Es ist eine bemerkenswerte Zukunftsplattform, die der Technologieführer aus Lauffen am Neckar jetzt vorstellt: unterschiedliche Greifmodi für ein und denselben Greifer für unterschiedliche Handhabungsaufgaben. Anwender können diese Greifprinzipien beliebig je nach spezifischem Bedarf parametrieren. Herzstück der Greifmodi ist eine neue Elektronik- und Softwareplattform, die SCHUNK stetig weiterentwickelt; auf Basis von Felderfahrungen werden bestehende Greifmethoden verbessert und weitere Möglichkeiten entwickelt. So profitieren auch Kunden, die Greifer derzeitiger Generationen verwenden, von künftigen Anpassungen und Software-Updates. SCHUNK schöpft damit das Potenzial von Software in Automatisierungskomponenten hinsichtlich Flexibilität, Anpassungsfähigkeit und letztlich Nachhaltigkeit optimal aus und macht seine Greifer dadurch zukunftsfähig.
SCHUNK hat 2022 die beiden Greiferbaureihen EGU und EGK gelauncht. Der elektrische Universalgreifer EGU eignet sich besonders für das flexible Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen und punktet als zuverlässiger Allrounder bei sämtlichen Handhabungsaufgaben. Der Kleinteilegreifer EGK unterdessen ist für die Handhabung filigraner und bruchempfindlicher Werkstücke konzipiert und für anspruchsvolle und variantenreiche Aufgaben in der Laborindustrie oder der Elektronikfertigung ausgelegt. Zusammen mit diesen beiden Baureihen hat SCHUNK eine Software- und Elektronikplattform entwickelt – beide Greifer teilen sich die gleiche Elektronik und eine gemeinsame Software. Hier profitiert zum Beispiel ein Anwender, der beide Greifer einsetzt, von einer durchgängigen Inbetriebnahme und Programmierung beider Greifertypen. Das spart Zeit, da sich der Bediener nicht mehr mit der Ansteuerung des neuen Greifers beschäftigen muss. Mit diesem baureihenübergreifenden und einheitlichen Funktionskonzept erhalten Kunden einen deutlichen Mehrwert.
Mit der neuen Softwareplattform hat SCHUNK zunächst drei verschiedene Greifmodi angelegt: BasicGrip, SoftGrip und StrongGrip. Diese unterschiedlichen Greifmethoden eröffnen Anwendern eine neue Dimension zur differenzierten, applikationsangepassten Handhabung unterschiedlicher Teile. Der bisher übliche „Normalmodus“ BasicGrip ist ein Greifverfahren mit zeitoptimiertem Prozessablauf – das heißt, der Greifvorgang geht schnellstmöglich vonstatten und erzielt viel Durchsatz. Dieser Modus ist sowohl zum EGU als auch zum EGK kompatibel. Der Motor wird permanent bestromt, und der Griff wird permanent durch den Motor nachgeregelt, was vor allem für die Verlusterkennung des Werkstücks wichtig ist. Im BasicGrip-Modus wird mit 50 bis 100 Prozent der Nenngreifkraft gegriffen. Abhängig von der eingestellten Greifkraft ändert sich die Greifgeschwindigkeit automatisch durch den Greifer selbst.
Allerdings tritt hier während des Greifvorgangs – im Millisekundenbereich – ein Kraftimpuls auf, der bei empfindlichen Bauteilen nachteilig ist und zu Schäden führen kann. Dies ist beispielweise in der Elektronikindustrie beim Handling empfindlicher Elektronikbauteile aus einer Bestückungsmaschine besonders relevant: Während des beim Greifen kurzzeitig entstehenden Kraftpeaks wirkt eine zu hohe Greifkraft auf das Bauteil, wodurch sich Leiterplatten verbiegen, feine Haarrisse entstehen oder gar einzelne Leiterbahnen brechen können. Ähnlich sensible Szenarien sind im Laborbereich denkbar: Wirkt während des Kraftpeaks zu viel Greifkraft auf ein Reagenzglas oder ein anderes empfindliches Medium mit heiklem Inhalt, kann es zu Rissen oder gar zum Bersten mit unabsehbaren Folgen durch Kontamination kommen. Um diese applikationsspezifischen Besonderheiten zu berücksichtigen, hat SCHUNK die Greifmodi differenziert.
Für die Handhabung empfindlicher, fragiler oder bruchempfindlicher Werkstücke, beispielsweise Elektroniken, Gläser oder Keramiken, eignet sich der Greifmodus SoftGrip. Durch die insgesamt geringere Greifgeschwindigkeit werden die Kraftpeaks nahezu eliminiert. Kunden können mit Maximalgeschwindigkeit bis auf wenige Zehntelmillimeter vor das Werkstück vorpositionieren und dann den Greifbefehl absetzen; die Vorpositionierung kompensiert ein gewisses Maß an Zykluszeit und ist für alle Greifprinzipien relevant. Auch im SoftGrip-Modus wird der Griff permanent durch den Motor nachgeregelt. Diese Methode funktioniert im Nenngreifkraftbereich von 50 bis 100 Prozent und steht für den Kleinteilegreifer EGK zur Verfügung, der bei fragilen Handhabungsszenarien im Einsatz ist.
Bei der industriellen Handhabung schwerer, robuster und unempfindlicher Bauteile ist der Universalgreifer EGU im Einsatz – beispielsweise in der automatisierten Maschinenbeladung. Hier wird oft viel Greifkraft benötigt. Der Greiftechnikexperte hat für diese Einsatzszenarien den Modus StrongGrip entwickelt, der mehr Kraft aus dem Greifer holt, als auf den ersten Blick drinsteckt. Diese Besonderheit basiert auf einem speziellen konstruktiven Kniff: Im Greifer spielen ein bürstenloser Gleichstrommotor, eine Magnetfeldbremse, ein Gebersystem an der zentralen Hauptwelle zur Positionserfassung und ein Stirnradgetriebe zusammen. Die SCHUNK-Konstrukteure haben nun zwischen dem oberen Stirnrad und dem Abtriebsritzel eine elastische Klauenkupplung eingefügt. Mit diesem Element werden die Greifkrafterhaltung und zugleich die StrongGrip-Funktion realisiert. Für den Greifvorgang wird der Motor zunächst kurzzeitig überstromt, und das Werkstück wird gegriffen; aus dem relativ hohen Energieeintrag wird eine höhere Greifkraft aufgebaut, die über der Nenngreifkraft liegt. Nach diesem Greifvorgang setzt die Bremse ein und friert die elastische Verformung im Klauenelement ein. Nun wird der Motor abgeschaltet, um ihn thermisch nicht zu überlasten, gleichzeitig ist die hohe Greifkraft nahezu ohne Verlust im System gespeichert.
Dank des Elastomermoduls ist es möglich, mehr Kraft aus dem Greifsystem herauszuholen, als eigentlich gemäß Nennleistung möglich wäre. Durch die Motorabschaltung wird nach dem Greifen keine externe Energie mehr benötigt, dennoch wirkt eine hohe Greifkraft und ermöglicht die Handhabung schwerer Werkstücke. Das Einfallen der Motorbremse ist zeitlich einstellbar, muss allerdings nach spätestens zwei Sekunden erfolgen, um den Motor nicht thermisch zu überlasten. Im StrongGrip-Modus kann die maximale Greifkraft abgerufen werden. Die Greifgeschwindigkeit bleibt während des Vorgangs konstant. Freilich kann der dauerhafte Betrieb im StrongGrip-Modus zu höherem Verschleiß der mechanischen Komponenten führen. Ebenfalls zu beachten ist, dass in diesem Kraftmodus eine Pause zwischen zwei Greifzyklen nötig ist; zum Beispiel ist bei einem Greifzyklus mit maximaler Greifkraft und einer Nachgreifzeit von zwei Sekunden bei einer Umgebungstemperatur von 25 Grad Celsius eine Pause von zehn Sekunden empfehlenswert.
Die neuen Produkte EGU und EGK wurden Ende 2022 eingeführt und hatten bereits zur Verkaufsfreigabe umfangreiche Dauerläufe und Langzeittests absolviert. Darüber hinaus hat SCHUNK aus weiteren, nachfolgenden Untersuchungen im praktischen Dauerbetrieb neue Erkenntnisse gewinnen und die Systemgrenzen noch weiter ausloten können. So kann mit Softwareanpassungen die bestehende Hardware hinsichtlich der Leistung „nachziehen“. Durch das Software-Release können die erreichbaren Greifkräfte im StrongGrip-Modus beim EGU sogar noch einmal angehoben werden – von bisher maximal 150 Prozent auf jetzt 200 Prozent der Nennkraft – außer beim Modell EGU 70. Mit einer Verdoppelung der Greifkraft profitieren Anwender von einem echten Performance-Boost.
Die softwareseitige Nutzung aller Potenziale bringt Anwendern die volle Flexibilität für verschiedene Handhabungsaufgaben – mit ein und demselben Greifer. „Der StrongGrip-Modus ist jederzeit abrufbar“, erläutert Benjamin Schell, Produktmanager bei SCHUNK. „Der Anwender kann bestimmen, dass nach dem Greifen im BasicGrip-Mode die Bremse einfällt und die Motorbestromung gestoppt wird. Das hat den Vorteil, dass der Greifer sich nun in einer Art Eco-Mode befindet, weil die Leistungsaufnahme deutlich reduziert wird“, führt der Produktmanager weiter aus. Diese Besonderheit – hohe Greifkraft bei unbestromtem Motor – ist eine einmalige Funktion und unterstützt Anlagenbetreiber bei der Realisierung von energiesparenden Abläufen.
Neben der durch die Greifmodi neu gewonnenen Flexibilität sind die gängigen Kommunikationsschnittstellen – darunter etwa PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT und IO-Link – und ein durchgängiges Ansteuerungsprotokoll für den Datenaustausch Pluspunkte für den Anwender. „Egal, welches Interface eingesetzt wird, die Bedienung ist immer gleich“, erläutert Benjamin Schell weiter. „Auch bei der Implementierung eines anderen Greifers findet sich der Anwender immer zurecht. Künftig werden alle mechatronischen Greifer von SCHUNK auf dieser neuen Softwareplattform aufsetzen – das macht die Kundenanlagen zukunftsfähig, durchgängig, nachhaltig und leistungsstark.“ In die Weiterentwicklung der Softwareplattform fließen Kundenanforderungen und Marktfeedback ein, versichert SCHUNK.
