Robotik Aktuell: Sechs Produkte für den Roboter-Einsatz

In diesem Themencluster zur Robotik stellen wir sechs Neuheiten vor: einen Roboter für Nässe, pneumatisch-elektrische Hybridgreifer, Parallelgreifer für den Reinraum und wenig Platz, ein Visionsystem und eine Tiefenkamera für Roboter sowie eine Leitung, die dem neuen Typ-R-Standard für Profinet-Leitungen an Robotern entspricht.

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Ein Roboter, der Nässe trotzt

Feuchte und nasse Umgebungen können schnell die Mechanik eines Roboters angreifen. Daher hat Igus einen Roboter entwickelt, der einfache Aufgaben umsetzen kann und dem Spritzwasser nichts ausmacht. Igus machte sich die Vorteile von den beiden Materialien Edelstahl und Hochleistungskunststoffen zunutze. Die Verbindungselemente, erstmalig bei einem Igus-Roboter, aus rostfreiem V2 oder V4 Edelstahl und die Gelenke aus den bewährten schmiermittelfreien Tribopolymeren. Der Anwender benötigt keine zusätzliche Abdeckung, denn durch den Verzicht auf eine Schmierung in den Gelenken kann sich kein Fett auswaschen und in die Umwelt gelangen. Der Robolink erfüllt mindestens die Schutzklasse IP44 und ist damit beständig gegen Spritzwasser. Er kann bis zu 3 kg tragen, besitzt mit fünf Achsen eine Reichweite von 790 mm und setzt sieben Picks die Minute um. Durch den Einsatz von Motoren mit Encodern der Schutzklasse IP65 lässt sich der Roboter auch zur Inspektion im Außenbereich einsetzen. Weitere Anwendungsszenarien sind zum Beispiel in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, im Bereich Chemie und Pharma oder auch der Tank- und Behälterreinigung möglich.

Pneumatisch-elektrische Hybridgreifer in drei weiteren Baugrößen

Die Zimmer Group hat ihre Greifer-Serie GPP5000IL bzw. GPD5000IL um drei Baugrößen erweitert. Diese pneumatisch-elektrischen Hybridgreifer eignen sich für Anwender, die den Schritt in die Industrie-4.0-Welt des Greifens machen, aber nicht auf einen pneumatischen Antrieb verzichten wollen. Bisher ist die Baureihe der Parallel- und Zentrischgreifer mit den drei verschiedenen Baugrößen 5006IL, 5008IL und 5010IL verfügbar. Die Greifer sind mit je maximal 6, 8 und bzw. 10 mm Hub pro Backe ausgestattet. Komplettiert wird die Serie jetzt mit den neuen Baugrößen 5013IL, 5016IL und 5025IL, die entsprechend Hübe von je maximal 13, 16 und bzw. 25 mm pro Backe abdecken.

Die pneumatisch-elektrischen Hybridgreifer GPP/GPD5000IL sind mit einem integrierten Pneumatikventil ausgestattet, das via IO-Link angesteuert wird. Da sich zwischen Ventil und Kolben keine Verschlauchung mehr befindet haben die Greifer eine kurze Reaktionszeit. In den Greifer ist eine Sensorik integriert, die die Position der Greiferbacken im Bereich von +- 0,05 mm erfasst. Damit wird nicht nur die Prozessüberwachung möglich, sondern zum Beispiel auch eine Identifikation von Werkstücken anhand ihres Durchmessers. Verschiedene Durchmesser werden dabei verschiedenen Werkstücknummern zugewiesen, die dann via IO-Link an die Steuerung weitergemeldet werden. Darüber hinaus können in die GPP/GPD5000IL-Greifer insgesamt 32 Werkstückdatensätze einprogrammiert werden. In der SPS lässt sich darüber hinaus eine unbegrenzte Anzahl von Rezepturen ablegen, welche bei Bedarf kontinuierlich vom Greifer abgerufen werden können.

Parallelgreifer platzsparend und für Einsatz im Reinraum

Mit dem 2FG7 präsentiert On-Robot einen Greifer: Der elektrische Parallelgreifer ist IP67-zertifiziert und eignet sich, um die Produktion von Kleinserien oder große Variantenvielfalt zu automatisieren. Der Greifer ist innerhalb weniger Minuten einsatzbereit und dafür ausgelegt, anspruchsvolle Nutzlasten zu handhaben – selbst bei beengten Platzverhältnissen.

Als Antrieb dient ein integrierter Elektromotor. Anwender stellen Hub, Arbeitsbereich und Fingerposition über eine Software-Schnittstelle ein. Der 2FG7 zeichnet sich durch eine maximale Nutzlast von 11 kg, einer Greifspanne von bis zu 74 mm Außenmaß und einer Greifkraft zwischen 20 N und 140 N aus.

Zudem verfügt der 2FG7 über die ISO-Klasse 5 für den Reinraum zugelassen. Er erfüllt die Kriterien der ISO/TS 15066 Risikobewertung für kollaborative Roboterzellen. Mithilfe seines Elektromotors erzielt der Greifer eine Greifzeit von 450 mm/s und somit höhere Taktzahlen. Durch die Genauigkeit der Fingerposition bis zu 0,1 mm automatisiert der Greifer Aufgaben, die Feingefühl erfordern – beispielsweise das Einsetzen von Stiftverbindungen.

Der 2FG7 integriert sich in die On-Robot-Produktpalette und ist mit zahlreichen kollaborierenden Robotern und leichten Industrieroboterarmen kompatibel. Gleichzeitig vereinfachen intelligente Feedback-Funktionen den Installationsprozess weiter. So liefert der Greifer über Grip-Detection beispielsweise Daten darüber, wie weit die Fingerspitzen geöffnet werden müssen oder wie groß ein Werkstück ist.

Visionsystem zur Lageerkennung in sechs Freiheitsgraden

Das Visionsystem VMT 3D der VMT Vision Machine Technic Bildverarbeitungssysteme ermöglicht die Lageerkennung von Objekten in allen sechs Freiheitsgraden. Mit der schnellen und präzisen Messung des 3D-Mehrkamerasystems soll es möglich sein, Roboter ohne Verlust von Taktzeit positions- und applikationsgenau nachzuführen und so qualitativ einwandfreie Handhabungs-Übergabe oder Bearbeitungsprozesse zu gewährleisten.

Hierfür stellt VMT 3D Robotern Korrekturvektoren für die Bahnsteuerung zur Verfügung. Diese passen die Applikationsbahnen des Roboters an die von mehreren Kameras gemessenen Positionstoleranzen an. Im Betrieb ist das 3D-Lageerkennungssystem jederzeit erweiterbar, beispielsweise lassen sich Kameras hinzufügen oder Antastmerkmale übernehmen oder neu einlernen. Eingesetzt wird das Visionsystem unter anderem für die Sichtführung von Robotern, die Karossen bearbeiten, Teile für Montageprozesse greifen und positionieren oder Komponenten durch Schweißen, Kleben oder Nieten miteinander verbinden. VMT 3D ist in der Lage, über die Vielzahl teilespezifisch gespeicherter, optischer Merkmale und Referenzpunkte mögliche Fehlerszenarien bei der Lageerkennung selbstständig zu erkennen. Im Betrieb führt das Bildverarbeitungssystem zudem detaillierte Prozess- und Trendanalysen durch.

3D-Kamera-Portfolio um Tiefenkamera mit längerer Baseline erweitert

Framos hat mit der Intel Real-Sense D455 die vierte Tiefenkamera der D400-Serie in das 3D-Kamera-Portfolio aufgenommen. Die Tiefenkamera verfügt mit 95 mm über eine längere Baseline als bisherige Kameras, womit sich die Tiefengenauigkeit verbessert und sich Messfehler bei einer Distanz von 4 m auf weniger als 2 Prozent verkleinern. Die Tiefenbilder aus den Stereo-Bildpaaren werden mit den Bilddaten eines Global Shutter RGB-Sensors aufgewertet. Hierfür verfügt der Farbsensor – genau wie die Tiefensensoren – über ein Sichtfeld (FOV) von 86° x 57°. Um die Umgebungserkennung in der Robotik und beim Flug von Drohnen zu verbessern, nutzt die Kamera die inertiale Messeinheit (Inertial Measurement Unit, IMU) BMI055 von Bosch. Die Auflösung der IR-Stereo-Tiefendaten am aktiven Ausgang beträgt 1280 x 720 Pixel bei 90 fps. Der Farbsensor arbeitet bei gleicher Auflösung mit 30 fps. Die Kamera misst Entfernungen bis zu 20 m; am genauesten arbeitet sie im Bereich von 0,4 bis 6 m.

Wie alle Intel Real-Sense TM Kameras kann auch die Tiefenkamera mit dem plattformübergreifenden Intel Real-Sense SDK 2.0 einschließlich Viewer-Anwendung sowohl unter Windows, Linux, Android und Mac OS betrieben werden. Diese neue SDK-Version ermöglicht eine On-Chip Selbstkalibrierung der Kamera zur automatischen Korrektur der Tiefendaten, auch ohne spezielle Ziele oder Muster in wenigen Sekunden.

Typische Anwendungen dieser Kamera finden sich u.a. in der Robotik und fahrerlosen Transportsystemen (AGV): Die höhere Tiefengenauigkeit verbessert die Präzision in Pick-and-Place-Anwendungen und bei der Navigation.

Typ-R-Standard: Profinet-Leitung für Roboter

Ethernetleitungen müssen beim Einsatz in Industrierobotern Torsion in Verbindung mit horizontalen Linearbewegungen aushalten. Lapp hat hierfür die Etherline Robot PN Cat.5e vorgestellt, die dem Typ-R-Standard für Profinet-Leitungen an Robotern entspricht.

Die Etherline Robot PN Cat.5e eignet sich für die industrielle Datenverkabelung innerhalb oder am Roboter - in Schlauchpaketen oder frei verlegt. Sie bietet eine hohe Belastbarkeit, Langlebigkeit sowie Zuverlässigkeit in der Datenkommunikation mit Datenraten bis zu 100 Mbit/s. Auch ein Einsatz an Schweißrobotern bereitet keine Schwierigkeiten, so Lapp. Besonderes Augenmerk legten die Entwickler auf die richtige Auswahl der Kabelkonstruktion. Aufgrund der Füllelemente sowie der zuverlässigen Materialien wie z. B. der robuste PUR-Außenmantel deckt sie nicht nur die Anforderungen an die mechanische Belastung ab, sondern entspricht darüber hinaus auch wichtigen Zertifizierungen und Standards wie eine UL-Konformität gemäß AWM Recognized. Diese ermöglicht einen Export als Bauteil innerhalb einer Maschine oder Anlage in den nordamerikanischen Markt.

Der neue, sogenannte „Typ R“ beschreibt 2-paarige Cat.5e Industrie-Datenleitungen, welche zahlreichen elektrischen sowie mechanischen Anforderungen trotzen müssen und eine Langlebigkeit beim Einsatz an Industrierobotern gewähren. Die mechanischen Anforderungen: 5 Mio. vertikale Torsionszyklen bei ±180° pro Meter, 5 Mio. Zyklen in der horizontalen Schleppkette bei Beschleunigungen bis zu 10 m/s² und Geschwindigkeiten von 3 m/s über einen Verfahrweg von 5 m, zusätzlich 1 Mio. Biegungen im Wechselbiegetest nach EN 50396 bei einem Biegeradius von nur 7x Außendurchmesser– all diese Prüfungen muss eine Typ-R-konforme Leitung über sich ergehen lassen, bevor sie als robotertauglichen Leitungen gilt.

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