Sensoren in der Greiftechnik

Zusatznutzen greifen

Sensoren erweitern die Potenziale von Greifsystemen
In der SDH-2 von Schunk sorgen taktile Sensoren für einen feinfühligen und zugleich sicheren Griff.
Die aktuelle Entwicklung zeigt, dass Sensoren bei Handhabungssystemen zunehmend zum Standard gehören. Sie eröffnen mit vergleichsweise niedrigen Investitionen viele Möglichkeiten, um Fertigungs- und Montageprozesse zu verkürzen und sie noch flexibler und prozesssicherer zu machen.

Moderne Sensoren verwandeln Greifer in intelligente Helfer, die zugleich messen, prüfen, sortieren und den gesamten Prozess beschleunigen. Das Effizienzpotenziale ist groß. Der Trend ist klar: Sensoren für Greifsysteme werden kompakter, verschmelzen immer häufiger mit dem Aktor, lassen sich zunehmend einfacher bedienen und sind mehr und mehr standardisiert. Schunk in Lauffen bietet innerhalb seines Greiferbaukastens ein umfassendes Sensorprogramm, das abgestimmt auf individuelle Anforderungen und Einsatzumgebungen viele Möglichkeiten zur Abfrage und Auswertung erschließt.

Abfrage der Greiferposition

Die Abfrage des Greiferzustands ist die wohl grundlegendste Funktion. Dabei sind zwei Zustände entscheidend: offen und geschlossen. Heute wird diese Abfrage mehr und mehr zum Standard. Aus fehleranfälligen Sensorlösungen von einst sind mittlerweile ausgereifte und prozesssicher arbeitende Sensoren geworden. So halten moderne induktive Näherungsschalter Vibrationen, Staub und Wasser aus. Mit Hilfe einer Oszillatorspule erzeugen sie ein hochfrequentes, magnetisches Wechselfeld. Sobald ein metallenes Objekt eintritt, entzieht es dem Magnetfeld Energie. Dadurch verkleinert sich die Schwingungsamplitude, die Änderung wird erkannt, und der Sensor schaltet berührungslos. Moderne Magnetschalter, etwa der MMS von Schunk, gehen noch einen Schritt weiter: Sie lassen sich komplett in den Greifer integrieren und fragen im Innern die Position des Kolbens ab.

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Keine Kabel, keine Störung

Je nach Umgebung und Anwendung können die Kabel solcher Sensoren allerdings auch zum Problem werden, etwa bei modernen, hochdynamischen Bearbeitungszentren. Kabelstörungen gelten als eine der häufigsten Ursachen für Anlagenstörungen, und die Fehlersuche ist aufwändig und zeitintensiv. Hier empfiehlt sich der Einsatz einer kabellosen Funk-Sensorik.

Bei Systemen wie dem RSS von Schunk überwachen Sensoren den Hub der Greiferbacken und melden den Zustand an einen Sender. Dieser übermittelt die Information per Funk an einen Empfänger, der mit der Steuerung verbunden ist. Statt umfangreicher Abdichtungen, Kabelpanzerungen, Zugentlastungen und beschränkt haltbarer Schleifringe für Rotationsachsen umgehen Funk-Sensoren sämtliche mechanische Hürden. Sie lassen sich schnell und einfach in Betrieb nehmen, verhindern Kabelschäden und erhöhen die Prozesssicherheit der Anlage.

Bei widrigen Bedingungen stoßen induktive Näherungsschalter und Magnetschalter an Grenzen. So sind konventionelle Sensorsysteme bei hohen Temperaturen, aggressiven Flüssigkeiten, extremen Mengen heißer Späne oder Kühlschmiermittel schnell überfordert.

Anspruchsvolle Umgebungen

In solchen Fällen oder wenn zum Schutz vor Explosionen keine elektrischen Bauteile zulässig sind, ermöglicht das fluidische Abfragesystem PA3 eine präzise und zuverlässige Aussage über die aktuelle Greiferposition oder den Prozessstatus. Der Aktor wird dafür lediglich mit zwei zusätzlichen Pneumatikanschlüssen ausgestattet. Über eine einzige zusätzliche pneumatische Messleitung und ein UND-Ventil wird die Information „offen“, „gegriffen“ oder „geschlossen“ an die Steuerung zurückgeführt. Dies geschieht komplett ohne elektrische Sensoren oder zusätzliche Kabel.

Einen Schritt weiter gehen Sensoren, die zusätzlich zur Greiferposition auch eine Aussage über das gegriffene Teil ermöglichen. So lässt sich beim universell einsetzbaren, programmierbaren Magnetschalter MMS 22-PI1 der Ausschaltpunkt individuell definieren. Eine einstellbare Hysterese ermöglicht auch bei kleinen Hüben eine sichere Positionsabfrage und lässt den Greifer unterschiedlich große Werkstücke unterscheiden. Weil moderne Magnetschalter individuell programmierbar sind, ersetzen sie viele konventionelle Varianten. Mit einem Teachwerkzeug lässt sich der Schaltpunkt schnell programmieren. So sparen Anwender bis zu 90 Prozent der Einrichtzeit. Noch feiner arbeiten flexible Positionssensoren (FPS), die zwischen drei und fünf unabhängige Schaltpunkte ermöglichen. Sie ermitteln die Position der Greiferbacken und geben digital aus, in welchem von fünf vordefinierten Positionsbereichen sich die Backen befinden.

Königsklasse: Taktile Sensoren

Taktile Sensoren gelten als Königsklasse moderner Sensoren in der Handhabung. Mit ihnen lässt sich ortsaufgelöst sowohl Greifkraft als auch Greiffläche abfragen. So ist es möglich, Objekte zu identifizieren, um sie zugleich feinfühlig zu greifen. Auch fragile Teile mit unterschiedlichen Geometrien lassen sich mit taktilen Sensoren zuverlässig handhaben. Zudem ist es möglich, wechselnde Objekte zu positionieren und beispielsweise anschließend zu fügen. Taktile Sensoren werden künftig auch in der Servicerobotik eine große Rolle spielen, den sie machen Greifhände zu feinfühligen Helfern, die auch in komplexen und ungeordneten Umgebungen wirkungsvoll eingesetzt werden können. pb

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