Magnetgreifer greift Metallstäbe

Präzises Handling metallener Werkstücke durch den Magnetgreifer MG10 von OnRobot: Auch Komponenten wie Greifer sind essentielle Bestandteile von Robotern, die immer mehr können. - Bild: OnRobot

Bei dem Boom um die Robotik darf man die Komponenten nicht vergessen, die einen Roboter ausmachen. Ob Steuerungen, Greifer, Bremsen, Antrieb oder Leitungen – darauf müssen vor allem Konstrukteure achten.

Vergangenes Jahr hat beispielsweise Kuka die neue Steuerungsgeneration KR C5 gelauncht. Eines der wichtigsten Steuerungs-Features ist die Konnektivität zu digitalen Plattform- und Cloudlösungen, mit denen sich Performance und Zuverlässigkeit von einzelnen Robotern bis hin zu ganzen Roboterflotten verbessern lassen.

So enthält die digitale ABB-Ability-Plattform vernetzte Dienste ebenso wie die ABB-Sicherheitslösung SafeMove. Damit bieten die Steuerungen grundlegende Funktionen, die eine Kollaboration mit einem angeschlossenen Industrieroboter ermöglichen können.

Die neue Kleinrobotersteuerung KR C5 Micro von Kuka

Greifer bauen immer kompakter

Seitens OnRobot heißt es, dass Greifer zunehmend kompakter bauen: Modelle wie der 2FG7 oder der 3FG15 sind platzsparend gebaut und haben eine vergleichsweise hohe Traglast, heißt es aus dem Unternehmen. Dabei werden die Greifer immer intelligenter, Software spielt eine immer wichtigere Rolle: Greifer wie der RG2-FT verfügen über Sensorik in ihren Fingerspitzen, mit denen sie die genaue Werkstückposition erkennen, ohne dass die Parameter im Vorhinein programmiert werden müssen.

Dennoch gehe der Trend zu größerer Kompatibilität. Denn um Anwendern die Integration zu erleichtern und ein möglichst breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten aufzuzeigen, entwickeln Anbieter wie OnRobot ihre Tools so, dass sie kompatibel mit den Roboterarmen aller führenden Hersteller sind – seien es ABB, Fanuc, Kuka oder Kawasaki.

Zudem erweitern Produktneuheiten das Anwendungsspektrum: Automatisierte Schraubendreher wie der Screwdriver ermöglichen automatisierte Montageprozesse, Exzenterschleifer wie der Sander erlauben, Roboter mit Werkstückpolitur und Schleifaufgaben zu beauftragen.

Sensorik: Roboter werden immer feinfühliger

Im Bereich der Sensorik sieht OnRobot, dass kollaborative Applikationen immer feinfühliger werden und dadurch mittlerweile auch Aufgaben in Präzisionsmontage oder Oberflächenbearbeitung, zum Beispiel Entgraten, Schleifen oder Polieren übernehmen. Die Sensorik kann dabei im Greifer selbst integriert sein oder als externes Modul am Werkzeugflansch des Roboterarms montiert werden.

In puncto Antriebe ist OnRobot der Auffassung, dass elektrische Alternativen zu pneumatischen Greifern die Wartungskosten reduzieren und die Handhabung vereinfachen, da sie ohne verschleißanfällige externe Verschlauchung auskommen. Beispiele sind elektrische Vakuumgreifer.

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Industrie-Roboter: Bremsen sorgen für mehr Sicherheit

Was angetrieben wird, gehört in der Regel auch gebremst. Denn in Industrie-Robotern oder generell in vertikalen Achsen von automatisierten Anlagen – bewegte Lasten dürfen nach Ausschalten des Stroms, bei Stromausfall oder Not-Halt nicht unkontrolliert absinken oder abstürzen. Dafür sorgen Sicherheitsbremsen, die die Achsen zuverlässig abbremsen und sicher in ihrer Position halten.

Für Anwendungen aus dem Bereich Robotik sind Sicherheitsbremsen nach dem Fail-Safe-Prinzip die erste Wahl. Denn diese Bremsen sind im energielosen Zustand geschlossen. Sie bringen das geforderte Bremsmoment also auch bei Not-Stopp, Stromausfall oder bei einer zum Beispiel durch Kabelbruch verursachten Unterbrechung der Energieversorgung.

Warum die Baulänge von Servomotoren extrem wichtig ist

Doch es gibt zahlreiche unterschiedliche Einbausituationen: Gerade bei Servomotoren spielt die Baulänge häufig eine wichtige Rolle. Das bedeutet, schlanke Bremsen sind hier von Vorteil. Im Bereich der Leichtbauroboter kommt es zudem auf das Gewicht der Bremsen an.

Roboter, die für die verschiedenen Arbeitsschritte oftmals wechselnde Positionen einnehmen, erreichen mit leichten Bremsen eine höhere Dynamik, schließlich müssen sie die Bremsen auch mit bewegen. Für diesen Einsatzbereich bieten sich leichtbauende Bremsen in Hohlwellen-Ausführung an, die speziell für die Integration in das Robotergelenk konzipiert sind.

Wie Bremsenmonitoring Roboter schnell zum Stillstand bringt

Für die Sicherheit von Mensch und Maschine sind kurze Anhaltewege wichtig. Entscheidend für den Bremsweg sind dabei die Schaltzeiten der Bremsen. Hier sind Monitoring-Lösungen wichtig. Bislang waren Servobremsen für Roboter aufgrund der kleinen Luftspalte gar nicht überwachbar.

Hersteller wie Mayr Antriebstechnik bieten jetzt allerdings intelligente Lösungen für sensorloses Bremsenmonitoring. Das sind Module, die die Bremsen nicht nur versorgen, sondern eben auch überwachen. Sie erkennen die Bewegung der Ankerscheibe und wissen, in welchem Zustand sich die Bremse befindet. Diese Module leisten neben der Überwachung von Schaltzustand und kritischer Spulentemperatur auch eine präventive Funktionsüberwachung auf Verschleiß, Funktionsreserve und Fehler.

Bei Leitungen nicht auf dem Schlauch stehen

Auch Leitungen, die für die Versorgung der Roboter mit Daten und Energie zuständig sind, dürfen nicht außer Acht gelassen werden. Denn durch die permanenten dreidimensionalen Bewegungen werden die Leitungen in höchstem Maße beansprucht. Eine besondere Herausforderung für Kabel- und Verbindungshersteller.

Um die auf die Adern wirkenden Kräfte auszugleichen, werden die speziell für den Einsatz in dynamischen Torsionsanwendungen konstruierten Aderverbände beim Leitungsspezialisten Igus mit Dämpfungselementen und Torsionskräfte absorbierendem Vlies aufgebaut.

Kein Aderbruch - kein Maschinenstillstand

Besonders hoch sind die Anforderungen bei den geschirmten Varianten: Damit die auf die Schirmdrähte einwirkenden Kräfte nicht zu groß werden, legt der Motion-Plastics-Spezialist unter und über die Schirme Gleitelemente ein, die zum einen eine Bewegungsfreiheit des Schirmes zur Gesamtverseilung zum andern aber auch zum Außenmantel sicherstellt.

Der Schirmaufbau wird dabei in Umlegung ausgeführt, und in Richtung der Umlegung besonders mit Dämpfungselementen realisiert. Diese ‚weiche‘ Konstruktionsweise gibt der gesamten Leitungskonstruktion die notwendige Bewegungsfreiheit, reduziert Zug- und Stauchkräfte und verhindert einen durch vorzeitigen Aderbruch entstandenen Maschinenstillstand.

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