ganze Systeme zusammen- und schnell wieder umbauen. So können immer größere Variantenvielfalten und kürzere Produktzyklen effizient bewältigt werden. „Wandlungsfähige Montagesysteme mit MRK im Sinne der ‚Lean-Production-Idee‘ statt großer Roboter hinter Zäunen, das ist unsere Vision“, so Borkeloh weiter.

Verbesserte Greiftechniken verhelfen Robotern in die Montage

Doch der beste Roboterarm ist nutzlos, wenn er nicht zupacken und wieder loslassen kann. Daher stellen natürlich auch die wichtigsten Greiferhersteller auf der Motek ihre neuesten Entwicklungen vor.

Der Hybrid-Parallelgreifer von IPR kombiniert beispielsweise eine schnelle servomotorische Positionierung und prozesssicheres pneumatisches Greifen. Durch den integrierten Servomotor können Hübe frei programmiert und somit verschieden große Werkstücke gehandhabt werden. Das minimiert die Taktzeiten durch ein genaues Vorpositionieren der Greiferbacken. Die aufzubringende Greifkraft und somit das Halten von Werkstücken erfolgt beim Hybrid-Parallelgreifer pneumatisch mit Komponenten der Greiferbaureihen RPW und IPW von IPR, die empfindliche Werkstücke bis 80 kg sicher handeln. Dadurch, dass der Greifer pneumatisch agiert, ist ein dauerhafter Regelbetrieb des Servomotors nicht notwendig. Das schützt so den Antrieb und spart Energiekosten. Als Besonderheit kann der Greifer mit dem Roboter kommunizieren, denn der Elektroantrieb des Hybrid-Parallelgreifers ist als Zusatzachse in die Robotersteuerung integriert. Das garantiert eine schnelle und einfache Interaktion. Mit Zubehör ist der Hybrid-Parallelgreifer auch für Mess- und Prüfaufgaben einsetzbar.

Auch eine gute Oberflächenhaftung ist entscheidend

Leider reichen technische Höchstleistungen von Roboterarmen und Greifern nicht, wenn Komponenten mit empfindlichen Oberflächen gegriffen werden sollen. Das kommt jedoch gerade in der Automobil-, Halbleiter- und Displaytechnologie häufig vor. Dafür entwickelte das Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) bereits vor einiger Zeit die Gecomer-Technik. Sie basiert auf einem Haftprinzip vergleichbar dem eines Geckos. Dadurch reduziert sie das Risiko von Beschädigungen oder anhaftenden Rückständen.

Nun konnten die Forscher die Haftkraft ihrer Gecomer-Strukturen auf 20 kg pro 25 m² steigern. Das entspricht einem Gewicht von 40 Tablets, die sich mit einer Oberfläche in der Größe einer halben Postkarte anheben lassen. Damit ermöglichen sie es, ein und denselben Greifer für den Transport von schweren, leichten und empfindlichen Objekten zu nutzen – besonders wichtig im Umfeld von Industrie 4.0. „Künstlich hergestellte, mikroskopische Säulen, sogenannte Gecko-Strukturen, können über rein physikalische Wechselwirkungen an Objekten haften. Durch mechanische Manipulation der Strukturen lässt sich die Haftung an- und abschalten. Damit können Objekte schnell und sehr genau angehoben und abgelegt werden“, erklärt Karsten Moh vom Programmbereich Funktionelle Mikrostrukturen im INM. Auch im Vakuum sei die Anwendung möglich. „Mit den neu entwickelten Haftsystemen lassen sich Adhäsionskräfte von rund 8 N/cm² verwirklichen. In unseren Testläufen hat sich das System auch nach 15.000 Durchläufen immer noch bewährt“, meint Moh. Auch leicht raue Oberflächen können mittlerweile zuverlässig gehandhabt werden. Ins Auge gefasst haben die Forscher nun gewölbten Flächen.

Auch für Steuerungen ist auf der Motek gesorgt. Pilz beispielsweise bringt sein Motion-Control-Steuerungssystem PMCprimo MC mit. Das offene, externe Steuerungssystem steht dem bisherigen antriebsintegrierten Steuerungssystem PMCprimo C gegenüber. Zusammen mit der Sicherheitskarte PMCprotego S entsteht eine sichere und kompakte Antriebslösung. Die Steuerungssysteme sind für viele Applikationen denkbar, so auch Pick-and-place-Anwendungen, die aus den Steuerungsfunktionen einer SPS und den Motion-Control-Funktionen bestehen. Auch lassen sich durch das Plus an Leistung höhere Zykluszahlen erreichen.

Das Spannsystem, mit dem man auch auflegen kann

Für eine andere Greiftechnik ist Matrix bekannt: Einzeln gefederte Stößel können sich jeder beliebigen Kontur anpassen und so jede Oberfläche greifen. Durch ein im Stößelfeld fixiertes Negativbild des Werkstücks wird der nächste formidentische Gegenstand aufgenommen. Wechselt die Form des einzuspannenden Gegenstandes, kehren die Stößel durch Lösen der Fixierschraube in die Ausgangsposition zurück. Die Matrixspannsysteme können nicht nur einspannen, sondern auch auflegen. Dafür wird lediglich ein Schraubendreher benötigt, der für alle Schrauben im System verwendet werden kann. MM

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