Suchen

Meilenstein der Automation: Handhabung & Greiftechnik

„Wir stehen am Vorabend der digitalen Revolution“

| Autor: Karin Pfeiffer

Alle prägenden Entwicklungen haben einen Anfang. Für Henrik A. Schunk gilt die Mechatronisierung als eine Vorstufe der Digitalisierung des Greifens. Und Greifstrategien werden dem CEO des familiengeführten Global Players zufolge eine wesentliche Rolle in künftigen Fertigungsprozessen spielen, wo Menschen und Roboter zusammenarbeiten.

Firmen zum Thema

Henrik A. Schunk ist Geschäftsführender Gesellschafter der Schunk GmbH & Co. KG in Lauffen am Neckar.
Henrik A. Schunk ist Geschäftsführender Gesellschafter der Schunk GmbH & Co. KG in Lauffen am Neckar.
(Bild: Schunk)

Herr Schunk, Sie kennen den Markt der Automatisierung seit Jahrzehnten. Welche Entwicklungen haben den Markt besonders geprägt?

Im Geschichtsunterricht lernen Kinder auch heute noch, welche Umbrüche mit dem Siegeszug des vollmechanisierten Webstuhls und der Dampfmaschine verbunden waren. Mitte des vergangenen Jahrhunderts begann mit dem anfangs belächelten Computer eine weitere, noch viel größere Revolution.

Seither verändert sich die industrielle Produktion rasant. Die Einführung der SPS, Entwicklungen in der Mikroelektronik und der Chipherstellung, aber auch in den Bereichen Mecha­tronik, Antriebstechnik, Robotik und Sensorik haben rasante Veränderungen des Marktes bewirkt. Mit der Digitalisierung steht nun ein weiterer, noch viel größerer Umbruch bevor.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 7 Bildern

Und welche Rolle haben Handhabung und Greiftechnik dabei gespielt?

Das industrielle Greifen ist noch eine recht junge Disziplin, die im Umfeld der Robotik entstand. Anfang der 1980er Jahre begannen Roboter, den Markt der industriellen Automation zu erobern. Bis dahin hatte sich niemand größere Gedanken über Greiftechnik gemacht. Dementsprechend sahen die Greifer auch aus: Sie waren schwer, viel zu groß und bei weitem nicht stabil genug, um zigtausend oder wie heute üblich mehrere Millionen von Zyklen zu überstehen.

Mein Vater Heinz-Dieter Schunk erkannte die Chance. Er wollte die „Industriehände“, wie sie anfangs noch hießen, immer kleiner, leichter, zuverlässiger und erschwinglicher machen. Er ließ einen Zwei- und einen Dreifingergreifer sowie ein Schwenkmodul konstruieren – alle mit innenliegenden Hydrau­likbohrungen, um dem Wirrwarr der bis dahin üblichen Verschlauchungen ein Ende zu bereiten.

Hat sich im Laufe der Zeit auch die Zielsetzung und damit der Fokus verändert?

Anfangs ging es zunächst darum, grundlegende Greifstra­tegien für die unterschiedlichen Handhabungsobjekte zu entwickeln. Im Laufe der Zeit standen dann die Prozesssicherheit, die Produktivität und die Effizienz von Handhabungs­prozessen im Fokus.

Und es kamen immer mehr branchenspezifische Komponenten hinzu: Highspeed-Achsen und -greifer für die Elektronikindustrie, Hygienic-Design-Greifer für die Lebensmittelindustrie, Servogreifer für die Verpackungsindustrie.

Schunk hat schon früh sehr gezielt einen Schwerpunkt auf Mechatronik gesetzt. Wie wichtig ist die Mechatronik für die Digitalisierung?

Das stimmt. 2002 brachte Schunk den EGN 100 auf den Markt, den ersten servoelektrischen Industriegreifer. Danach elek­trisch gesteuerte Drehmodule und Highspeed-Achsen. Außerdem haben wir einen mechatronischen Baukasten für die modulare Robotik entwickelt. Das war revolutionär.

Wir hatten früh erkannt, dass die Mechatronisierung von Greifsystemen erhebliche Vorteile bringt: Die Flexibilität bei der Prozessgestaltung und dem Teilespektrum steigt, Energiekosten sinken, die Komponenten können vernetzt werden, und es lassen sich wichtige Parameter wie etwa die Greiferstellung, Schließgeschwindigkeit, Beschleunigung oder Kraft im laufenden Betrieb abfragen und wesentlich besser regeln. Die Mechatronisierung war gewissermaßen eine Vorstufe der Digitalisierung des Greifens.

Welche Strategie verfolgt Schunk denn dann heute in puncto mechatronische Komponenten?

Unser Konzept „Mechatronik3“ umfasst drei Säulen: Die erste Säule bilden vergleichsweise einfach aufgebaute Mechatronikmodule, mit denen Anwender pneumatische Komponenten sehr leicht ersetzen können. Hierzu zählt beispielsweise der Kleinteilegreifer Schunk EGP. Dieser Greifer stellt so gut wie keine Anforderungen an die Anwender. Er wird über digitale I/O angesteuert und ist ideal für den Einstieg in die Welt des mechatronischen Greifens. Die zweite Säule bilden adaptierbare Mechatronikmodule wie der Großhubgreifer Schunk EGA. Über einen Motoradapter lassen sich diese Module mit allen gängigen Servomotoren verbinden. So können sie mit den gleichen Befehlen angesteuert werden wie etwa der übergeordnete Roboter.

Die dritte Säule schließlich bilden intelligente Mechatronikmodule wie der Schunk EGL. Diese bieten neben dem eigentlichen Greifen unterschiedliche Mehrwerte. Hier geht es sehr stark in Richtung Industrie 4.0 unter Nutzung modernster Kommunikationsstandards wie IO-Link und Profinet, bald auch Ethercat und OPC UA.

Industrie 4.0 ist ein gutes Stichwort. Bei all den Trendbe­griffen wie Digitalisierung, Industrie 4.0, Smart Factory oder MRK: Welche der damit verbundenen Technologien werden von Ihren Kunden denn derzeit auch schon tatsächlich nachgefragt?

Diese Frage ist auch für uns ausgesprochen spannend! Im Frühjahr hat Schunk zum zehnten Mal die Schunk Expert Days on Service Robotics veranstaltet. Als wir mit dem Symposium anfingen, hatte die Servicerobotik einen reinen Exotenstatus. Kritisch beäugt, belächelt und von so manchem als akademischer Bastelverein eingestuft.

Was wir damals gezeigt hatten, war für viele zu visionär. Heute, zehn Jahre später, erobern Saug- und Rasenmäherroboter die Privathaushalte und kollaborationsfähige Leichtbauroboter die Industrie. Was heute kritisch beobachtet wird, erlebt morgen einen Boom. Es geht nicht mehr darum, zu warten, wann vielleicht irgendwo eine Nachfrage entsteht, sondern es geht darum, zu erkennen, was in Zukunft wirklichen Nutzen bringt und an solchen Visionen dran zu bleiben.

Die Digitalisierung steht heute kurz davor, weltweit Produk­tionsprozesse, Unternehmensstrukturen, Produkte, Geschäftsmodelle, Kunden-Lieferanten-Beziehungen und das Qualitätsmanagement komplett umzukrempeln.

Und das alles in einem bisher nicht gekannten Tempo und Ausmaß. Hochautomatisierte, vernetzte Produktionssysteme halten jetzt Einzug in den Produktionshallen. Montagelinien parametrisieren sich automatisch auf zu fertigende Produktvarianten. Selbst kleine Unternehmen, die bislang kaum automatisiert haben, beschäftigen sich mittlerweile intensiv damit, wie sie über den Einsatz von Robotertechnologie oder sogar im Zusammenspiel von Mensch und Roboter Vorteile erzielen können.

Was ich sagen will: Die Nachfrage nach Produkten ist im Moment noch vergleichsweise gering, aber die Nachfrage nach Know-how rund um die Möglichkeiten der neuen Technologien ist gigantisch. Wir stehen am Vorabend der digitalen Revolution und nichts wird meiner Ansicht nach die Unternehmen stoppen, diese Chance zu ergreifen.

Welche technologischen Trends zeichnen sich denn bereits für die Zukunft ab?

Die rasant wachsende Variantenvielfalt in vielen Branchen stärkt den Trend zur Flexibilisierung der Produktionsprozesse. Hinzu kommt die Forderung nach Nullfehler-Strategien und die der vollständigen Prozesstransparenz. Last but not least steigt der Kostendruck immer weiter. Es geht künftig immer stärker darum, Hightech zum Discountpreis zu produzieren.

Technologisch folgt daraus die konsequente Vernetzung aller am Prozess beteiligten Komponenten, eine vollständige Qualitätskontrolle auf Ebene jedes einzelnen Produktionsschritts sowie die Möglichkeit einer intelligenten Prozessanpassung in Echtzeit. Alles muss künftig mit allem kommunizieren. Das ist wie beim Nervensystem des Menschen. Dann wird die Smart Factory zu einem hocheffizienten, sich selbst organisierenden Produktionsnetzwerk.

Welche Rolle spielen in diesem Zusammenhang Ihre Produkte für die intelligente Produktion von morgen?

Sowohl mit unseren Greifern als auch mit unseren Spannmitteln befinden wir uns „closest to the part“, also unmittelbar am Werkstück beziehungsweise Bauteil. Wir sind in der Lage, Daten direkt am Werkstück abzugreifen und diese an übergeordnete Systeme weiterzugeben. Diese Technologie bezeichnen wir als Smart Gripping und Smart Clamping. Beides dient dazu, eine vollständige Echtzeit-Datenbasis in der Produktion zu erhalten und damit die nötige Transparenz zu erzeugen, um Prozesse weiter zu optimieren. Schon auf Ebene des Greifmoduls lassen sich Bauteilmängel autonom erkennen und Gut/Schlecht-Entscheidungen treffen. Nach der Verarbeitung der Daten in der eigenen Elektronik werden die ermittelten Informationen wie auch konkrete Messdaten zur Prozessregelung und -überwachung an die Anlagensteuerung oder an Cloud-Plattformen übertragen. Dabei ist es völlig unerheblich, welche Cloud-Lösung zum Einsatz kommt. Unser Credo lautet sehr eindeutig: „Open to any Cloud“.

Welche Ideen bewegen Sie derzeit, welche Kernthemen wollen Sie weiterentwickeln?

Wir gehen bei Schunk davon aus, dass sich das industrielle Greifen grundlegend verändern wird. Insbesondere die Möglichkeiten digitaler Schatten oder – noch einen Schritt weiter – die Möglichkeiten digitaler Zwillinge werden erhebliche Auswirkungen auf das industrielle Greifen haben. In wenigen Jahren schon werden wir Handlingsystemen nur noch grob mitteilen, wo ein Werkstück liegt, und die Information mit dem Bild eines digitalen Zwillings verknüpfen. Der Greifer selbst wird wissen, wie das Werkstück zu greifen ist und im intelligenten Zusammenspiel mit dem übergeordneten Handhabungssystem die optimale Greifstrategie entwickeln.

Dazu zählt auch, Kollisionen zu vermeiden. Bei derartigen Szenarien kommt es ganz besonders auf die taktile Intelligenz und die Analysemöglichkeiten des Greifsystems an. Entscheidend ist eine Vielzahl an integrierten Sensoren und eine möglichst ortsnahe Bewertung der Greifsituation. Über ein effizientes Zusammenspiel der Roboter- und Greifprozesssteuerung ist dann eine robuste, autonome Handhabung möglich.

Speziell die Mensch-Roboter-Kollaboration ist ein Anwendungsfeld, das Schunk mit viel Expertise besetzt. In den Medien sind jedoch immer wieder kritische Stimmen zu lesen. Halten Sie die Sorgen insbesondere in Bezug auf eine mögliche Vernichtung von Arbeitsplätzen für berechtigt?

Im Gegenteil. Untersuchungen zeigen, dass gerade durch eine konsequente Automatisierung Produktionsstandorte gesichert oder sogar aus dem Ausland zurückgeholt werden. Eine Massenproduktion ohne den Einsatz von Robotern ist heute schlicht und ergreifend nicht mehr denkbar. Erst recht nicht an Hochlohnstandorten wie in der EU.

Was sich mit dem Trend zur Mensch-Roboter-Kollaboration nun abzeichnet, ist eines der effektivsten Arbeitsplatzerhaltungsprogramme, das es je gab. Kollaborierende Roboter machen nichts anderes, als die Schwächen des Menschen auszugleichen – und zwar ohne den Menschen zu ersetzen. In fast allen Produktionsprozessen gibt es auch heute noch Tätigkeiten, die körperlich anstrengend, eintönig oder gesundheitlich belastend sind. Genau hier bewirkt die Mensch-Roboter-Kollaboration eine erhebliche Entlastung.

Gibt es Ansätze in puncto MRK, die vielleicht in eine Sackgasse führen könnten?

Wer MRK im Unternehmen einführt, muss sich bewusst machen, dass er einen nicht zu unterschätzenden Veränderungsprozess anstößt. Ein MRK-System kauft man nicht einfach wie einen Kaffeeautomaten, den man aufstellt, aufs Knöpfchen drückt und fertig. Gerade der Erstkontakt mit dem Roboter hat erheblichen Einfluss auf die Akzeptanz bei den Mitarbeitern. Dabei geht es um das Aussehen des Roboters ebenso wie um das subjektive Gefühl der Sicherheit. Wer mit zu schnellen Roboterbewegungen startet oder Mitarbeiter durch permanente Fehlersignale nervt, wird innerhalb kürzester Zeit Schiffbruch erleiden.

Werker müssen bei MRK-Lösungen vom ersten Moment an erfahren können, dass sie die Arbeitsprozesse beherrschen, die Abläufe bestimmen und sich auf die Funktion der Sicherheitssysteme verlassen können. Entscheidend ist, dass stets der Mensch selbst den Takt vorgibt. Er darf auf keinen Fall vom Roboter angetrieben oder gegängelt werden. Und ganz wichtig: Der Bereich Arbeitssicherheit und der Betriebsrat müssen von Beginn an in die Überlegungen einbezogen werden.

Wie setzt Schunk MRK um?

Die MRK-Aktivitäten von Schunk basieren auf drei Säulen: Zum einen ermöglichen wir mit einem umfassenden Greiferportfolio für kollaborative Anwendungen, der sogenannten Schunk Co-act Reihe, ein sicheres Miteinander von Mensch und gängigen Assistenzrobotern. Zum anderen erproben wir in der Schunk Smart Factory ganz konkret den Einsatz der Co-act Greifer im betrieblichen Alltag. Drittens forschen wir intensiv im Bereich des kollaborativen Handlings.

Wohin die Reise geht, zeigt der Schunk Co-act Greifer JL1: Die in ihm verbaute Sensorik registriert Annäherungen von Menschen und ermöglicht eine situationsabhängige Reaktion, ohne dass Mensch und Roboter sich berühren. Dazu zählt auch, dass das Greifsystem autonom Ausweichstrategien aktiviert, seine Geschwindigkeit reduziert oder gegebenenfalls stehen bleibt. Es geht also auch hier um möglichst intelligente Lösungen für die Zukunft der Produktion.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45429335)

Über den Autor

 Karin Pfeiffer

Karin Pfeiffer

Journalistin