Mit Kleinstantrieben feinfühlig zugreifen

Ähnlich wie die menschliche Hand müssen auch mechanische „Pick-and-Place“-Greifer eine große Bandbreite an Formen und Gewichten sicher handhaben. Nun erschließen kraftvolle und dynamische Kleinstantriebe von Faulhaber in Verbindung mit flexibler Ansteuerung und anwendungsangepasster Getriebeabstufung neue Möglichkeiten bei der Flexibilität von Greifern.

Ähnlich wie die menschliche Hand müssen auch mechanische „Pick-and-Place“-Greifer
eine große Bandbreite an Formen und Gewichten sicher handhaben. Während die
Hand vom zentnerschweren Sack bis zum milligrammleichten Uhrenzahnrädchen
eine riesige Bandbreite an Lasten abdeckt, ist das bei automatisierten Lösungen bisher ein Wunschtraum. Feinfühlig und präzise, zuverlässig und langlebig, je nach Greifkonzept konnte man bisher nur einzelne Aspekte optimieren ohne andere Eigenschaften zu beeinträchtigen. Nun erschließen kraftvolle und dynamische Kleinstantriebe in Verbindung mit flexibler
Ansteuerung und anwendungsangepasster Getriebeabstufung neue Möglichkeiten
bei der Flexibilität von Greifern, die sich für unterschiedlichste Anwendungen eignen, vom schweren Paket bis hin zum empfindlichen Schlüsselrohling oder Reagenzglas im Labor.

Zupacken, Anheben, Zuordnen und Absetzen sind für den Menschen monotone Arbeiten, die sich aber gut automatisieren lassen. Die wichtigste Komponente dabei sind die Greifer, also die „Schnittstelle“ vom Gegenstand, der erfasst werden soll, zum vordefinierten Wunsch das Teil an eine bestimmte Stelle zu befördern. Gerade in der Laborautomation sind momentan durch die
millionenfach geforderten Coronatests automatisierte „Pick-and-Place“-Lösungen bei der Probenanalysen unverzichtbar. Die erforderliche Testkapazität kann nur durch eine kleine Bauweise, zuverlässige Funktion und möglichst wartungsfreien Dauerbetrieb erzielt werden. Hier haben sich kleine, bürstenlose Elektromotoren wie der BX4 von Faulhaber bewährt.

Elektroantrieb statt Druckluft bietet Mehrwert Für automatische Laboranalysen bietet ein voll elektrischer Antrieb einen deutlichen Mehrwert gegenüber herkömmlichen Systemen zum Beispiel mit Druckluftgreifern. Statt einer zusätzlichen Druckluftversorgung mit Schläuchen, Fitting, Filtern und so weiter. für den Greifer kann ein Elektroantrieb einfach über die vorhandene Stromzufuhr mit Kabel und Steckern versorgt werden. Da die hochentwickelten Testgeräte alle mit integrierten Rechnern für die Analyse und Steuerung ausgestattet sind, werden die Motorcontroller einfach in die Analyseumgebung eingebunden. Im Gegensatz zu Pneumatik-Zylindern können Elektromotoren zudem selbst Daten rückmelden, entweder über eingebaute Sensoren wie Encoder beziehungsweise Hallgeber oder über den gerade anliegenden Arbeitsstrom, der ein Maß für die Kraftentwicklung an der Welle liefert. Die Elektroantriebe und ihre Sensoren bauen kompakt und erfüllen die hygienischen Ansprüche in der Laborumgebung. Dadurch lassen sie sich beispielsweise in Geräte zur Coronatestauswertung ebenso integrieren wie in solche zum Fräsen von Massenprodukten wie Autoschlüsseln.

Produktmanager Maik Decker von der badischen Zimmer Group erklärt: „Bis heute wird ein Großteil der Greifer in der Industrie pneumatisch, also mit Druckluft betrieben. Diese Technik ist allerdings für hygienische Umgebungen, wie sie in Laboren, in der Medizin oder in der pharma- und
medizintechnischen Industrie gefordert sind, nicht geeignet. Deswegen werden dort Greifer mit Elektroantrieb verwendet.“

Greiferserie GEP2000 kann je nach Ausführung nicht nur bis zu fünf Kilogramm schwere Komponenten greifen, sondern durch den sehr dynamischen bürstenlosen Motor BX4 (Bild 2) auch sehr feinfühlig filigrane Teile wie zerbrechliche Reagenz- und Proberöhrchen umsetzen (Bild 3).

„Zu den Vorteilen des elektrischen Antriebs gehört, dass sich die Greifkraft jederzeit an verschiedene Objekte anpasst,“ führt Volker Kimmig, Teamleiter Software bei der Zimmer Group dazu aus. „Mit einer entsprechenden Steuerung kann der Greifer so im laufenden Betrieb zwischen zwei unterschiedlichen Teilen wechseln.“

Die Greifer sind also flexibel einsetzbar. Aus diesem Grund geht nicht nur in der Laborautomation der Trend zum elektrischen Antrieb, sondern auch in anderen Branchen wie der Automobilindustrie. In beiden Branchen sind zusätzlich hohe Durchsätze rund um die Uhr bei kurzen Zykluszeiten gefragt, um die erforderlichen Stückzahlen zu erreichen.

Durch den praktisch verschleißfreien bürstenlosen Antrieb in vierpoliger Ausführung ist ein zuverlässiger Betrieb über eine hohe Zyklenzahl sichergestellt.

Auch bei einem Stromausfall bleibt die Greifkraft und die jeweilige
Position erhalten. (Urheber: Zimmer