3D-Druck Leichtbaugreifer lässt sich online konfigurieren

Greifer für den Cobot: leicht, flexibel, sicher

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Cobots stellen ganz andere Anforderungen an Greifer als normale Industrieroboter. Der Vakuum-Spezialist Schmalz stellt sich diesen Herausforderungen.

Der Markt für Cobots wächst. Laut Interact Analysis sollen in acht Jahren 30 Prozent aller verkauften Roboter kollaborativ sein. „Das bedeutet für uns viel Arbeit – im positiven Sinn“, berichtet Schmalz-Geschäftsführer Dr. Kurt Schmalz. Denn die Leichtbauroboter stellen völlig andere Anforderungen an die Greifer als herkömmliche Industrieroboter.

Ein Punkt ist die Sicherheit: Weil die Cobots oft im direkten Umfeld des Menschen arbeiten, müssen die Greiferhersteller schon bei der Konstruktion die Sicherheit im Sinne der DIN ISO/TS 15066 berücksichtigen. Dafür sorgen etwa abgerundete Formen, die potenzielle Verletzungsquellen reduzieren.

Nächstes Thema ist das Gewicht: Viele Cobots liegen bei einer maximalen Traglast von 5 bis 10 kg. Um die maximale Traglast nicht zu sehr zu reduzieren, müssen die Greifer leicht und dennoch stabil sein. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Flexibilität: „Die Cobots sind einfach in der Programmierung und erlernen schnell neue Aufgaben. Diese Flexibilität erwarten Nutzer auch von den Greifern – sei es, indem sie zügig auszutauschen sind, universell eingesetzt oder in kürzester Zeit konfiguriert und geliefert werden können“, berichtet Schmalz.

Verschiedene Teile handhaben

Eine Antwort darauf sind Greifer, die ungleiche Werkstücke handhaben können, etwa der Flächengreifer FXCB/FMCB. Mit flexiblem Schaum als Greiffläche oder mit Balgsauggreifern ausgestattet kann er Kartonagen, Boxen und Bauteile mit unterschiedlicher Geometrie, Größe und Beschaffenheit von bis zu acht Kilogramm sicher halten. Dank seiner großen Kontaktoberfläche und geringen Stoßkräften erfüllt der Greifer darüber hinaus die Sicherheitsvorgabe ISO TS 15066.

Zudem ermöglicht Schmalz den Anwendern, den passenden Greifer selbst konfigurierem. „Möglich machen das unsere Modulbaukästen für Vakuum-Endeffektoren.“ Das modulare Baukastensystem VEE besteht aus Einzelteilen, die mithilfe einer Konfigurationssoftware zu einem individuellen Greifer zusammengefügt werden.

„Noch einen Schritt weiter gehen wir mit unseren in 3D-Druck gefertigten Leichtbaugreifern SGL“, berichtet Schmalz. Damit der Anwender diesen individuell konfigurieren kann, habe man auf Basis der eigenen Greiftechnik-Expertise ein webbasiertes Engineering Tool entwickelt. „Weil unser Expertenwissen in der Software steckt, kann der Nutzer ohne Spezialkenntnisse den passenden Greifer zusammenstellen.“ Mit wenigen Klicks und – dank additiver Fertigung – kurzer Lieferzeit ist der Endeffektor einsatzbereit.

Kommunikation zum Roboter

Neben der schnellen Verfügbarkeit der Greifer spielt natürlich auch die einfache Inbetriebnahme eine wichtige Rolle. NFC-Schnittstellen vereinfachen die Parametrierung, während IO-Link-Schnittstellen die Intelligenz in die Aktor- und Sensorebene holen. Sie machen Vakuum-Erzeuger und -Greifer sichtbar für die digitale Fertigungsumgebung.

„Auch wenn die Digitalisierung also kein Fremdwort mehr ist, stehen wir aber doch noch vor einigen ungelösten Aufgaben“, berichtet Schmalz. Eine Herausforderung ist das Thema Kommunikation: „Jeder Roboter hat sein eigenes Betriebssystem. Unsere Greifer müssten theoretisch alles können. Daher ist für uns ein Ziel, eine einfachere Kommunikation zwischen Greifern und Robotersteuerung zu ermöglichen.“ Darüber hinaus stellt sich die Frage, wie die gesammelten Daten analysiert werden können. Hierbei kommt zunehmend Machine Learning zum Einsatz. „Den Einstieg in Machine Learning haben wir bereits vollzogen – mit überwachten Lernverfahren zur Fehlerklassifikation im Vakuum-System und Regressionsmodellen zur Verschleißprognose zwecks vorausschauender Instandhaltung. Aber das ist erst der Anfang.“

Richtig interessant werde es aber, wenn Greifer selber lernen und sich somit eigenständig auf wechselnde oder unbekannte Werkstücke anpassen können. „Dafür benötigen sie allerdings mehr Informationen, beispielsweise durch die Verknüpfung mit einem Kamera-System.“ Auch hier gebe es noch viel Entwicklungspotenzial. „Sie sehen, die Digitalisierung hat uns ein Tor zu einer neuen Welt geöffnet, die wir nach und nach entdecken und uns erschließen.“

J. Schmalz GmbH

Johannes-Schmalz-Str. 1

72293 Glatten

T: +49 7443 2403–506

www.schmalz.com


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