Langhub-Elektrogreifer LEG

Langhubgreifer für Verpackungen

Flexibel per Roboter verpacken
Der Langhub-Elektrogreifer LEG von Schunk ermöglicht ein effektives Spielehandling.
Mit einem speziell auf die Anforderungen der Verpackungsindustrie zugeschnittenen, elektrisch angetriebenen Greifer zeigt Schunk, dass Leichtbau und Modulariät auch bei der Greiferentwicklung möglich sind. Der LEG kann mit beliebigen Servomotoren ausgestattet werden und umgeht damit alle Probleme mit der Kompatibilität der Steuerungssignale.

Ein Verpackungsdienstleister, der die Produkte verschiedener Hersteller von Unterhaltungs- und Gesellschaftsspielen verpackt, fragte einen Anlagenbauer an, ob man die Verpackung und Palettierung der Spiele von einem Roboter ausführen lassen kann. Um dazu eine geeignete Greiflösung einsetzen zu können, wandte sich der Anlagenbauer an den Greiftechnikspezialisten Schunk. Die Ingenieure nahmen diese Aufgabe zum Anlass, mit dem Langhub-Elektrogreifer LEG ein Greifsystem zu entwickeln, das speziell auf die Anforderungen der Verpackungsindustrie zugeschnitten ist.

Komplexe Anforderungen

Die Handlingaufgabe bestand darin, die Brettspiele in Kartons zu verpacken und diese zu palettieren. Die auf den ersten Blick trivial wirkende Aufgabe brachte eine Reihe komplexer Anforderungen mit sich: Weil die Verpackungen in ganz unterschiedlichen Anordnungen zusammengestellt werden, sollte das Greifsystem einen sehr weiten Greifbereich von null bis 568 Millimeter bei einer maximalen Werkstückmasse von 20 Kilogramm aufweisen. Die Finger sollten asynchron verfahrbar sein, um bei der Palettierung möglichst geringe Spaltmaße zwischen den Kartons einhalten zu können. Somit wird sichergestellt, dass der Greifer die Kartons bei Einstapeln dicht an dicht packen und gezielt auf diejenige Seite öffnet, auf der sich noch kein Karton befindet. Weiterhin sollte die Greifkraft in weiten Grenzen einstellbar sein, damit die Produkte mit geringen Kräften und beschädigungsfrei gegriffen werden können. Weil die Losfertigung zu häufigen Produktwechseln führt, sollte das System sehr flexibeil sein und somit zur Minimierung der Rüstzeiten beitragen.

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Das neu zu entwickelnde Greifsystem musste gleichzeitig auch möglichst leicht sein. Geringere Massen bei gleicher Greifkraft führen zu einer Steigerung der Leistungsdichte, während gleichzeitig durch die Minimierung der Greifermasse höhere Beschleunigungen und Geschwindigkeiten erreicht werden können. Gewichtsoptimierte Greifsysteme führen zu reduzierten Taktzeiten und einer höheren Leistung. Sie ermöglichen im Einzelfall auch den Einsatz kleinerer Aktoren oder Roboter.

Optimierte Strukturen sparen Gewicht

Die Ingenieure von Schunk berücksichtigten neben den technischen Herausforderungen auch diese wirtschaftlichen Überlegungen und konzipierten vor diesem Hintergrund den Langhub-Elektrogreifer. „Wir haben den LEG als modulares System unter den Gesichtspunkten des Systemleichtbaus entwickelt, denn unsere Leichtbaustudien hatten im Vorfeld ergeben, dass in Aluminiumbauteilen noch viele ungenutzte Potenziale zur Gewichtsoptimierung liegen“, erläutert Thomas Conz, der bei Schunk im Branchenmanagement arbeitet und das Entwicklungsprojekt zum LEG geleitet hat. „Um diese Potenziale auszuschöpfen und die Tragstruktur des LEG-Greifsystems zu optimieren, haben wir zunächst mit Software-Hilfe den Kraftfluss ermittelt und daraufhin die tragenden Elemente unter Beachtung der dynamischen Belastungen gestaltet. Dank der optimierten Strukturen und der gezielt eingesetzten Aussparungen konnten wir so die belasteten Komponenten mit minimalem Materialeinsatz optimal an den Kraftfluss anpassen. Im Ergebnis erreicht der LEG bei Betrieb mit einem Servomotor eine Greifkraft bis 1.500 Newton bei lediglich 9,5 Kilogramm Eigenmasse.“

Greifsystem aus dem Baukasten

Bei der Konzeption des LEG-Greifsystems hatten sich die Entwickler zusätzlich das Ziel gesetzt, es so modular wie möglich zu gestalten. Dazu wurde das Greifsystem quasi als Baukasten konzipiert, dessen tragende Seitenwangen in verschiedenen Größen zur Verfügung stehen. Auch die Verbindungselemente sind je nach Antrieb in verschiedenen Breiten verfügbar, und durch die Variation der Führungsschienen und Schlitten kann der Greifer leicht auf ganz unterschiedliche Aufgaben und Belastungen ausgelegt werden. Die Modularität erstreckt sich aber auch auf den Antrieb des Langhubgreifers, denn er kann sowohl mit pneumatischen als auch mit elektrische Antrieben ausgestattet werden. Der Einsatz von servoelektrischen Antrieben macht es möglich, durch die Messung des Motorstroms die auf die Produkte einwirkenden Kräfte zu messen und zu regeln. Bei der Verwendung eines einzelnen Servomotors sind beide Antriebsspindeln miteinander gekuppelt, so dass die Greiferfinger synchron verfahren. Diese Ausstattung mit einem einzelnen Motor hat neben der Massereduktion auch geringere Kosten zur Folge, weil lediglich ein Umrichter benötigt wird. Werden dagegen zwei Motoren eingesetzt, können die Greiferfinger unabhängig voneinander beliebige Positionen im Greifbereich frei anfahren – eine unerlässliche Voraussetzung, um bei Palettierprozessen die Kartons mit minimalen Abständen abzulegen.

Der LEG lässt dem Anwender zudem völlig freie Hand bei der Wahl der Motoren und ermöglicht insbesondere den Einsatz von Servomotoren nahezu beliebiger Hersteller. Das hat den großen Vorteil, dass zum Beispiel ein Roboterhersteller seine eigenen Motoren einsetzen und sowohl Roboter als auch Greifer mit dem gleichen Befehlssatz ansteuern kann. Damit entfallen sämtliche Probleme mit inkompatiblen Steuerungssignalen, und so lässt sich der Greifer praktisch im Plug-and-play beispielsweise als siebte Achse an einem Knickarmroboter einsetzen – und vergrößert dabei auch noch den Arbeitsbereich des Roboters.

An die Grundbacken können wiederum Greifer oder Vakuumgreifer angebaut werden, und die Ausstattung lässt sich auch mit Sensoren oder Bildverarbeitungssystemen ergänzen. Ein Wechselsystem ermöglicht zusätzlich den werkzeuglosen manuellen Wechsel der Finger und sogar den vollautomatischen Austausch der Finger, so dass sich das Greifsystem sehr flexibel an veränderte Aufgaben anpassen lässt. gm

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