Handhabungstechnik Der Nutzen integrierter Sensorik für Roboter und Handling-Systeme

Redakteur: Gerd Kucera

Moderne Sensoren sehen, messen, prüfen, sortieren und beschleunigen die Fertigung. Wie groß der Nutzen für die Automation sein kann, zeigt dieser Überblick über Sensorsysteme für Greifer.

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Moderne Sensoren für Greifsysteme folgen klaren Trends: Sie werden kompakter, verschmelzen immer häufiger mit dem Aktor, lassen sich immer einfacher bedienen und sind zunehmend standardisiert. Lösungsanbieter SCHUNK offeriert innerhalb seines Greiferbaukastens ein umfassendes, standardisiertes Sensorprogramm, das abgestimmt auf die individuellen Anforderungen und Einsatzumgebungen unzählige Möglichkeiten zur Abfrage und Auswertung erschließt. Die nachfolgend genannten Beispiele für Sensoren sind Entwicklungen von SCHUNK.

Blickt man in die noch junge Historie der Greifersensorik, ist die Abfrage des Greiferzustands 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 in Greifsystemen Vibrationen, Staub und Wasser spielend stand. Mit Hilfe einer Oszillatorspule erzeugen sie ein hochfrequentes, magnetisches Wechselfeld. Sobald ein metallenes Objekt in dieses Feld eintritt, entzieht es dem Magnetfeld Energie. Dadurch verkleinert sich die Schwingungsamplitude, die Änderung wird erkannt und der Sensor schaltet berührungslos.

Moderne Magnetschalter, wie der MMS, gehen noch einen Schritt weiter: Sie lassen sich komplett in den Greifer integrieren und fragen im Innern die Position des Kolbens ab. Sowohl induktive Näherungsschalter als auch Magnetschalter sind inzwischen für Greifer weit verbreitet.

Je nach Umgebung und Anwendung können die Kabel solcher Sensoren allerdings auch zu einem K.O.-Kriterium werden. So erweist sich beispielsweise bei modernen, hochdynamischen Bearbeitungszentren die Kabelführung mehr und mehr als Problem.

Kabellose Funksensorik hat interessante Vorteile

Kabelstörungen gelten als eine der häufigsten Ursachen für Anlagenstörungen. Die Fehlersuche ist aufwändig und zeitintensiv.

Für Bearbeitungszentren, Dreh- oder Schleifmaschinen sowie für beengte Handhabungsapplikationen empfiehlt sich daher der Einsatz einer kabellosen Funk-Sensorik. Bei Systemen, wie dem RSS, 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 mechanischen Hürden. Sie lassen sich schnell und einfach in Betrieb nehmen, schließen Kabelschäden aus und erhöhen die Prozesssicherheit der gesamten Anlage.

Positionssensoren für widrige Bedingungen

Auch unter 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. In solchen Fällen oder wenn zum Schutz vor Explosionen keine elektrischen Bauteile zulässig sind, ermöglicht das fluidisches Abfragesystem PA3 eine präzise und zuverlässige Aussage über die aktuelle Greiferposition bzw. 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.

Auch bei miniaturisierten Greifmodulen ist die Positionsabfrage mit herkömmlichen Sensoren kaum möglich. Für Abhilfe sorgen dann entweder Kamerasysteme oder optische Sensoren, wie etwa die des optischen Sensorsystems ONS. Sie senden über einen Lichtwellenleiter optische Signale aus und erkennen anhand des reflektierten Lichts den Abstand zur Reflexionsfläche und die Positionen der Greiferbacken.

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