Smart Gripping

Greifer, übernehmen Sie!

Smart Gripping. Intelligente Schunk-Greifer ermöglichen autonome Handhabung: Sie übernehmen Handling, Condition-Monitoring und Teile des Prozessmanagements. Die ermittelten Informationen können für Analysen an übergeordnete Systeme und Cloudlösungen übertragen werden.

Der Schunk EGL Profinet ermöglicht, wie hier beim Leiterplattenhandling, hochflexible Prozesse und eine Prozessüberwachung in Echtzeit. (Bild: Schunk)

Die industrielle Handhabung steht vor einem grundlegenden Wandel: Während der Fokus bei konventionellen Handlinglösungen bislang primär auf der Prozessstabilität und Wirtschaftlichkeit einzelner Operationen lag, sollen moderne Applikationen immer häufiger eine Flexibilisierung der Prozesskette ermöglichen und zugleich detaillierte Prozessdaten bereitstellen. Konkret heißt das: Der Greifer selbst erkennt ohne zusätzliche externe Sensorik ein fehlerhaftes Bauteil und entscheidet, ob das Teil aus dem Prozess auszuschleusen ist. Wird ein Bauteil vor und nach einem Prozessschritt gegriffen, so analysiert die Leitebene im Falle einer Häufung von NIO-Teilen automatisch, ob der Fehler von vornherein vorlag oder ob beispielsweise Prozessveränderungen in der vorgelagerten Station zu einer Beschädigung des Bauteils geführt haben. Darüber hinaus werden Lernalgorithmen die Greifer von morgen dazu befähigen, den Prozess autonom zu optimieren.

Wie dies gelingen kann, zeigt Schunk in einer Demonstrationsanwendung am Beispiel eines Hochgeschwindigkeits-Nutzentrennsystems des Tochterunternehmens Schunk Electronic Solutions. Diese Anlagen trennen kleinere elektronische Leiterplatten aus einer Trägerplatte, dem sogenannten Nutzen. Nach der Trennung werden die „freien“ Leiterplatten gegriffen und über ein Achssystem an ihrem Bestimmungsort, beispielsweise einem Ladungsträger, abgelegt. Vor dem Ablegen werden die Bauteile in der Regel noch vermessen und ihre Qualität wird geprüft. Für diesen Handhabungsschritt setzt Schunk nun einen intelligenten Greifer ein, der durch integrierte Sensorik/Funktionen die Vermessung und Qualitätsprüfung der Bauteile während des Greifvorgangs übernimmt.

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Daten zur Prozessoptimierung
Die gemessenen Daten und daraus abgeleiteten Informationen leitet er zur weiteren Prozessteuerung an die Anlagen-Zellsteuerung weiter. Neben der Zellsteuerung stellt der Greifer die Daten auch einem Analyse-Tool auf der SAP-Cloud Hana zur Verfügung. Dort werden kontinuierlich alle für eine Prozessoptimierung relevanten Daten gesammelt. Die SAP-Hana-Plattform ermöglicht dem Betreiber der Anlage ein Real-Time Condition Monitoring auf beliebigen Endgeräten wie Bildschirmen oder Smartphones. Jeder Greifvorgang ist live mitzuverfolgen, die Ergebnisse statistisch auszuwerten, zu visualisieren und Aktionen wie Prozessoptimierungen ab- und einzuleiten.

Der EGL Profinet ist der weltweit erste Greifer mit zertifizierter Profinet-Schnittstelle und integrierter Elektronik. (Bild: Schunk)

Hochvernetztes Handling
Mit dem Konzept des Smart Grippings erweitert Schunk die vorhandenen Möglichkeiten der Zellen um den Aspekt des funktionsintegrierten, hochvernetzten Handlings. Schlüsselkomponente ist der smarte Schunk-EGL-Profinet-Parallelgreifer. Seine zertifizierte Profinet-Schnittstelle und integrierte Elektronik schafft optimale Voraussetzungen für solche Anwendungen. Mit variablem Hub und einer variablen Greifkraft zwischen 50 und 600 Newton deckt der Greifer ein breites Teilespektrum ab. Beim Smart Gripping nutzt er seine exponierte Position unmittelbar am Teil.

Durch integrierte Sensorik erfasst er Daten des Bauteils wie die Größe und dessen Elastizität. Diese Daten werden im Greifer verarbeitet und es wird somit möglich, Bauteile zu identifizieren, Beschädigungen zu erkennen und eine Gut/Schlecht-Entscheidung zu treffen. Nach der Verarbeitung können sowohl die ermittelten Informationen wie auch die Messdaten über die Profinet-Schnittstelle an die Anlagensteuerung zur Prozessregelung übertragen werden. Zusätzlich ist es möglich, die Daten über eine Gateway-Funktionalität an ERP-Systeme oder Cloud-Plattformen weiterzuleiten. Diese wiederum können auf dem unternehmenseigenen Server oder extern liegen. Die aufbereiteten Informationen stehen über ein gesichertes Webportal weltweit auf beliebigen, auch mobilen, Endgeräten zur Prozessoptimierung bereit. Zur Visualisierung und effizienten Nutzung haben Schunk und SAP ein digitales Online-Cockpit entwickelt, das drei zentrale Funktionen ermöglicht.

Monitoring und Analyse
Zunächst lässt sich im Real-Time Process and Part Monitoring jeder Greifvorgang live mitverfolgen; hierzu werden die Prozessdaten anschaulich visualisiert. Abrufbar sind sämtliche Informationen zum einzelnen Greifvorgang, also Position der Greiferfinger, Greifkraft sowie daraus abgeleitet Informationen zum gegriffenen Teil. Anhand der Auswertung lässt sich auf Anhieb erkennen, ob ein Bauteil zu groß, zu klein oder beschädigt war. In der zweiten Funktion, dem Statistical Process and Condition Monitoring, erfolgt eine Auswertung, wie viele IO-/NIO-Bauteile über einen längeren Zeitraum angefallen sind und welche Fehlerursachen vorliegen. Im dritten Funktionsbereich, Data Analytics, werden die gesammelten Daten in Wissen transformiert. Das System analysiert die Daten und empfiehlt dem Anlagenbetreiber gezielt bestimmte Aktionen oder führt diese sogar selbst aus. Wird beispielsweise festgestellt, dass die Fehlerhäufigkeit auf einer bestimmten Position zunimmt, empfiehlt das Tool, die entsprechende Position zu überprüfen. Darüber hinaus können die Lieferanten der Rohteile über die Fehler informiert und automatisch eine Nachbestellung oder ein Regressanspruch auslöst werden.

Beim Schunk EGL handelt es sich nicht um ein individuell konstruiertes Greifsystem mit externen Sensoren, sondern um ein smartes Standardgreifmodul mit serienmäßig integrierten Funktionen. Durch die Weiterleitung der Prozessinformationen des EGL an die Zellsteuerung entstehen enorme Vorteile. Die integrierte Qualitätskontrolle und die automatische Ausschleusung von Schlechtteilen verhindert, dass defekte Leiterplatten in den nachfolgenden Prozessschritten mit hohen Kosten weiterveredelt werden. Zugleich entfallen kostspielige Messsysteme und Auswertungseinheiten sowie deren Anbindung und Konfiguration. as

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