Das Bild des kosten- und wartungsintensiven Industrieroboters, der in seiner Sicherheitszone Autoteile umherwuchtet, ist längst überholt. Viele moderne Roboter sind in der Lage, kollaborativ zu agieren und vollkommen sicher Hand in Hand mit dem Menschen zu arbeiten. Ausgestattet mit dem richtigen End-of-Arm-Tooling (EoAT) passen sie sich  selbst variablen Produktionsanforderungen schnell und flexibel an. Dabei bringt modernes EoAT gleich mehrere Eigenschaften mit, die die Integration der Automatisierungslösung als Ganzes erleichtern und vermeintliche Zugangsbarrieren senken. 

Musste die Implementierung eines Roboters bislang von Experten mit fortgeschrittenen Programmierkenntnissen begleitet werden, ist modernes EoAT so intuitiv zu bedienen, dass auch Mitarbeiter ohne einschlägige Expertise schnell damit umzugehen lernen. Dies spart nicht nur Kosten, die durch die Bestellung eines Programmierers oder spezifische Schulungsmaßnahmen für die Belegschaft verursacht würden; auch schont es wertvolle Arbeitszeit, worin gerade angesichts des grassierenden Fachkräftemangels ein Vorteil liegt.

Die Übernahme repetitiver und anstrengender Tätigkeiten durch den Roboter entlastet darüber hinaus die Mitarbeiter und verschafft ihnen mehr Kapazitäten für anspruchsvollere Tätigkeiten wie etwa Maschinenbedienung oder strategische Planung. Diese spürbaren Vorteile erhöhen zugleich die Akzeptanz des Automatisierungsprojekts innerhalb der Belegschaft. Können sich die Mitarbeiter unmittelbar von den positiven Eigenschaften der Roboter überzeugen, lassen sie sich eher darauf ein und schaffen somit die Basis für einen nachhaltigen Kulturwandel.

Der Vakuumgreifer VG10 verfügt über zwei flexible Arme, die sich unabhängig voneinander steuern lassen. Durch die justierbare Saugleistung kann er eine Vielzahl von Objekten unterschiedlicher Größe handhaben.

© OnRobot

Fortschrittliches EoAT lässt sich zudem unkompliziert für verschiedene Aufgaben umprogrammieren. Neue Entwicklungen wie ‚Tool Changer‘ ermöglichen überdies einen schnellen Wechsel der Aufsätze. Dies spart Zeit, die bis dato auf das Umrüsten von Maschinen entfiel. Ein Beispiel hierfür ist der Quick Changer von OnRobot. Zwischen Endeffektor und Roboterarm positioniert, gibt er das abzulegende Werkzeug mit nur einem Klick frei und positioniert das neu einzusetzende auf 0,02 mm genau. Mit einem Eigengewicht von nur 200 g beeinträchtigt er die Tragkraft des Roboters kaum. Seine kompakte Größe ermöglicht daneben einen minimalen Abstand vom Werkzeugmittelpunkt zum Roboter, was die Belastung der Robotergelenke minimiert. Ohne scharfe Ecken und Kanten sorgt der Quick Changer überdies für eine sichere Handhabung. Derselbe Roboterarm kann also nun mit dem entsprechenden EoAT ganz unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Gerade in Fertigungsumgebungen, deren Auftragslage sich stetig wandelt, erweist sich diese hohe Flexibilität als nützlich. 

Auch der Umstand, dass sich modernes EoAT mit den Roboterarmen verschiedener Hersteller kombinieren lässt, schafft Vorteile für Anwender und Systemintegratoren. Die Greifsysteme und Sensoren von OnRobot etwa sind mit den Roboterarmen von Universal Robots, Kawasaki, Kuka, Fanuc, Techman, Doosan, Nachi und Yaskawa kompatibel. So haben Nutzer mehr Möglichkeiten zur Kombination und können aus einem größeren Spektrum an EoAT wählen.

Greifer werden smart

Nicht zuletzt kann EoAT zunehmend komplexe Aufgaben übernehmen. Der RG2-FT Greifer von OnRobot ist beispielsweise in der Lage, Objekte sowohl zu sehen als auch zu fühlen. Dies ermöglichen ihm ein integrierter Näherungssensor, Kraft-/Drehmoment-Sensoren in seinen Fingerspitzen sowie eine ebenfalls integrierte Applikationssoftware. Die über seine Sensoren erfassten Daten spielt der RG2-FT an den Roboterarm zurück, der seine Bewegungen daraufhin unmittelbar anpasst. So ist der Roboter dazu fähig, die Position eines Werkstücks selbst dann zu bestimmen, wenn dessen genaue Parameter vorab nicht bekannt sind. Gerade wenn es der Roboter mit verformten Materialien oder unregelmäßigen Werkstücken zu tun hat, ist dies von Vorteil. 

Ausgestattet mit einem solchen smarten Greifer kann der Roboterarm ein Verrutschen des Werkstücks antizipieren und ein sicheres Handling gewährleisten. Damit kann er außerdem hochpräzise Montageaufgaben, wie zum Beispiel das Einsetzen von Zylinderköpfen oder das Montieren von Schaltgetrieben, übernehmen. Mit anderen Worten: Smartes End-of-Arm-Tooling eröffnet der Automatisierung Bereiche, die bislang dem Menschen vorbehalten waren – sei es in der Elektronikfertigung, der Automobilherstellung oder dem Maschinenbau.

Auf den Punkt gebracht: Modernes EoAT senkt vermeintliche Automatisierungsbarrieren in verschiedener Hinsicht. Zum einen reduziert es die Kosten für das gesamte Automatisierungsvorhaben und sorgt für einen schnellen ROI, indem sich mit den richtigen Peripherieprodukten verschiedenste Tätigkeiten mit ein und demselben Roboter bewältigen lassen. Die Zeitersparnisse bei Integration und Umrüstung halten die Kosten durch ruhende Prozesse gering, während die intuitive Bedienung den Einbezug externer Programmierer überflüssig macht. Diese Eigenschaften machen Automatisierung auch für kleinere Betriebe erschwinglich.

Welcher Greifer für welche Anwendung?

• Bei Pick&Place-Aufgaben kommen klassischerweise kollaborierende Roboterarme und -greifer zum Einsatz. Dazu zählen unter anderem Palettierung, Verpackung oder Maschinen­beschickun. Empfehlenswert sind hier prin­zipiell kollaborative Zwei-Finger-Greifer. Individuell anpassbare Fingerspitzen oder Tiefenkompensation machen ihren Einsatz effizienter, da sich die Greifer so besser auf die jeweilige Aufgabe einstellen und Gegenstände präziser fassen können. 

• Um komplexe Abläufe besonders effizient zu automatisieren, macht außerdem der Einsatz eines Doppelgreifers Sinn: Solche Modelle sind in der Lage, zwei Objekte gleichzeitig zu handhaben, was die Durchlaufzeiten zusätzlich verringert.

• Neben Gewicht und Größe ist die Form der zu handhabenden Objekte maßgebend. Handelt es sich etwa um große, flache Gegenstände wie Solarpanele, Fliesen oder Displays, macht ein Vakuumgreifer Sinn. Insbesondere Modelle mit verstellbaren Armen und anpassbarer Saugstärke sind in der Lage, flache Objekte unterschiedlicher Größe und Geometrie zu heben. Modelle ohne externe Luftzufuhr sind zudem besonders platzsparend und lassen sich leichter in das Produktionslayout integrieren.

• Bei besonders empfindlichen Oberflächen oder porösen sowie löchrigen Strukturen kann kein Vakuum erzeugt werden. Das ist beispielsweise bei gebohrten Leiterplatten der Fall. Hier ­können adhäsive Greifsysteme wie ein Gecko-Greifer Abhilfe schaffen. Beim Aufdrücken seiner mit winzigen Härchen beschichteten Greifoberflächen entstehen Van-der-Waals-­Kräfte, mit denen er Objekte ohne Zeitver­zögerung heben kann. 

• In der Präzisions- und Feinmontage müssen End-of-Arm-Tools in der Lage sein, selbst ­kleinste Widerstände wahrzunehmen, um ihren Kurs in Echtzeit zu korrigieren. Hierfür sind vor allem smarte Greifer mit integrierter Sensorik und entsprechender Software zu empfehlen: Der RG2-FT-Greifer von OnRobot zum Beispiel verfügt über einen integrierten Näherungssensor sowie Kraft-/Drehmoment-Sensoren in seinen ‚Fingerspitzen‘, wodurch er Objekte zentriert greifen und so etwa Ventile in Zylinderköpfe einsetzen oder ­Schaltgetriebe montieren kann.

• Eine hohe Flexibilität verlangt auch die Güte- und Qualitätskontrolle, denn hier sind Greifer ­regelmäßig mit Objekten unterschiedlicher ­Größe konfrontiert. Nur mit der richtigen Sensorik, etwa Kraft-/Drehmoment- oder ­Näherungssensoren, ist ein Greifer in der Lage, den angewandten Druck so anzupassen, dass der entsprechende Gegenstand nicht beschädigt wird. 

• Bei der Behandlung von Oberflächen – sei es Entgraten, Polieren oder Schleifen – empfiehlt sich die Kombination notwendiger Werkzeuge mit entsprechenden Sensormodulen. Denn die zentrale Herausforderung liegt hier primär in der genauen Dosierung und konstanten Aufrechthaltung des Kraftaufwands. Zudem muss der Endeffektor den Konturen des Werkstücks exakt folgen können. Mit Kraft-/Drehmoment-Sensoren, wie etwa den HEX-Modellen von OnRobot, ist ein Roboterarm hierzu auch ohne aufwendige Programmierung in der Lage.

Autor:
Björn Milsch ist General Manager DACH & Benelux bei OnRobot.