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Robotik: Ohne Antriebstechnik geht hier nichts mehr

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Michael Fraede, Senior Vice President System Technology der Zimmer GmbH
Michael Fraede, Senior Vice President System Technology der Zimmer GmbH
(Bild: Zimmer Group)

Michael Fraede, Senior Vice President System Technology der Zimmer GmbH:

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In der Greiftechnik werden traditionell vor allem pneumatische und elektrische Antriebe eingesetzt. Auch die Vakuumtechnik spielt eine nicht zu unterschätzende Rolle. Dabei sind jedoch zahlreiche alternative Technologien auf dem Markt wie Nadelgreifer, Hydraulikgreifer oder sogenannte elektroadhäsive Greifer. Durch die zunehmende Flexibilisierung in der Automatisierung werden verstärkt Sensorik und elektrische Antriebstechnik in den Greifern verwendet. Moderne Sensoren sehen, messen, prüfen, sortieren und beschleunigen dabei die Fertigung.

In der Handhabung sind vor allem die Einbaugröße sowie eine kompakte Bauform ausschlaggebend. Auch eine moderne Schnittstellentechnologie (z.B. IO-Link und Cloud- Anbindung) wird in Zeiten von Industrie 4.0 immer wichtiger. Bezogen auf die Greiftechnik ist das Zusammenspiel der Sensorik mit der Antriebstechnik künftig besonders wichtig. Der Bedienkomfort wird in Zukunft zunehmend kaufentscheidend.

Fernando Vaquerizo, European Robotics Product Marketing Manager bei Omron
Fernando Vaquerizo, European Robotics Product Marketing Manager bei Omron
(Bild: Omron)

Fernando Vaquerizo, European Robotics Product Marketing Manager bei Omron:

Wir sehen einen Trend bei Robotern und Servicerobotern hin zu Stellantrieben mit höherer dynamischer Leistung auf kompaktem Raum. Bei Greifern und Handlingsystemen: der Einsatz von Sensorfusion, um nicht nur Kraft- und Lageregelung zu implementieren, sondern auch Dimensionen wie Tast-/Reibwertsensoren und integrierte Kamerasensorik, zum Beispiel für Vision-Servo-Lösungen.

Es gibt noch immer physikalische Grenzen. Je mehr Wärme produziert wird, umso besser muss der Roboterarm diese ableiten können. Die Entwicklung eines kleineren Stellantriebs, der weniger Wärme erzeugt, wäre eine Lösung – vor allem bei eingebetteten Bremsen. Natürlich wären derartige Entwicklungen auch von Nutzen für andere Anwendungen und Einsatzbereiche, wie in der Automobilindustrie, und selbst in Fällen mit Servos oder Wechselrichtern – wo immer es um energiesparende Wirtschaftlichkeit, also etwa in der Hebe- und Fördertechnik.

Die Antriebstechnik wird für die interaktive Zusammenarbeit von Robotern und Menschen ein Schlüsselelement sein. Letztendlich werden Robotik und Automatisierungssysteme die nächste Stufe der flexiblen Automation ermöglichen, die für eine flexibilisierte Massenproduktion erforderlich ist.

Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung/CINO bei der Schunk GmbH & Co. KG
Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung/CINO bei der Schunk GmbH & Co. KG
(Bild: Schunk)

Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung/CINO bei der Schunk GmbH & Co. KG:

In den zurückliegenden Jahren hat sich das Spektrum der in der Greiftechnik eingesetzten Antriebstechnologien deutlich erweitert. Neben der traditionell starken Säule pneumatisch angetriebener Greifsysteme konnten sich elektrisch angetriebene Aktoren im Spannungsbereich über 400 V etablieren. Während konventionell-pneumatische Lösungen üblicherweise nur bis zu zwei Zwischenpositionen bieten, eröffnen Lösungen mit elektrischen Antrieben Anwendern große Freiräume. Zusätzlich zu herkömmlichen Elektroantrieben sind vor allem Lösungen mit Lineardirektantrieben gefragt. Sie bieten ein Höchstmaß an Präzision, Flexibilität, Geschwindigkeit und Komfort. Sowohl der Hub als auch die Antriebskräfte lassen sich individuell definieren und regeln. Vor allem bei häufig wechselnden Teilen zahlt sich diese Flexibilität schnell aus.

Hinzu kommt, dass beispielsweise bei Fügeprozessen die jeweilige Kraft über den Regler gemessen werden kann. Die hohe Versorgungsspannung von über 400 V stellte sicher, dass die Anforderungen an die erzielbaren Drehmomente oder vergleichbare Kennzahlen erfüllt werden konnten. Mit der Verbesserung der Wirkungsgrade und Leistungsdichten in modernen Automationskomponenten und der Forderung nach mehr Einsatzflexibilität gewinnen neuerdings auch 24-V-Komponenten rasant an Bedeutung. Vor allem bei Endeffektoren, aber auch bei Greifwerkzeugen erleichtert die höhere Leistungsdichte bei weiter voranschreitender Miniaturisierung die mechatronische Systemintegration.

Lange Zeit galten pneumatische Greifsysteme als Nonplusultra in Handhabung und Robotik.

Wir sehen das zunehmend autonomere Greifen in den Produktionssystemen der Zukunft auf uns zukommen. Diese Herausforderung wird sich nur meistern lassen, wenn alle Aktoren einer kinematischen Kette, zum Beispiel eines Roboterarms, bestmöglich zusammenspielen. Das bedeutet konkret, dass sieben oder mehr Motoren bestmöglich ihre Wirkung entfalten, standardisiert angesprochen werden und die Gesamtregelung dieses Netzwerks an Antrieben unterschiedlichster Leistungsklasse und Baugröße optimal zusammenspielt. Ohne modernste Antriebstechnik geht also für Greiferhersteller und Roboterlieferanten nichts mehr.

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Über den Autor

 Karin Pfeiffer

Karin Pfeiffer

Journalistin