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ServicerobotikRoboter bringen Nachschub

Flexible Verkettung von Lager, Werkzeugmaschine und Montageplatz. Der automatisierte Teiletransport in der Industrie gehört zu den Hauptwachstumsfeldern der Servicerobotik. Wo heute noch mühsam Werkstücke und Bauteile von Hand umgesetzt und per Rollwagen an Maschinen oder Montageplätze verbracht werden, sollen Serviceroboter künftig rund um die Uhr flexibel, rückverfolgbar und hocheffizient für Nachschub sorgen.

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Servicerobotik: Roboter bringen Nachschub

Die Entwicklungsgeschwindigkeit bei Servicerobotiklösungen für die Intralogistik hat deutlich an Dynamik gewonnen. Wo vor wenigen Jahren fast ausschließlich prototypische Ansätze existierten, gibt es heute bereits eine ganze Reihe standardisierter Manipulatoren, mobiler Plattformen und Sensoren, die ihre Praxistauglichkeit längst unter Beweis stellen. So automatisiert Thyssenkrupp Industrial Solutions bereits seit mehreren Jahren Zementprüflabore mit dem Polab Shuttle. Mithilfe eines schienengeführten Transportsystems von Servus Robotics und geschickt agierenden Schunk-Leichtbauarmen verkettet die Polab-Laborautomation in variabler Abfolge rund um die Uhr Probenvorbereitungsmaschinen und Analysatoren. Insgesamt sechs Prüflabore in Deutschland, Frankreich und Thailand wurden zwischenzeitlich erfolgreich mit dem System ausgestattet, was dessen Serientauglichkeit eindrucksvoll unter Beweis stellt.

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Mobile Manipulatoren zur Be- und Entladung
Dass dieses Konzept der flexiblen Verkettung auch in industriellen Fertigungs- und Montageprozessen genutzt werden kann, zeigt eine Kooperation zwischen dem Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk, dem Spezialisten für Transportroboter Servus Robotics und dem Spezialisten für Machine-Vision-Systeme Isra Vision. Es verbindet anspruchsvolles Bin-Picking, Teile- und Ladungsträgermanipulation sowie Logistik zu einer vielseitig einsetzbaren Gesamtlösung. Als zentrale Handhabungskomponente dient der gleichermaßen wendige wie kraftvolle Powerball Lightweight Arm LWA 4P von Schunk, der mit einem Eigenmasse/Traglast-Verhältnis von 2:1 einer der leistungsdichtesten Leichtbauarme der Welt ist. Bei einem Eigengewicht von zwölf Kilogramm kann er Lasten bis sechs Kilogramm dynamisch handhaben. Dabei deckt er einen Greifradius von über 700 Millimeter ab. Weil das vordere Ende, also quasi das Handgelenk, kompakt baut, lässt sich der Arm auch in engen Räumen geschickt bewegen. Seine exzellente Wiederholgenauigkeit von 0,06 Millimeter sorgt für eine hohe Prozessstabilität. Zudem verhindert eine ausgeklügelte Konstruktion, dass es zu riskanten Quetsch- und Scherbewegungen kommt. Einzigartig für Leichtbauarme ist die 24-Volt-DC-Versorgung, mit der es möglich ist, den Powerball Lightweight Arm auch unabhängig vom Stromnetz ortsveränderlich oder sogar komplett mobil per Akku zu betreiben. Konsequenter Leichtbau und Torquemotoren der neuesten Generation drücken den Energiehunger des Powerball Lightweight Arms auf durchschnittlich 80 Watt.

Das eigentliche Teilehandling wiederum erfolgt komplett pneumatikfrei mithilfe des vielseitigen servoelektrisch angetriebenen Parallelgreifers PG-plus 70 von Schunk, der exklusiv in Kombination mit Schunk-Leichtbauarmen angeboten wird. Dabei handelt es sich um einen intelligenten und zugleich preisattraktiven Alleskönner, der im Wechsel unterschiedlichste Teile bis zu einem Gewicht von einem Kilogramm handhaben kann. Mit einer variablen Greifkraft zwischen 30 und 200 Newton, einem Maximalhub von 30 Millimeter pro Finger, einer frei programmierbaren Schließgeschwindigkeit und einem bemerkenswerten Kraft-Masse-Verhältnis ist er ein Spezialist für industrielle Anwendungen, bei denen es auf Vielseitigkeit und dosierte Kräfte ankommt. Um die Taktzeit zu verkürzen, können seine Finger im laufenden Handhabungsprozess jeweils vorpositioniert werden. Wie beim Leichtbauarm ist auch bei dem Servogreifer die komplette Steuerungs- und Leistungselektronik platzsparend im Inneren verbaut, so dass er dezentral gesteuerte und sogar mobile Einsätze ermöglicht. Sollte es zu einem Stromausfall kommen, sorgt eine elektrisch aktivierte Bremse für eine stabile Greifposition.

Zuverlässige Teileerkennung
Für den intelligenten Griff in die Kiste nutzt die Anlage die 3D-Robot-Vision-Lösung Shapescan3D von Isra Vision, dessen Sensor stationär über dem Behälter platziert wird. Ein auf Mehrlinienprojektion basierender stereoskopischer Ansatz ermittelt zuverlässig die Lage und die Orientierung der Objekte im dreidimensionalen Raum. Das System ist einfach und intuitiv zu programmieren. Es gewährleistet eine hohe Verlässlichkeit bei der Teileerkennung und kann beliebige Objektformen detektieren, die sich einfach per CAD-Modell laden lassen. Einzige Voraussetzung ist die Sortenreinheit der Teile. Die automatische Kalibrierung und die integrierte Kollisionsüberprüfung erhöhen darüber hinaus die Prozessstabilität. Für die Teileentnahme aus Transportboxen in Standardgröße genügt ein Scanvorgang von weniger als zwei Sekunden, bevor der Leichtbauarm präzise die ermittelte Greifposition anfährt.

Dezentral gesteuertes Transportsystem
Den eigentlichen Teiletransport wiederum übernehmen autonome Transportroboter von Servus Robotics, die mit Leichtbauarmen von Schunk bestückt sind und unabhängig voneinander über ein Schienensystem just-in-time die einzelnen Stationen anfahren. Die an der Station benötigten Prozessdaten werden vom jeweiligen Servus ARC (autonomous robotic carrier) direkt an die Station übermittelt und bei Abholung automatisch mit den Qualitätsdaten aktualisiert. Da das komplette System leicht skalierbar ist, kann es schnell und einfach an unterschiedliche Produktionsprozesse angepasst werden. Mit ihm lässt sich der gesamte innerbetriebliche Materialfluss vom Wareneingang über ein automatisches Lager, Produktion, Montage und Kommissionierung bis hin zum Warenausgang abbilden. Über Hebesysteme sind sogar mehrstöckige Lösungen realisierbar. Damit bietet es optimale Voraussetzungen, um innerbetriebliche Transporte, Supermarktstrategien und Kanban-Systeme flexibel und effizient zu automatisieren.

Halle A5, Stand 502

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