Pick & Place ist eine Standardaufgabe, die in vielen industriellen Handhabungs- und Montageprozessen ebenso vorkommt wie beim Probenhandling in Großlaboren oder bei der Bestückung von Leiterplatten für die Elektronik. Neben einer genau abgestimmten Kraft spielt in den meisten Prozessen vor allem das Tempo eine Rolle: Schnelles Greifen erhöht die Produktivität.
Bei industriellen Greifern dominiert bislang der pneumatische Antrieb. Allerdings kennen pneumatische Aktoren prinzipiell nur zwei Zustände: auf oder zu, volle oder gar keine Kraft. Eine abgestufte Regelung ist nur mit erheblichem Aufwand möglich. Beim elektrischen Kleinteilegreifer EGP 40 von Schunk lässt sich das Pick & Place nun rein elektrisch umsetzen, und zwar ganz ohne Abstriche bei der Leistung. Mit 140 N entwickelt dieser sogar eine größere Schließkraft als sein pneumatisches Pendant MPG-plus 40. Diese starke Leistung wird von einem 4-poligen bürstenlosen DC-Servomotor der BX4-Reihe von Faulhaber geliefert. Der Motor verfügt über eine sehr hohe Leistungsdichte, er liefert also bezogen auf sein Volumen möglichst viel Drehmoment und Leistung.
Servomotor läuft rastmomentfrei
Da der Servomotor rastmomentfrei läuft, ist seine Drehmomentabgabe von der Stellung unabhängig. Zugleich erreicht er dank seiner minimalen Schwungmasse eine sehr hohe Dynamik. Schon beim Anfahren oder im unteren Drehzahlbereich steht das volle Drehmoment zur Verfügung. Das ist besonders wichtig, da die Greiffinger oft nur sehr kurze Wege fahren.
Mit diesen Merkmalen ist der Faulhaber-Servomotor eine wichtige technische Plattform zur Entwicklung dieser elektrischen Kleinteilegreifer. „Der Greifer ist für die leichte, unkomplizierte Integration in Kundenapplikationen konzipiert. Motoren mit solcher Leistung waren früher für den Einbau in ein Gerät dieser Art schlicht zu teuer“, erklärt Entwicklungsingenieur Matthias Quaas von Schunk.
Maßgeschneiderte Elektronik
„Dieser Motortyp beruht auf einem kostengünstigen Konzept und so konnten wir die Verwendung eines elektrischen Antriebs überhaupt erst in Erwägung ziehen. Außerdem hat er seine Zuverlässigkeit und lange Haltbarkeit in vielen Anwendungen unter Beweis gestellt.“
Die Steuerungselektronik musste allerdings aus Platzgründen an die Anforderungen von Schunk angepasst werden. Damit sie in den Greifer passt, wurden die Form der Platine und die Anordnung der Bauteile optimiert. Sie erhielt einen kundenspezifischen Anschluss und eine EMV-Schutzbeschaltung gegen elektromagnetische Störungen. Außerdem wurde die Software an die Funktion des Greifers angepasst. „Aus meiner Sicht ist Faulhaber kein Lieferant, sondern ein Entwicklungspartner“, betont Matthias Quaas.
Dadurch kann Schunk mit dem EGP 40 den stärksten mechatronischen Kleinteilegreifer mit integrierter Elektronik anbieten, der auf dem Weltmarkt zu haben ist. Seine Gehäuseform und die elektrischen Anschlüsse entsprechen dem pneumatischen Schwesterprodukt MPG-plus 40. Auch die Sensorik und die Steuerungssignale sind identisch. Was bei der Pneumatik allerdings nur mit aufwendiger Regelung geht, ist hier denkbar einfach: Über eine seitlich am Gehäuse angeordnete Öffnung sind Schaltstellungen wählbar, wie stark der Greifer zupacken soll. Damit kann eine Anpassung der Greifkraft auch an verformbare oder empfindliche Werkstücke erfolgen.
In vielen Fertigungsprozessen kommt es außerdem auf das Tempo des Greifers an. Für diesen Fall gibt es den EGP 40 in einer Speed-Variante. Darin arbeitet der Motor über eine andere Getriebeuntersetzung. Er hat so zwar etwas weniger Kraft, erreicht aber enorm kurze Taktzeiten und ist sogar schneller als die pneumatische Variante.
Dr. Fritz Faulhaber
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Daimlerstraße 23/25
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Schunk GmbH & Co. KG
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