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Im Fokus - Archiv Februar 2012
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In mechatronischen Greifern schlummern viele Potenziale.
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02.02.2012 -
Mechatronische Handhabungssysteme bieten verlockende Möglichkeiten: Sie sind extrem flexibel, ermöglichen eine Vielzahl intelligenter Funktionen und machen sich trotz höherer Einstandspreise auch wirtschaftlich schnell bezahlt. Kein Wunder also, dass sie in der pneumatikdominierten Welt der Handhabung zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dies gilt erst recht, seitdem sich immer mehr mechatronische Komponenten auch von Otto-Normalanwender zuverlässig bedienen lassen.
Wer erinnert sich nicht an die Diskussionen im Bekanntenkreis, die seinerzeit die Einführung digitaler Kameras mit sich brachte. Heute scheinen all die Bedenken, Vorbehalte und Ängste wie verflogen: Unbekümmert und wie selbstverständlich nutzten selbst kleine Kinder oder technisch unbedarfte Senioren die digitalen Technikwunder.
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Powerball-Arm von SCHUNK
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Hemmschwelle sinkt
Eine ganz ähnliche Entwicklung sagen Automationsspezialisten mechatronischen Greifsystemen voraus. Seitdem es gelungen ist, die Hemmschwellen für deren Einsatz deutlich zu senken, beschäftigen sich immer mehr Anwender, Anlagenplaner und Systemintegratoren mit den Möglichkeiten mechatronischer Lösungen. Kein Wunder, bieten sie doch eine ganze Reihe von Vorteilen: So sind mechatronische Greifer flexibel einsetzbar und häufig komfortabel ausgestattet. Zusätzlich zum reinen Greifen ermöglichen sie die Kontrolle von Greiferstellung, Hub, Schließgeschwindigkeit, Beschleunigung oder Kraft. Zum Teil können mechatronische Module sogar per Internet oder Datenleitung in Betrieb genommen und ferngewartet werden. Auch unter Kostengesichtspunkten hat sich viel getan: Der rasante Fortschritt bei elektrischen Servoantrieben sorgt dafür, dass mechatronische Komponenten preislich immer attraktiver werden. Selbst wenn die Anfangsinvestitionen in der Regel immer noch über denen pneumatischer Module liegen, hat sich die Amortisationszeit mechatronischer Module mittlerweile doch deutlich verringert. Dies gilt erst recht bei Anwendungen mit hohen Zyklenzahl und vielen Greifvorgängen, bei denen elektrisch angetriebene Greifer wesentlich energie- und damit kosteneffizienter arbeiten als ihre pneumatischen Pendants. Aus Gründen des Umweltschutzes sind daher beispielsweise in Südkorea mechatronische Lösungen teilweise sogar per Gesetz vorgeschrieben. Und auch in Europa bieten mechatronische Komponenten im Rahmen des Safety Managements für Maschinen- und Anlagenbauer Vorteile.
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Alternativ: Der Kleinteilegreifer EGP
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Einfache Pneumatik-Alternativen
Auf dem Markt für mechatronische Greifer gibt es drei zentrale Konzepte:
- Mechatronikgreifer als Pneumatik-Alternative
- Mechatronikgreifer mit Intelligenz
- Adaptierbare Mechatronikgreifer
Die einfachste Version mechatronischer Greifer, also gewissermaßen die Einstiegsklasse in die Welt des mechatronischen Greifens, verfolgt das Ziel, pneumatische Module durch mechatronische zu ersetzen. Zum Teil basieren die Greifer auf den bewährten Plattformen pneumatischer Systeme, was sie in zweierlei Hinsicht interessant macht: Zum einen ist für ihren Einsatz kein fundiertes mechatronisches Know-how erforderlich. Zum anderen sind die Greifer konstruktiv und mechanisch voll ausgereift und haben sich in der pneumatischen Version bereits vielfach bewährt. Digital angesteuert werden derartige Module beispielsweise über den Sensorverteiler. Lässt sich auch die Sensorik 1:1 vom Pneumatikgreifer übernehmen, können Anlagen im Handumdrehen von pneumatischen auf mechatronische Greifer umgestellt werden. Auch in punkto Leistung brauchen die mechatronischen Kompaktgreifer den Vergleich mit pneumatischen Lösungen nicht zu scheuen. So ist beispielsweise das Einstiegsmodell des Kompetenzführers für Spanntechnik und Greifsysteme SCHUNK - wie sein pneumatisches Gegenstück - mit einer leistungsfähigen Kreuzrollenführung ausgestattet, die einen besonders hohen Wirkungsgrad und damit ein hohes Tempo bei gleichzeitig hoher Greifkraft gewährleistet.
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Intelligent: Der WSG 50 von SCHUNK
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Anspruchsvolle Greifer mit integrierter Intelligenz
Einen anderen Ansatz verfolgen intelligente Mechatronikgreifer. Sie dienen dazu, Fertigungs-, Montage- und Handhabungsprozesse zu verkürzen oder vollkommen neue Lösungsstrategien zu ermöglichen. Mittlerweile gibt es auch hier Lösungen, die ohne umfassendes elektronisches und steuerungstechnisches Fachwissen zuverlässig bedient werden können. Zum Teil sind die Greifer der Profiliga neben Profibus DP, CAN oder RS232 auch mit einer Ethernet TCP/IP Schnittstelle sowie mit einem integrierten Webserver ausgestattet, die eine besonders einfache Inbetriebnahme per Webbrowser und ohne zusätzliche Software ermöglichen. Ihre Besonderheit liegt in ihrer integrierten Intelligenz, mit der sie Teilaufgaben eigenständig lösen können. So lassen sich beispielsweise Greifbefehle mit Hilfe einer Kombination aus integrierter Greifteildetektion und hoher Positioniergenauigkeit taktzeitoptimiert ausführen. Dabei wird die übergeordnete Prozesssteuerung deutlich entlastet. Ideal ist es, wenn sich der Funktionsumfang des Greifers mit Hilfe von Skripten individuell anpassen lässt. In diesem Zusammenhang kann es von Nutzen sein, wenn der Greifer beispielsweise in den Grundbacken über zusätzliche Sensorschnittstellen verfügt, über die auftretende Kräfte präzise erfasst und geregelt werden können.
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Adaptierbar: Der Großhubgreifer EGA
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Pneumatisch oder mechatronisch Greifen? Die Tabelle hilft, bei der Wahl des optimalen Greifsystems
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Adaptierbare Greifmodule
Die dritte Säule mechatronischer Greifsysteme schließlich bilden Greifer mit adaptierbaren, elektrischen Antrieben. Je nach Anlage und gewünschter Funktionalität können diese Module mit unterschiedlichsten Servomotoren ausgestattet werden. Das bringt zwei wesentliche Vorteile: Zum einen kann der Greifer als zusätzliche Achse direkt interpoliert, sprich mit dem gleichen Befehlssatz wie beispielsweise der übergeordnete Roboter angesteuert werden. Flexibel und einfach lässt sich auf diese Weise jede Greifposition ändern, ohne dass es Probleme mit inkompatiblen Steuerungssignalen gibt. Zum anderen lassen sich die Eigenschaften der Anlagensteuerung hinsichtlich Programmierung, Safety oder Feldbussen direkt nutzten.
Bei so vielen verlockenden Möglichkeiten mechatronischer Greifmodule stellt sich die Frage, ob pneumatische Greifer mittel- bis langfristig aufs Abstellgleis geraten könnten. Beim Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme SCHUNK hält man dies für unwahrscheinlich: "Sowohl pneumatische als auch elektrische Antriebe verfügen über starke Argumente", erläutert Matthias Poguntke, Bereichsleiter Produkt- und Portfoliomanagement bei SCHUNK. So seien mechatronische Module besonders flexibel und trotz teilweise höherer Anfangsinvestition wirtschaftlich sehr attraktiv. Für Pneumatikgreifer spräche der attraktive Preis, die Robustheit sowie die einfache Inbetriebnahme und Wartung. Es gelte daher nach Einsatzzweck, Umfeld und jeweiligen Anforderungen immer wieder individuell abzuwägen, welche Antriebsart den größeren wirtschaftlichen Nutzen bringt. SCHUNK selbst sieht sich in diesen Zusammenhang als kompetenter Problemlöser, der Pneumatik und Mechatronik effizient unter einem Dach bündelt, so dass Anwender erhebliche Synergien generieren können. Als erster Hersteller überhaupt bündelt das innovative Familienunternehmen eine Vielzahl mechatronischer Module in einem einzigen Systembaukasten und bietet damit optimale Voraussetzungen für maßgeschneiderte und zugleich wirtschaftliche Lösungen.
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12.2012
Im Spannungsfeld zwischen Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit
Wer im Formenbau die Möglichkeiten integrierter CAD/CAM-Lösungen, hochdynamischer 5-Achs-Maschinen und leistungsfähiger Schneidstoffe für sich nutzen will, sollte auch seine Werkzeughaltersysteme konsequent auf den Prüfstand stellen. Längst geht es dabei nicht mehr nur darum, dass mangelhafte Rundlaufgenauigkeiten, zu geringe Haltekräfte oder Unwuchten den Prozess gefährden können. Vielmehr sind die Werkzeughaltersysteme zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor geworden, wenn der Spagat zwischen Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit gelingen soll.
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11.2012
Neue Möglichkeiten der Quadratpoltechnik
Die elektropermanente Quadratpol-Magnetspanntechnik ist eine nahezu idealtypische Spannlösung für Bearbeitungszentren. Sie bietet zahlreiche Vorteile: So sind Werkstücke optimal zugänglich und lassen sich in einer Aufspannung von fünf Seiten bearbeiten. Ein umständliches Feinjustieren von Spannelementen und ein mehrfaches Spannen der Werkstücke im Bearbeitungsprozess sind vielfach nicht mehr nötig. Zusätzlich zu Fräsanwendungen erschließt die Quadratpoltechnik in jüngster Zeit nun auch das Flachschleifen. Zudem erhöhen spezielle Anzeigemodule die Prozesssicherheit und schaffen optimale Voraussetzungen für die automatisierte Beladung.
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10.2012
Hochleistungsautomatisierung aus dem Baukasten
Wer Hochleistungsmontageanlagen für die Elektronik-, Medizintechnik-, Automotive- oder Konsumgüterindustrie plant, weiß um die Herausforderungen, die in der Auswahl und Verkettung einzelner Module und Baugruppen zu einer Gesamtanlage stecken. Fehlende mechanische Verbindungselemente, inkompatible Reglerkonzepte oder mangelhafte Planungstools wirken sowohl im Planungs- und Realisierungsprozess als auch im laufenden Betrieb wie Sand im Getriebe. Eine effiziente Alternative sind vielfältig kombinierbare Systemprogramme - vorausgesetzt sie sind hinsichtlich Leistung und Umfang, aber auch hinsichtlich Kompatibilität und Konfiguration durchdacht aufgebaut.
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09.2012
Stärken gezielt nutzen
In stationären Spannsystemen schlummern enorme Effizienz- und Qualitätspotenziale für die Fertigung. Wer sie erschließen will, sollte konkret hinterfragen, wo die jeweiligen Stärken der einzelnen Spanntechnologien liegen. Gezielt ausgewählt und kombiniert können sich Investitionen innerhalb kürzester Zeit amortisieren.
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08.2012
Spannbacken - die unterschätzten Möglichmacher
Angesichts ausgereifter Drehfutter, leistungsdichter Spannblöcke und aufwändig konstruierter Vorrichtungen scheinen die technologischen Möglichkeiten von Spannbacken auf den ersten Blick eher begrenzt. Tatsächlich aber stecken in der unmittelbaren Schnittstelle zum Werkstück enorme Potenziale: Jenseits konventioneller harter und weicher Aufsatzbacken hat sich ein breites Spektrum von Spannbacken etabliert, mit denen sich selbst kniffligste Spannaufgaben wirtschaftlich lösen lassen. Ein Überblick zeigt, was möglich ist.
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07.2012
Effiziente Konzepte für die automatisierte Maschinenbeladung
Während die automatisierte Be- und Entladung früher auf große Serien beschränkt war, wird sie heute auch bei kleinen Losgrößen und Einzelstücken mehr und mehr zum Standard. Ziel ist es, rüstzeitbedingte Stillstandzeiten zu reduzieren und eine mannarme Fertigung rund um die Uhr zu ermöglichen. Das durchdachte Zusammenspiel innovativer Spannmittel und Automationskomponenten bewirkt dabei ein Höchstmaß an Präzision und gewährleistet zugleich zuverlässige Prozesse.
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06.2012
Konsequente Wartung erhöht langfristig die Präzision, Prozessstabilität und Sicherheit von Spannmitteln
Werkstückspannmittel sind in der modernen Fertigung extremen Belastungen ausgesetzt. Sie beeinflussen maßgeblich die Präzision am Werkstück, die Prozessstabilität und die Sicherheit für Mensch und Maschine. Um ihre optimale Spannkraft sicherzustellen, beherzigen Anwender in der Regel die vom Hersteller angegebenen Schmierintervalle. Darüber hinaus entscheiden sich mittlerweile immer mehr Unternehmen für eine vorbeugende Instandhaltung, bei der die Spannmittel in definierten Zyklen auf Herz und Nieren geprüft werden. So lassen sich dauerhaft eine hohe Langzeitgenauigkeit, ein minimaler Langzeitverschleiß und eine hohe Prozesssicherheit gewährleisten.
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05.2012
High Performance ohne Rattern
Die Zeiten des brachialen Schruppens sind vorbei. Wer heute in kurzer Zeit viele Späne machen will, greift zu hochwertigen Schneiden und intelligenten Werkzeughaltersystemen, die hohe Drehmomente übertragen und zugleich auftretende Schwingungen zuverlässig dämpfen. Moderne Aufnahmen schonen die Schneiden, die Maschinenspindel, die Werkstückoberfläche und ermöglichen selbst bei anspruchsvollen Werkstoffen ein hohes Zeitspanvolumen.
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04.2012
Pneumatisch oder mechatronisch greifen?
Die zunehmende Variantenvielfalt, immer kürzere Innovationszyklen sowie die wachsende Vergleichbarkeit von Produkten führen in vielen Branchen zu einem enormen Kostendruck. Nach Ansicht von Experten wird sich die Produktionsautomatisierung in den kommenden Jahren zum Schlüsselfaktor erfolgreichen Wirtschaftens entwickeln. Den Greifsystemen kommt dabei eine besondere Bedeutung zu: Je präziser, flexibler, schneller und zuverlässiger sie arbeiten, desto eher lassen sich auskömmliche Deckungsbeiträge erzielen. Galten pneumatische Greifsysteme lange Zeit als das Maß der Dinge, konnten mechatronische Lösungen mittlerweile deutlich aufholen. Immer häufiger stehen Anwender und Anlagenplaner vor der Frage, welches Antriebskonzept die größeren Vorteile für den Handhabungs- und Montageprozess bringt: Pneumatik oder Mechatronik?
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03.2012
Ideale Ergänzung vorhandener Spannmittel
Verglichen mit Spannpratzen, Spannblöcken, Backenfuttern, Nullpunktspannsystemen oder Magnetspannplatten ist die Vakuumspanntechnik in der Metallbearbeitung noch weitgehend unbekannt. Dabei können Vakuumspannsysteme gerade bei der Zerspanung dünner, deformationsempfindlicher Teile sowie bei Werkstücken aus Aluminium und anderen nicht-ferromagnetischen Werkstoffen wertvolle Dienste leisten. Vor allem in Form flexibel einsetzbarer Matrixplatten sind sie eine sinnvolle und einfach zu handhabende Ergänzung vorhandener Spannmittel.
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02.2012
Bald schon selbstverständlich
Mechatronische Handhabungssysteme bieten verlockende Möglichkeiten: Sie sind extrem flexibel, ermöglichen eine Vielzahl intelligenter Funktionen und machen sich trotz höherer Einstandspreise auch wirtschaftlich schnell bezahlt. Kein Wunder also, dass sie in der pneumatikdominierten Welt der Handhabung zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dies gilt erst recht, seitdem sich immer mehr mechatronische Komponenten auch von Otto-Normalanwender zuverlässig bedienen lassen.
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01.2012
Werkzeugverlängerungen überzeugen mit minimaler Störkontur
Spätestens seit dem Siegeszug moderner 5-Achs-Maschinen erleben Werkzeugaufnahmen mit schlanker Störkontur einen regelrechten Boom. Mit ausreichendem Drehmoment und hoher Rundlaufgenauigkeit ermöglichen sie das tiefe, kollisionsfreie Eintauchen ins Werkstück und damit eine präzise Bearbeitung selbst schwer zugänglicher Stellen. Eine gleichermaßen wirtschaftlich wie flexibel einsetzbare Variante sind schlanke Werkzeugverlängerungen, die bei Bedarf zwischen Werkzeug und Werkzeughalter montiert werden. Sie lassen sich mit unterschiedlichsten Aufnahmen kombinieren.
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Im Fokus - 2013
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