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End-of-Arm-Tools Sensorik, Greifer und Roboterarm: Mit richtiger Kombination zum Feingefühl

| Redakteur: Karin Pfeiffer

Greifer haben das Fingerspitzengefühl, um Werkstücke präzise zu platzieren. Das klappt aber erst mit intelligenter Sensorik. On Robot erklärt, warum es hier je nach Anwendung auf eine andere, richtige Kombination ankommt.

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Erst durch den Einsatz geeigneter Sensorik übernehmen kollaborierende Roboter Aufgaben wie das Polieren, Schleifen und Entgraten.
Erst durch den Einsatz geeigneter Sensorik übernehmen kollaborierende Roboter Aufgaben wie das Polieren, Schleifen und Entgraten.
(Bild: OnRobot)

Kollaborative Applikationen automatisieren längst viele Bereiche der Industrie und sind zunehmend auch für kleine und mittelständische Unternehmen attraktiv. Neben dem Roboterarm selbst rückt dabei nun auch das Werkzeug in den Mittelpunkt, das sich am Ende des Armes befindet: das sogenannte End-of-Arm-Tool (EoAT). Dazu zählen Greifer, Sensoren sowie Tool Changer, die einen einfachen und schnellen Werkzeugwechsel ermöglichen. Die richtige Kombination aus Sensoren und Greifern wird so oft zu einem erfolgsentscheidenden Faktor von Automatisierungsprojekten. Damit lassen sich Anwendungen automatisieren, die vorher undenkbar schienen oder bei denen bisher menschliches Fingerspitzengefühl gefragt war, wie etwa das Schleifen empfindlicher Oberflächen oder die Präzisionsmontage.

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Die Eigenschaften von Sensoren sorgen an dieser Stelle für eine Kraftkontrolle, lokalisieren die handzuhabenden Werkstücke präzise oder überprüfen physikalische Eigenschaften.

So verbessern sich die Funktionen der Greiftechnik u.a. bei Pick-and-Place- sowie Montage-Aufgaben erheblich. Die Sensoren erkennen Variablen wie Licht- und Kollisionspunkte, was eine effizientere Automatisierung ermöglicht. Weil sie so wichtig sind, werden Sensoren heute in der industriellen Automatisierung je nach Aufgabenstellung auf vielfältige Weise eingesetzt. Fortschrittliche Kraft-/Drehmoment- und Näherungssensoren helfen dem EoAT, die genaue Ausrichtung eines Objekts zu erkennen sowie die richtige Menge an Kraft auszuüben, um es effizient handhaben zu können.

Intelligente Sensorik für Oberfläschenveredelung

Ein Beispiel für den erfolgreichen Einsatz intelligenter Sensortechnologie ist die Oberflächenveredelung. Kollaborative Anwendungen wie die Oberflächenpolitur werden durch einen Kraft-/Drehmoment-Sensor überhaupt erst möglich, da der Roboter mithilfe des Sensors jeder Art von komplexen Oberflächenstrukturen und Kurven folgt – mit herkömmlichen Roboterlösungen unmöglich. Der Einsatz von Kraft-/Drehmomentsensoren hat an dieser Stelle noch weitere Vorteile: So erkennt der Sensor die Ausrichtung des Objekts und kann die Bewegungen des Werkzeugs entsprechend anpassen und korrigieren. Auf diese Weise vermeidet er Kollisionen mit Oberflächenvorsprüngen oder anderen Gegenständen und bearbeitet auch bei unpräzise platzierten Werkstücken die Oberfläche optimal. Durch die Anpassung an die Oberflächenkonturen mit seinen sechs Achsen vermeidet der Sensor zudem, dass der Roboterarm zu viel oder zu wenig Kraft aufbringt.

So wie die Verarbeitung eines Produkts von der Kompetenz eines Handwerksmeisters abhängt, so hängt die Qualität eines von einem Roboter bearbeiteten Werkstücks von den Präzisionssensoren ab. Um diese Qualität gewährleisten zu können hat On Robot den sechsachsigen HEX-Kraft-/Drehmomentsensor entwickelt, der sowohl Querkräfte als auch das Drehmoment in X-, Y- und Z-Richtung präzise berechnet.

Optische Kraftsensoren nutzen Fotodioden, um die Menge des reflektierten Lichts zu messen, das von einer LED emittiert wird. Der Vergleich dieser Messwerte führt zu exakten Kraft- und Drehmomentmessungen, welche entscheidend für eine hochwertige Oberflächenveredelung sind. Denn an dieser Stelle muss der Roboter in der Lage sein, das Werkzeug mit konstanter Kraft auf die Oberfläche zu drücken und ihrer Kontur zu folgen.

Kollaborative Applikationen: Sensoren für Pick-and-Place

Aber auch bei Pick-and-Place- sowie Montage-Aufgaben erweitern Sensoren das Einsatzspektrum kollaborativer Applikationen. Die Herausforderung bei der Präzisions- und Feinmontage ist es oftmals, zerbrechliche, weiche oder verformte Werkstücke präzise zu platzieren ohne vorher die exakte Position zu kennen, wie es etwa beim Einsetzen von Stiftverbindungen der Fall ist.

Um auch solche Automatisierungsvorhaben umsetzen zu können, befinden sich bei dem Greifermodell RG2-FT von On Robot die sechsachsigen Kraft-/Drehmoment- und Näherungssensoren direkt in den Fingerspitzen. Sie arbeiten mit einer optischen Technologie unter Verwendung verschiedener Arten von Elastomeren und erfassen so die Position des jeweiligen Werkstücks präzise.

Ohne Programmierung Werkstücke einsetzen

Eine integrierte kraftgesteuerte Einfügesoftware befähigt den Greifer, Werkstücke kontrolliert einzusetzen, ohne vorherige Programmierung der genauen Parameter. Der Greifer fühlt, wenn er an einer Stelle das Teil noch in die richtige Position bringen muss. Ebenso erkennt er durch die Sensorik, wie viel Druck er beim Greifen eines Werkstücks ausüben darf, um es nicht zu beschädigen.

Dies befähigt den Greifer präzise zu greifen und so etwa Ventile in Zylinderköpfe einzusetzen oder Schaltgetriebe zu montieren. Produktionsunternehmen stehen unter dem Druck, neue und innovative Wege zur Steigerung der Produktivität zu finden, ohne Kompromisse bei der Qualität einzugehen. Intelligente Sensoren bieten an dieser Stelle eine kostengünstige Möglichkeit, eine Vielzahl an Anwendungen schnell und präzise zu automatisieren.

Durch die Art und Weise, wie der Einsatz von Sensortechnologien Prozesse effizienter und agiler gestaltet, repräsentieren sie den Wandel von kollaborierenden Robotern zu kollaborativen Anwendungen: Nur in Kombination ermöglichen Sensorik, Greifer und Roboterarm einen Mehrwert der Automatisierung für den Nutzer.

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