gesponsertRoboter wird feinfühlig wie eine Hand Wie ein smartes Ausgleichsmodul die Robotik verändert

Manche Handhabungsaufgaben konnten bisher nicht automatisiert werden. Doch ein neues Ausgleichselement lässt gewöhnliche Industrieroboter so feinfühlig wie eine menschliche Hand agieren. Das löst zahlreiche Herausforderungen in der Fabrikautomation und eröffnet viele neue Möglichkeiten.

Deutschland ist Europameister im Einsatz von Industrierobotern. Laut dem Jahrbuch „World Robotics 2022“ der International Federation of Robotics verrichtet jedes dritte auf dem Kontinent eingesetzte Gerät seinen Dienst zwischen Alpen und Ostsee. Doch wie ungleich größer wäre das Automatisierungspotenzial, wenn Roboter so sensibel wie eine menschliche Hand greifen könnten und sich diese Fähigkeit so einfach nachrüsten ließe wie ein intelligentes Heizungsthermostat für das Smarthome. Eine neue Kompensationseinheit von Bosch Rexroth holt diese Vision in die Gegenwart.

Automatisieren, optimieren, transparent machen

Der Smart Flex Effector, ein zylindrisches Bauteil mit einem Durchmesser von nur 88 Millimetern und einer Länge von 115 Millimetern, hat anderen Ausgleichsmodulen einiges voraus: Neben einer ausgefeilten Sensorik verfügt er über eine unabhängige Kinematik in sechs Freiheitsgraden. Damit ausgestattete Knickarm- oder Linearroboter können Objekte durch Antasten „erfühlen" und ihre Position zur aktiven Kompensation an die Steuerung weitergeben. Der Roboter justiert sich also im laufenden Prozess.

Mit diesen Echtzeitinformationen lassen sich viele Produktionsprozesse transparent gestalten und optimieren, Fehler- und Ausschussquoten werden dauerhaft minimiert. Darüber hinaus können Szenarien automatisiert werden, die bisher nur schwer beherrschbar oder wirtschaftlich nicht umsetzbar waren. Dazu gehören insbesondere hochpräzise Montage- und Handhabungsprozesse mit Gewichten bis zu sechs Kilogramm und einem maximalen Lastmoment von 15 Newtonmeter.

Innovation erweitert Grenzen der Automation

Die Kombination aus mechanischer Ausgleichsfunktion und integrierter Sensorik stellt ein Novum im Bereich der Endeffektoren dar. „Dank dieser erstmaligen Verbindung ist es uns gelungen, die Fähigkeiten einer Koordinatenmessmaschine mit denen eines Vision-Systems zu vereinen“, berichtet Michael Danzberger, Product Owner Smart End Effectors bei Bosch Rexroth. „Die disruptive Technologie erweitert nicht nur den aktuellen Markt, sondern hat darüber hinaus einen ganz eigenen erzeugt.“ Langfristig könnte der Smart Flex Effector beispielsweise eine zentrale Rolle bei der Vereinfachung von Planungskonzepten oder als Schlüsselkomponente in selbstlernenden Fertigungssystemen spielen, so der Rexroth-Experte.

Schon heute gibt es für das smarte Ausgleichselement zahlreiche Einsatzbereiche, zum Beispiel in der flexiblen Fertigung bis hin zur Losgröße eins. „Durch die hinzugefügte Sensibilität wird die Automatisierung bei großer Variantenvielfalt wirtschaftlich, wobei sich auch hochdynamische Prozesse mit schnellen Taktzeiten realisieren lassen“, erklärt Danzberger. Für schnelle Transferfahrten besitzt das Ausgleichselement eine elektromechanische Verriegelung. Weitere Effizienzsteigerungen ermöglicht die neuartige Positionsreferenzierung. Da der Roboter die Lage des Werkstücks ertastet, kann wiederholtes manuelles Nachjustieren entfallen. Zudem können Roboter – analog zu Cobots – zum Anlernen einfach von Hand in Position gebracht werden.

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Fehleranfällige Prozesse und komplexe manuelle Tätigkeiten werden wirtschaftlich

Der Smart Flex Effector lässt sich mit verschiedenen Robotern und Greifern verschrauben und kommuniziert über offene Schnittstellen mit jeder Steuerung. Das eröffnet auch neue Möglichkeiten für bestehende Anlagen und erlaubt es produzierenden Unternehmen, unter anderem, fehleranfällige Prozesse oder teure manuelle Tätigkeiten zu automatisieren. Statt für monotone Arbeiten können Mitarbeitende dann für Aufgaben mit höherer Wertschöpfung eingesetzt werden.

„Überall dort, wo die Qualitätssicherung mit hoher Varianz und komplexen Prozessen zu kämpfen hat, kann eine kontinuierliche Prozessüberwachung teure Rückrufaktionen oder gar Imageschäden vermeiden“, weiß Danzberger. „Darüber hinaus verhindert die neue Transparenz ungeplante Stillstände und Produktionsausfälle. Im Maschinenbau und der Systemintegration senkt die neuartige Ausgleichseinheit die Automatisierungskosten, da auch komplexe Kundenanforderungen mit einfacheren und flexibleren Systemdesigns umsetzbar sind.“

Konkrete Anwendungsbeispiele für Industrieroboter

Auf die Frage, welche typischen Montage- und Handhabungsaufgaben Industrieroboter nun schneller und besser übernehmen können, nennt Danzberger unter anderem Fügeprozesse mit Kleinsttoleranzen, wie zum Beispiel Schrumpfpassungen oder die Verbindung von Wellen, Lagern, Nadeln oder Zahnrädern. Auch Aufgaben wie Orientieren oder Einsortieren gehören zum Einsatzspektrum – bis hin zum Bestücken von Leiterplatten oder dem sicheren Handling zerbrechlicher Bauteile.

Die Automobilproduktion nutzt den Smart Flex Effector unter anderem zum Traversieren von Freiformteilen mit definiertem Abstand und definierter Kraft. Dank durchgängiger Prozesstransparenz und der Möglichkeit zur Protokollierung und Qualitätskontrolle kann auch der Transport selbst wertschöpfend werden, so der Rexroth-Experte. Für den Maschinenbau wirke sich die neuartige 6D-Positionserfassung zudem prozessvereinfachend auf Teaching und Inbetriebnahmen aus, die dadurch auch schneller und präziser erfolgen.

Einfache Installation: anschrauben und starten

Die Installation des Smart Flex Effectors ist denkbar einfach und erfolgt in drei Stufen: Für eine passive Ausgleichsfunktion wird der Smart Flex Effector lediglich mit dem Roboterflansch und über eine passende Adapterplatte mit dem Greifer verschraubt. Sperrfunktion und Datenübertragung stehen nach dem Netzanschluss und der Anbindung an die Steuerung zur Verfügung. Die Datenübertragung zur Positionsbestimmung erfolgt wahlweise über RS-485 oder I/O.

Kennenlernen und Ausprobieren

„Das Kundenfeedback ist sensationell“, freut sich Danzberger. „Täglich erreichen uns Anfragen aus unterschiedlichsten Branchen: aus der Automobil- und Metallindustrie, dem Maschinenbau oder der Verpackungsindustrie und Logistik.“ Das große Marktinteresse spiegelt sich auch in Auszeichnungen wie dem Hermes Award der Deutschen Messe AG oder dem Best of Industry Award 2022 der Vogel Communications Group GmbH & Co. KG wider.

Zur Markteinführung gibt es attraktive Angebote zum Ausprobieren und Kennenlernen, etwa in Form eines Starter-Kits zur Miete, das sich speziell an Erstkunden richtet. Darüber hinaus bietet Bosch Rexroth zusätzlich individuelle Proof-of-Concept-Tests im eigenen Roboterlabor an.

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