Schunks MRK-Greifer verleihen Cobots die nötige Fingerfertigkeit Geschicktes Händchen

Schunks MRK-Greifer verleihen Cobots die nötige Fingerfertigkeit

Geschicktes Händchen

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Für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) brauchen Roboter ein MRK-fähiges Frontend. Die Greifer der Co-act-Familie von Schunk werden genau darauf getrimmt: Sie packen in kollaborativen Anwendungen präzise zu, ohne zu verletzen, und bieten damit beste Voraussetzungen für neuartige Automationsszenarien.

„In den kommenden fünf Jahren wird das industrielle Greifen komplett neu erfunden“, ist Dr. Markus Klaiber, technischer Geschäftsführer und CTO bei Schunk, überzeugt. Denn um Szenarien der Industrie 4.0 sowie der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) zu realisieren, brauche es „intelligente, feinfühlige und hochvernetzte Greifsysteme, die Werkstücke selbstständig erkennen, permanent das Umfeld detektieren, sich autonom annähern und auch bei hoher Teilevarianz ein sicheres Handling gewährleisten.“

Schunk arbeitet daher mit Hochdruck an der Zähmung des Greifers: Vor drei Jahren präsentierte die Technologieschmiede in Brackenheim-Hausen das weltweit erste zertifizierte Safety-Greifsystem; vor zwölf Monaten den ersten interagierenden MRK-Greifer und nun vor wenigen Wochen den ersten MRK-Greifer mit DGUV-Siegel.
Dabei geht es den findigen Köpfen des eigens für die Mensch-Roboter-Kollaboration ins Leben gerufenen Co-act-Teams um weit mehr, als einen vorhandenen Greifer in Watte zu packen, damit er die Norm erfüllt. Stattdessen nimmt man den Markt der menschennahen Montage und Handhabung insgesamt in den Blick, clustert ihn sorgsam anhand der Anforderungen und entwickelt daraus Szenarien für den Einsatz von MRK-Greifern in der Produktion von morgen.
Schon früh hat der geschäftsführende Gesellschafter Henrik A. Schunk den Mitgliedern des hauseigenen Think Tanks die Fähigkeiten moderner Smartphones als Benchmark für neue Greifsystem-Entwicklungen vorgegeben. „Easy to choose, easy to integrate, easy to use“ heißt seither die Devise. Die Intelligenz des Systems wandert unmittelbar in die Komponente.
Ähnlich wie bei der Fahrdynamikregelung im Auto soll der Anwender im Idealfall gar nicht merken, wenn das System anspringt. Denn gerade in MRK-Applikationen wird er für umständliche Programmierungen oder mehrmaliges Hinschauen und Hinterfragen schlichtweg keine Zeit haben. Anders als in den bislang üblichen Automationsumgebungen, bei denen der Bediener ans Steuerpult außerhalb vom eigentlichen Prozess verbannt wird, ist der Mensch in Cobot-Szenarien elementarer Prozessbestandteil: Mittendrin statt nur dabei. Ebenso wie das Auto müssen auch MRK-Robotersysteme künftig intuitiv nutzbar sein. Aufgrund ihrer exponierten Position spielen die Greifer eine besondere Rolle.
Drei zentrale Prinzipien
Entscheidend ist bei ihnen zunächst, dass alle Anforderungen an eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration erfüllt sind. Angelehnt an die zugrundeliegenden Normen und Richtlinien hat Schunk drei zentrale Prinzipien definiert:
  • Erstens: ein Greifer verletzt nie beim Greifen.
  • Zweitens: ein Greifer erkennt immer den Kontakt des Menschen.
  • Drittens: ein Greifer verliert nie das Werkstück.
Hierfür nutzt Schunk je nach Anwendung ein Zusammenspiel unterschiedlicher Technologien und Komponenten: In der Basisversion zählt dazu eine Greifkraftbegrenzung, die in einer Gefahrensituation aktiviert wird und die Greifkraft auf 140 N limitiert. Zusätzlich minimiert ein MRK-gerechtes Design mit abgerundeten Ecken und Kanten das Verletzungsrisiko.
Darüber hinaus können Schunk Co-act-Greifer mit zusätzlichen Features ausgestattet werden: So gewährleistet ein sicherer Antrieb, dass gerade schwere Teile auch bei einem Not-Stopp zuverlässig gehalten werden. Eine Umfeldsensorik überwacht permanent die Umgebung des Greifers. Intelligente Software wertet Sensorsignale aus und verarbeitet sie.
Grundlage der Schunk Co-act-Reihe ist die Sicherheitsrichtlinie für Industrieroboter DIN EN ISO 10218, und auch die Aspekte der künftigen DIN EN ISO 20218 werden bereits berücksichtigt. Zudem legt das Unternehmen wie bei seinen konventionellen Greifmodulen großen Wert auf effiziente, langlebige und anwenderfreundliche Lösungen.
Kommunikation via OPC UA
Was in der Spitze möglich ist, zeigt Schunk mit dem Co-act-Greifer JL1, dem weltweit ersten kollaborativen Greifer, der unmittelbar mit dem Menschen interagiert und kommuniziert. Mithilfe einer sensorischen Aura sowie einer künstlichen Intelligenz, die vollständig in den Greifer integriert wurde, ist der Co-act-Greifer JL1 in der Lage, permanent Informationen über das gegriffene Bauteil sowie über das Umfeld zu erfassen, diese zu verarbeiten und situationsabhängig adäquate Reaktionen auszuführen.
Hierfür ist der Greifer mit einer innovativen Kinematik ausgestattet, die sowohl einen Parallel- als auch einen Winkelgriff ermöglicht. So können flexibel unterschiedlichste Teile im Wechsel gehandhabt werden. Dabei überwachen taktile Sensoren in den Fingern, dass die Teile zuverlässig gegriffen sind und sensible Teile nicht beschädigt werden.
Mithilfe eigens entwickelter Greifstrategien stimmt der feinfühlige Greifer sein Verhalten in Echtzeit darauf ab, ob das vorgesehene Bauteil oder womöglich eine menschliche Hand gegriffen wird. Ein Touch-Screen sowie integrierte LED-Panel ermöglichen die Kommunikation und die intuitive Interaktion mit dem Menschen. Über OPCUA-Schnittstellen ist der Greifer darüber hinaus in der Lage, mit dem Roboter sowie mit der übergeordneten Anlagensteuerung zu kommunizieren.
Aktiver Support bei der Entwicklung
Vor allem dort, wo eine Vollautomatisierung von Produktions- oder Montagelinien nur bedingt wirtschaftlich umsetzbar ist, wird es nach Ansicht von Schunk künftig üblich sein, Teilprozesse herauszulösen und sie zwischen Mensch und Roboter aufzuteilen. Dies betrifft insbesondere Anwendungen, bei denen die Stückzahl für vollautomatisierte Lösungen zu gering und für manuelle Tätigkeit zu groß ist beziehungsweise die Teilevarianz für eine manuelle Tätigkeit zu gering und für eine vollautomatisierte Lösung zu groß.
MRK-Lösungen bringen in solchen Szenarien entscheidende Vorteile: Sie steigern die Produktivität, ermöglichen eine hohe Flexibilität und entlasten die Mitarbeiter von bislang nicht automatisierbaren oder ergonomisch ungünstigen manuellen Arbeitsschritten. Zudem senken sie die Gefahr von Verletzungen und sie sichern bei reproduzierbaren Prozessen eine konstante Qualität unabhängig von der Tagesform des Bedieners.
Autonom operierende Cobots, so die Einschätzung bei Schunk, werden vor allem ergonomisch ungünstige oder eintönige Arbeiten übernehmen, beispielsweise als Hebe- oder Positionierungseinheit oder als Be- und Entladungseinrichtung von Maschinen. Dadurch sinkt die physische Belastung des Menschen, zugleich wird der Prozess effizienter. Zudem wird durch die Hand-in-Hand-Arbeit von Mensch und Roboter der Platzbedarf verringert und die Flexibilität steigt. Insbesondere im Bereich der Montageanwendungen wird die Zahl robotergestützter Assistenzsysteme nach Ansicht von Schunk deutlich steigen. ↓
Schunk GmbH & Co. KG
Hannover Messe Halle 17, Stand B26
Drei goldene Regeln: Ein MRK-Greifer verletzt nie beim Greifen, erkennt immer den Kontakt des Menschen und verliert nie das Werkstück

Exemplarische Anwendungen

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Anhand exemplarischer Anwendungen verdeutlicht Schunk das Einsatzspektrum der Schunk Co-act-Greifer.
Maschinen be- und entladen
So können im Maschinenbau und in der Metallbearbeitung monotone Tätigkeiten bei der Be- und Entladung von Werkzeugmaschinen durch kollaborierende Systeme ersetzt werden. Während der Mitarbeiter für das Management mehrerer Maschinen sowie der Roh- und Fertigteile zuständig ist, übernimmt der kollaborative Roboter die monotone Beladung der einzelnen Maschine.
Im Gegensatz zu klassischen Automationslösungen mit Roboter und Schutzzaun, bleibt die Werkzeugmaschine bei einem solchen kollaborativen Ansatz jederzeit frei zugänglich. So können Einzelaufträge und Kleinserien auch weiterhin individuell vom Mitarbeiter umgesetzt werden. Während in derartigen Anwendungen derzeit primär Laserscanner eingesetzt werden, die einen statischen Sicherheitsbereich um den Roboter definieren, sollen künftig neuartige Lösungen, wie die sensorische Aura eines Schunk Co-actGreifers, einen sicheren und dynamischen Betrieb gewährleisten. Auf diese Weise lässt sich die Bewegungsfreiheit des Bedieners im Nahbereich des Roboters und damit die Produktivität erhöhen.
Gesundheitsschädliche Bereiche
Ein weiteres Anwendungsfeld kollaborativer Systeme ist die Handhabung von Werkstücken in gesundheitsgefährdenden Bereichen. So kann beispielsweise bei der Röntgenprüfung von Alugussteilen die unmittelbare Handhabung im Strahlungsbereich der Röntgenanlage vom Co-act-Greifer übernommen werden, bevor er das Bauteil anschließend zur individuellen Nachbearbeitung und Veredelung an den Mitarbeiter übergibt.
Montage gilt als Triebfeder
Das wohl größte Anwendungsfeld der Co-act-Greifer sind Montageanwendungen von der Automobilindustrie bis zur Elektronikmontage. Dabei muss es gar nicht immer um große und schwere Teile gehen. Vielmehr kann der kollaborierende Roboter auch beim Handling von Kleinteilen eine wertvolle Hilfe sein. So zeigt Schunk mit dem Co-act-Greifer EGP, dass selbst filigrane Komponenten wie Platinen automatisiert gehandhabt und mit dem Gehäuse als fertige Baugruppe zur Verschraubung und Qualitätsprüfung an einen Montagemitarbeiter übergeben werden können.
Der Vorteile hier: Zum einen kann über entsprechende Sensorik gewährleistet werden, dass die empfindlichen Platinen stets mit identischem Druck prozesssicher ins Gehäuse eingebracht werden, zum anderen wird der Mensch von Tätigkeiten entlastet, die eine hohe Konzentration, aber kein Knowhow erfordern. Seine Aufmerksamkeit kann der Mitarbeiter dann in vollem Umfang beispielsweise der Qualitätsprüfung widmen. ↓
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