Gimatic wurde im Jahr 1985 von drei Gesellschaftern gegründet, die eine dynamische Gesellschaft ins Leben gerufen haben und dabei die Entwicklungen des Marktes sowie die Bedürfnisse ihrer Kunden im Auge hatten. Heute positioniert sich das Unternehmen an vorderster Stelle im Handling-Markt.
Der Firmensitz von Gimatic in Roncadelle, Italien
Gimatic entwickelt und fertigt hochmoderne pneumatische und mechatronische Handling-Komponenten und -lösungen für bekannte internationale Endkunden und führende Zulieferer, unter anderem aus der Automobil-, Kunststoff-, Elektronik-, Lebensmittel- und Pharmabranche. Gimatic hat eine technologische und markführende Stellung bei kunden- und anwendungsspezifischen Robotergreifwerkzeugen. Diese haben sich inzwischen zu erfolgskritischen Sub-Systemen von industriellen Automatisierungs- und Robotiklösungen entwickelt.
Qualität ist das Ziel Nr. 1
Ein Qualitätsprodukt ist das Ergebnis zahlreicher Komponenten und zusätzlicher Aspekte. Dies gilt vor allem für die Planungskompetenz, die Materialauswahl und die Spezialisierung des Personals. Gimatic verwendet innovative und technologisch fortschrittliche Maschinen für die mechanische Verarbeitung. Im letzten Schritt wird die Qualität durch die Kontrollmaßnahmen gewährleistet: Stichprobenkontrollen für die Komponenten, Gesamtkontrollen für die Endprodukte. Die anhand der unterschiedlichen Messsysteme nachgewiesene Zufriedenheit der Kunden ist umfassend und betrifft alle Abläufe des Unternehmens: vom Endprodukt bis zum Versand, von der Wartung bis zum Kundendienst.
Seit 2001 der Plastics-Bereich
Immer im Hinblick auf Innovation und Erforschung neuer Märkte im Zeichen der Wettbewerbsfähigkeit, der Erweiterung und Entwicklung der eigenen Bereiche hat Gimatic beschlossen, aktiv mit Herstellern und Installateuren von Maschinen für das Formen von Kunststoffen zusammenzuarbeiten. Seit fast zehn Jahren befasst sich das Unternehmen daher nicht nur mit Handling und Sensoren, sondern auch mit Komponenten für den Bereich Plastics – ein Beweis für seine Flexibilität und umfassende Kompetenz, die es von anderen abheben.
Produktübersicht
Plastics
Gimatic bietet eine breite Palette an Komponenten für die Automatisierung und Entnahme von Bauteilen aus Kunststoffspritzmaschinen an. Spannsysteme, Selbstzentrierende Greifzangen und nicht Selbstzentrierende Greifzangen, Parallelgreifer, Winkelgreifer und Mini-Greifer, Expansionsgreifer oder Innengreifer, Einfingergreifer, Spanngreifer, pneumatische Zangen, Schlitten für pneumatische, Werkzeugwechsler, Flachaugnäpfe, Balgsaugnäpfe und Vakuum Komponenten
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Schnellwerkzeugwechsler
Handling
Gimatic spielt eine führende Rolle in der Montage Automatisierung. Der Handling Katalog, über pneumatische Komponenten für Automatisierungs Anwendungen, bietet einen weitläufigen Bereich von Produkten wie 2-Backen-Parallelgreifer, 2 Winkelgreifer, 2-Backen-Radialgreifer, 3-Backen Parallelgreifer, Dehnungsgreifer, Linearachsen, SchwenkeinheitenLineareinheiten, pneumatische Schlitten, Linearschlitten, pneumatische Linearschlitten
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2-Backen Parallelgreifer
Mechatronics
Das Ziel von Gimatic ist es die Entwicklung für mechatronic producte stark auszubaue und den Markt zu erschliessen. In 2012 wurd der erste mechatronische Greifer vorgestellt, heute etwickelt und baut Gimatic mechatronische Komponenten für die Automatisierung. Alle Greifer funktionieren nach dem Plug&Play Prinzip.
Neben Parallel elektrische Greifer in verschiedenen Ausführungen werden, 2-Backen elektrische parallel Greifer, 3-Backen elektrische parallel Greifer, elektrische Schwenkantriebe, elektrischer Wingelgreifer, elektrische Radialgreifer, elektrische parallel Greifer mit großem Hub, Linearmotoren, lineare elektrische Antriebe, elektrische Linearführungen. und Schwenkmodule angeboten.
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Befestigungsmodule
Sensors
Gimatic hat vor einiger Zeit entschieden in dem Bereich Elektronic stark zu investieren für, dieser Bereich repräsentiert die Zukunft in der industriellen Automatisierung. Gimatic Sensors, bietet Magnetische Sensoren, Sensoren NPN und SensorenPNP und Reed Kontakt, Schock-Sensoren, Encodersensoren ( Position Drehgeber), Sensoren für Zylinder, kundenspezifische Sensoren und sind wichtige Aspekte des Innovation-Konzeptes.
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PRODUKT-NEWS
Fühlen durch Sehen - kamerabasierte Sensorsoftware vereinfacht Roboterhardware maßgeblich
Das Startup RoVi Robot Vision von drei Forschern der TU München hat es sich auf die Fahne geschrieben, die Hardware für Roboter jeglicher Art maßgeblich zu vereinfachen: Auf Basis ihrer Forschungen ist es dem Team weltweit erstmals gelungen, teure traditionelle elektronische Sensoren durch eine neue Software und gängige Kameras zu ersetzen. So lassen sich die Kosten von Robotern deutlich reduzieren.
Die Idee für die kamerabasierte Sensorsoftware für intelligente Roboter entstand aus der Doktorarbeit zum Thema ‚Visuell-haptische Umgebungswahrnehmung für autonome Robotersysteme‘ von Mitgründer Dr.-Ing. Nicolas Alt. Inspiriert von der Beobachtung, wie Roboterstaubsauger absichtlich und wiederholt auf Hindernisse für die taktile Kartierung stoßen, entwickelte er während seiner Promotion einen taktilen Sensor für mobile Roboterplattformen. Der Sensor bestand aus einem einfachen Schaumstoffbalken, der von einer bereits vorhandenen Kamera am Roboter beobachtet wird und gleichzeitig als weicher Stoßfänger dient.
Das gleiche Konzept gilt auch für die taktilen Sensoren, die wir jetzt an den Fingern von Greifern anbringen“, erläutert Dr. Clemens Schuwerk, Control Engineering, Marketing and Sales bei RoVi. „Später haben wir das Konzept der Verwendung einer externen Kamera um die Kombination mit passiven Elementen erweitert, um weitere Sensoren für Roboter zu bauen, nämlich Kraft-Momentensensoren und Winkelsensoren.“ Alle drei Sensorkonzepte sind patentiert oder zum Patent angemeldet.
Dr. Nicolas Alt und Dr. Clemens Schuwerk haben sich während ihrer Promotionszeit am gleichen Lehrstuhl kennengelernt und sich schließlich mit dem dritten im Bunde, M. Sc. Stefan Lochbrunner bald darauf zusammengeschlossen, um die neue Technologie weiter zu entwickeln und zu kommerzialisieren und ein Unternehmen auszugründen. Aus dem Forschungsprojekt entstand so 2016 ein Spin-off-Projekt. Finanziert wird das Projekt aktuell von EXIST Forschungstransfer, einem Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie speziell für High-Tech Gründung aus der Forschung.
Ideengeber und Mitgründer Dr.-Ing Nicolas Alt, Computer Vision and Business Development bei RoVi
Prinzip der Sensorsoftware-Technologie
Die Sensorsoftware ersetzt komplexe hardwarebasierte Sensorsysteme und ermöglicht Robotern quasi das Fühlen durch Sehen. Die technische Innovation umfasst die robuste Messung von Gelenkstellungen, Positionen, Greifkräften, Kontaktprofilen und anderen taktilen bzw. haptischen Kontaktinformationen mit Hilfe von Bildverarbeitung und extern um den Arm oder am Greifer angebrachten Kameras.
Dieses neuartige Sensorkonzept lässt sich mit einer Analogie zum Menschen anschaulich erklären: Mit geschlossenen Augen kann ein Mensch seinen Arm nur ungenau positionieren, da unsere Wahrnehmung der Position unserer Gliedmaßen und deren Gelenkstellungen wenig präzise ist. Klassische Industrieroboter arbeiten in der Regel zwar ‚blind‘, nutzen im Gegensatz zum Menschen jedoch eine hochgenaue Sensorik zusammen mit einer steifen Konstruktion, um trotzdem eine hochgenaue Positionierung des Endeffektors zu erreichen. Der Mensch dagegen verwendet zusätzlich die visuelle Wahrnehmung und somit eine multimodale Informationsverarbeitung, um eine präzise Manipulation von Objekten zu ermöglichen. Auf ähnliche Weise werden mit der softwarebasierten Sensorik von RoVi Gelenkstellungen eines Roboterarms sowie Positionen und Greifkräfte unter Verwendung kostengünstiger Kameras erfasst und dadurch eine präzise und autonome Interaktion des Roboters mit Objekten ermöglicht.
Die Software berechnet die Gelenkstellungen eines Roboterarms im dreidimensionalen Raum mit Hilfe von Bildanalysealgorithmen. Kraft-Momentensensoren und taktile Sensoren werden durch einfache passive flexible Elemente wie kostengünstigen Schaumstoff ersetzt. Kontaktkräfte führen zu charakteristischen Verformungen dieser Elemente. Die Software misst diese Verformung ebenfalls mit Hilfe von Bildanalyseverfahren und berechnet anhand eines Materialmodells die anliegenden Kräfte und Momente. Die Sensorsoftware ist anwendbar auf komplette Robotersysteme, Roboterarme, Greifer oder mobile Roboterplattformen und ermöglicht die intelligente Steuerung dieser Systeme.
Die RoVi-Software ersetzt eine Vielzahl von Sensorik in Robotersystemen, wodurch sich u. a. der Verkabelungsaufwand reduziert. Zudem ermöglicht sie die Realisierung von sensitiven und gleichzeitig kostengünstigen Robotern. Denn diese Kameras sind durch ihre enorme Verbreitung äußerst kostengünstig und leistungsstark. Zugleich sind sie für die Umgebungserkennung auf Robotern unverzichtbar und deshalb bereits auf vielen Robotern vorhanden. Da die aktuelle Roboterkonfiguration über externe Kameras und Software gemessen wird, müssen Verbindungselemente nicht zwangsweise möglichst steif konstruiert und hochpräzise gefertigt werden. Stattdessen können nachgiebige Elemente und Materialien sowie einfachere Fertigungsverfahren mit geringerer Präzision eingesetzt werden. Dadurch lassen sich Kosten sparen und komplexe Schutzsysteme vermeiden. Mit flexiblen Elementen kann jedoch die Position des Arms nicht mehr mit wie herkömmlich über die Gelenkstellungen und das starre Robotermodell berechnet werden. Eine externe Kamera in Verbindung mit der RoVi-Software ermöglicht dagegen trotzdem die präzise Berechnung der Position von Arm und Endeffektor, da auch Verformungen über die Kamera erfasst werden.
Auch an industriellen Greifern werden Kameras zukünftig immer mehr zum Standard. Diese Kameras können in vielen Fällen für die beschriebene softwarebasierte Sensorik verwendet werden, da diese mit beliebigen Kameras zusammenarbeitet.
Funktionsprinzip der kamerabasierten Sensorsoftware für das intelligente Greifsystem
Kennwerte im Vergleich zur traditionellen Robotik
Industrielle Roboterarme mit herkömmlichen Hardware-Sensoren weisen sehr hohe absolute Genauigkeiten von <0,1 mm und hohe Gelenkgeschwindigkeiten auf, da sie speziell dafür konstruiert wurden. Hardware-Sensoren können hier Abtastraten von >1 kHz liefern. „Es ist nicht das Ziel unserer Technologie, mit diesen Werten zu konkurrieren“, sagt Dr. Schuhwerk. „Ein relevantes Maß für Roboter in unbekannten und veränderbaren Umgebungen ist die relative Genauigkeit zwischen Roboter und Zielobjekt. Und hier sehen wir unser Terrain. Genauso wie jeder Industriearm, der mit einer Kamera ergänzt wird, sind wir dabei durch die kamerabasierte Lageschätzung des Zielobjekts begrenzt. In typischen Setups mit einfachen Kameras erreichen wir ca. 1 mm. Ultra HD-Kameras erlauben <0,3 mm. Wir streben eine Geschwindigkeit von <45°/s an“ erläutert Clemens Schuwerk. Das sei für Roboter ‚außerhalb des Käfigs‘ eine sichere Wahl und wird ebenso von vielen existierenden Robotern verwendet.
Die Genauigkeit der taktilen und Kraft-Momenten-Sensoren hängt stark von der Kameraeinstellung (Abstand, Auflösung) ab. In typischen Fällen wird eine Genauigkeit von unter 5 % erreicht, die mit der Genauigkeit von Hardware-Sensoren im mittleren Preissegment vergleichbar ist.
Intelligenter Greifer mit integrierter Kamera
Für das intelligente Greifsystem mit integriertem Stereo-Kamerasystem und kamerabasierter Sensorik wurde der Zweibacken-Greifer MPLM1630HAN von Gimatic eingesetzt. Zum einen passt dieser gut zu den Anwendungen der aktuellen Baugröße zur Kommissionierung von Kleinteilen. „Vor allem aber konnten wir keinen alternativen Greifer am Markt finden, der uns eine direkte Ansteuerung des Motors erlaubt“, erinnert sich der Jungunternehmer. Diese Schnittstelle ist wichtig, damit die Sensordaten aus der Software dazu verwendet werden können, den Greifprozess intelligent zu steuern und zu überwachen.
Der Gimatic Greifer erlaubt durch die offene Schnittstelle zum Motor die schnelle und einfache Entwicklung eines Prototyps. „Während wir hier auf qualitativ hochwertige und geprüfte/bewährte Hardware zurückgreifen, können wir uns auf unser Kernthema Software konzentrieren“, freut sich Dr. Schuwerk und weiter: „Für junge Startups wie uns ist es besonders wichtig, die uns zur Verfügung stehenden begrenzten Ressourcen effizient einzusetzen. So bekommen wir trotzdem schnell ein Produkt zum Pilotkunden und können dieses mit dem gewonnen Feedback weiterentwickeln.“
Kamera und Software ersetzen Sensorik und sparen jede Menge Kosten
Herausforderungen bei der Entwicklung
„Der Bau eines Roboters ist generell eine Herausforderung, die verschiedenen Disziplinen wie Mechanik, Elektronik, Steuerung, Software und Computer Vision in einem kleinen Team zu bewältigen. So mussten auch wir separate Entwicklungsprojekte für jede Disziplin vermeiden“, sagt Dr. Clemens Schuwerk. Die Kernkompetenz von RoVi liege aber nun mal im Bereich Software und so wollten die Jungunternehmer bei der Hardware auf vorhandene Komponenten zurückgreifen. „Es gibt nur eine sehr begrenzte Verfügbarkeit von offener und/oder modularer Hardware für die Robotik, was den Aufbau eines Demosystems erschwert hat“, sagt Dr. Schuwerk. „Genau aus diesem Grund haben wir uns für den Greifer von Gimatic entschieden, denn die ‚offene‘ Schnittstelle zum Motor gibt es sonst nicht am Markt. Wir sind noch auf der Suche nach weiteren Partnern für bestimmte Teilsysteme wie Robotergelenke und -getriebe. Schließlich soll die Software kontinuierlich weiterentwickelt werden und dabei wolle man vor allem sehr nah mit Kunden und Partnern zusammenzuarbeiten.
Zum Erschließen neuer Einsatzfelder
Traditionelle Industrieroboter wie sie zu Handhabung von Materialien, Montage oder in der Logistik Einsatz finden, sind heute zum Großteil auf bestimmte Anwendungen abgestimmte, vorprogrammierte Spezialisten. Diese erledigen meist 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche verlässlich ihre Aufgabe. „Mit unserer Technologie zielen wir nicht auf traditionelle Anwendungen der Automatisierungstechnik ab, wo sehr geringe Zykluszeiten für fest definierte bzw. vorprogrammierte Aufgaben benötigt werden. Unsere Sensorsoftware ermöglicht neuartige Roboterarme und -greifer, die sensitiv und autonom agieren, dabei aber technisch stark vereinfacht und deshalb sehr kostengünstig herstellbar sind“, erläutert der Mitbegründer die Einsatzvision. Damit ermöglicht das Startup den Einsatz von Robotern in ganz neuen Märkten und Applikationen, die mit heutigen Technologien nicht wirtschaftlich realisierbar wären. Anwendungsbeispiele finden sich in sämtlichen Bereichen der Industrie, aber bevorzugt dort, wo eine flexible und sichere Handhabung von Objekten nötig ist wie in Logistik, Landwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie oder auch in Bereichen, wo sich Roboter an einen schnell veränderten Produktmix anpassen müssen. Mittelfristig sehen die Forscher Anwendungen für die Technologie aber auch für Haushaltsanwendungen, wo allgemein ein enormer Preisdruck herrscht.
Dr.-Ing. Clemens Schuwerk, Control Engineering, Marketing and Sales bei RoVi
Erste Erfolge und Blick in die Zukunft
Erstmals wurde die kamerabasierte Sensorsoftware für einen Tischroboterarm auf der Hannover Messe 2018 vorgestellt. Die Resonanz der Standbesucher war sehr positiv. „Wir konnten mit einigen wichtigen Entscheidungsträgern aus der Industrie sprechen und unser Produkt präsentieren. Gleichzeitig konnten wir mit sehr vielen Anwendern aus den verschiedensten Branchen reden. Dabei ergaben sich ganz neue Anwendungsmöglichkeiten für unsere Sensorlösung, welche wir so bisher noch gar nicht im Blick hatten“, resümiert Dr. Schuwerk. Im Juni wird RoVi übrigens auf der Automatica in München vertreten sein.
Als junges Startup verfolgen die drei Forscher das primäre Ziel, die Technologie bei Pilotkunden zum Einsatz zu bringen. Dabei sind sie auf der Suche nach visionären Unternehmern, deren Prozesse sie mit intelligenten und kostengünstigen Robotersystemen verbessern und automatisieren können. Langfristig sehen sie sich als Anbieter dieser Sensorsoftware, welche sie an Hersteller von Robotersystem und Integratoren lizenzieren.
Video vom ersten Prototypen
Volle Greifkraft voraus - mit effizienter Mechatronik und Sensorik neue Anwendungsfelder erschließen
Die mechatronischen Komponenten von Gimatic erobern immer neue Einsatzfälle. Und so sind der Kreativität der Anwender keine Grenzen gesetzt, egal ob es ums automatisierte Erdbeerpflücken oder um das individuelle Medikamenten mixen für Krebspatienten geht. Allen Produkten ist jedenfalls eines gemeinsam: Sie sind in ca. fünf Tagen plug-and-play-fähig lieferbar.
Während Gimatic bei den Komponenten für die Kunststoffspritzguss-Industrie bereits Marktführer ist, möchte der Mechatronik-Spezialist durch die Erschließung neuer Anwendungsfelder die Marktführerschaft im Bereich der mechatronischen Komponenten noch erreichen. Das erklärte Ziel ist es, profitabel über dem Branchendurchschnitt zu wachsen. Dazu hat das Unternehmen nicht zuletzt vor kurzem erst den Systembau stark ausgebaut. Aber auch die Greifer bieten viele Features, mit denen sich Gimatic vom Markt abhebt:
Die mechatronischen Greifer zeichnen sich dadurch aus, dass sie mit einer Greifkraftsicherung ausgestattet wurden. Diese sorgt dafür, dass die Bauteile nur in Bewegung bestromt werden und im unbestromten Zustand zuverlässig ihr Transportgut halten. Alle Greifer verzichten auf jegliche Programmierung. Sie sind mit einem Gewicht ab 160 g besonders leicht, sehr kompakt und oft nur halb so schwer wie andere am Markt angebotenen Greifer. Zudem sind sie umweltfreundlich und arbeiten energieeffizient. Eine integrierte Motor-Kontroller-Karte, die direkte Signalverarbeitung der Ventilansteuerung und bis zu zehn Millionen Zyklen Wartungsfreiheit sind weitere Vorteile der gesamten Serie. Die Ansteuerung erfolgt mit 24 VDC, durch nur eine Leitung über ein I/O-Signal, so dass eine direkte Signalverarbeitung der Ventilansteuerung möglich ist.
Elektrische 2-Backen-Parallelgreifer
Neu im Portfolio des Mechatronik-Spezialisten ist der elektrische 2-Backen-Greifer MPRJ. Er wurde dafür konzipiert, die Last sowohl von außen als auch von innen einzuspannen. Um die jeweilige Position einzustellen, wurden die Fingergreifer verschiebbar ausgeführt. Die Last wird durch die Kraft der eingebauten Feder festgehalten. Der Greifer hält die Last auch im Falle eines Stromausfalls oder bei ausgeschaltetem Motor zu 100 Prozent fest.
Der Parallelgreifer ist mit einem 3-poligen Verbinder M8 für eine 24 VDC-Stromversorgung und dem Signal „Öffnen/Schließen“ (ON/OFF) ausgestattet. Eine zusätzliche äußere Steuerelektronik ist nicht erforderlich. Die maximale Gesamtspannkraft des MPRJ beträgt 24 N, der maximale Hub 53 mm. Der 2-Backen-Greifer eignet sich zum Greifen eines breiten Produktspektrums ohne Backenwechsel.
Der elektrische 2-Backen-Greifer MPRJ von Gimatic kann die Last von außen und innen einspannen
Vollelektrischer Werkzeugwechsler
Das vollelektrische EQC75 Wechselsystem wurde bereits 2016 auf den Markt gebracht und nun hinsichtlich Dichtigkeit, Luftdurchführungen und Anschlusstechnik optimiert. Ein neues Kit erlaubt zusätzliche vier weiter Luftanschlüsse und optimierte Dichtungen. Zudem wurden die Steckervarianten ergänzt. Der Werkzeugwechsler ist plug-and-play-fähig und eignet sich für Anwendungen, bei denen ein automatischer Wechsel der Greiforgane erforderlich ist. Einsatzmöglichkeiten finden sich in allen Handling- und Linearrobotern, die mechatronisch arbeiten und ganz auf Pneumatik verzichten. Das System besteht aus einer aktiven Komponente (EQC75-A) und einer passiven mechanischen Werkzeugplatte (EQC75-B). Die aktive Komponente wird normalerweise mit dem Handgelenk des Roboters verbunden, während ein oder mehrere Flansche an den auswechselbaren Greiforganen angebracht sind.
Mit seinen kompakten Abmessungen von 75 x 145 x 60 mm wiegt der vollelektrische Werkzeugwechsler nur 1,1 kg. Damit passt er beispielsweise in die engen Einbauräume vieler kleiner Roboter in der Gewichtsklasse bis 5 kg. Die Ansteuerung erfolgt über eine 24 V I/O Schaltung, die Programmierung entfällt. Sein maximales Moment beträgt 150 Nm, die maximale Zugkraft 2000 N und die maximale Nutzlast 10 kg. Falls ein Anwender nicht komplett umsteigen möchte, lässt sich zwischen Elektrik und Pneumatik leicht umstellen, denn das Wechselsystem verfügt über vier Luftanschlüsse. Es wurde zudem mit integrierten Sensoren zur Stellungsabfrage ausgestattet.
Das vollelektrische EQC75 Wechselsystem wurde hinsichtlich Dichtigkeit, Luftdurchführungen und Anschlusstechnik optimiert
Spannungsgeladene Capacitor Box
Ãœblicherweise liegt an den Roboterarmen nur eine geringe Spannung von ca. 0,6 bis 1 A an, so dass leistungsstarke Komponenten nicht direkt dort angeschlossen werden können. Die Gimatic-Greifer benötigen dank ihrer Greifkraftsicherung nur wenige Millisekunden lang eine hohe Spannung. Um diese zur Verfügung zu stellen, wurde die sogenannte „Capacitor Box“ entwickelt, welche die erhöhte Spannung dann zur Verfügung stellt, wenn sie benötigt wird.
Damit lassen sich die Greifer problemlos betreiben. Durch den direkten Anschluss lässt sich der Greifer mit dem Arm endlos drehen. Das wäre mit externen Kabeln nicht möglich gewesen. Die Box verfügt über einen NPN/PNP-Ausgang, womit Eingangs- und Ausgangssignale individuell verdrahtet werden können. Bei einer weiteren Version können die Steuersignale mittels WiFi getriggert werden.
Die neue Capacitor Box stellt erhöhte Spannung für die Greifer bereit, wenn sie benötigt wird
Modulare Sensorbox
Mit der neuen modularen Sensorbox SBM bringt Gimatic ein System auf den Markt, das speziell für den Einsatz bei Robotergreifer-Systemen entwickelt wurde. Der modulare Aufbau erlaubt es, problemlos zusätzliche Sensorik zu installieren und zudem die gewünschte Logik und/oder Trigger zu setzen. Somit entfällt ein Vorhalten von offenen Eingängen bei der ursprünglichen elektrischen Auslegung.
Das Sensorsystem besteht aus einer oder mehreren Mehrfacheinheiten SBMM, einer oder mehreren Nebeneinheiten SBMS und einer Abschluss- und Fixiereinheit SBMK. Master- und Slave-Module können mit bis zu 20 Slave-Modulen in Reihe geschaltet werden, wodurch sich anwendungsspezifische Systeme ausführen lassen.
Die modulare Sensorbox ist mit den Abmessungen 34 x 36 x 10 mm je Modul sehr kompakt und lässt sich einfach manuell über Trigger konfigurieren. Jeder Sensorausgang ist als NO oder NC konfigurierbar. Das Master-Gerät aktualisiert gleichzeitig zwei digitale Ausgangssignale über die Reihe der Schließer und Öffner. Der Bereich für die Spannungsversorgung reicht von 10 bis 32 V.
Die Sensorbox SBM wurde speziell für Robotergreifer konzipiert
Erdbeeren rund um die Uhr pflücken
Eine schöne Anwendung mit kräftigen Zukunftspotential hat die spanische Niederlassung von Gimatic jüngst mit einer Erntemaschine für Erdbeeren umgesetzt. Die E-Serie von Agrobot wurde so konzipiert, dass sie autonom innerhalb der Reihen jeder Erdbeerfarm eingesetzt werden kann. Die Erntemaschine berührt dabei keine Früchte. Bis zu 24 eingebaute Roboterarme greifen den Stengel der Erdbeere, schneiden ihn von der Pflanze und setzen die Erdbeere dann in den Feldcontainer, um sie später in den Verbrauchercontainer zu packen. Lineartechnik sorgt für die Positionierung der Robotik. Modernste Bildverarbeitung bestimmt die Fruchtreife der Erdbeere, denn schließlich sollen ja nur reife Früchte geerntet werden. Die gesamte Maschine wird ohne Druckluft betrieben und kann in- oder outdoor eingesetzt werden.
Eingebaut wurden die elektrischen Winkelgreifer der Serie MPBM 1640. Die plug-and-play-fähigen Radialgreifer passen sich jeder Werkstückgröße an und verfügen über zwei selbstzentrierende Backen. Wenn der Greifer gegriffen hat, wird der Stromverbrauch abgeschalten. Auch im Falle eines Stromausfalls bleibt die Greifkraft sicher erhalten. Der im Greifer integrierte bürstenlose DC-Servomotor hat eine hohe Lebensdauer. Bis zu 10 Millionen Zyklen läuft der Greifer wartungsfrei. Die Ansteuerung erfolgt über ein SPS-Signal I/O. Außerdem ist der MPBM 1640 kompatibel mit MRE Drehmodulen. Damit lässt sich dann auch ein drehendes Greifen realisieren.
Der Plug-an-play-Geifer MPPM1606N findet Einsatz in einem Denso-Roboter, der Individualmedizin mixt
Individuelle Medizin mixen
Das zweite Zukunftsthema kommt aus der Medizintechnik, die in den nächsten Jahren aufgrund der wachsenden Weltbevölkerung und zunehmenden Globalisierung mehr und mehr automatisiert werden wird. Hier spielt die individuell für den Patienten gemixte Medizin eine immer größere Rolle. Bei der Entwicklung eines 6-achsigen Roboters für die aseptische Fertigung hat Denso Robotik eine vom Fraunhofer Institut geprüfte GMP-Komplettlösung realisiert. In diesen Roboter sollte ein mechatronischer Greifer eingebaut werden, der ebenfalls GMP zertifiziert ist. Neben der Konstruktion des Washdown-Roboters musste auch der GMP-Mechatronik-Greifer den Anforderungen hygienischer Konstruktions-Konformität standhalten. Er wurde basierend auf den wichtigen Normen und Regulierungen konstruiert wie der EHEDG (European Hygienic Equipment Design Group), GMP (Gute Produktionspraxis), ISO und DIN. Somit erfüllt der GMP-Greifer alle medizin- und reinraumtechnischen Standards, wenn man bedenkt, dass GMP grundsätzlich durch die FDA herausgegeben (Food and Drugs Administration) wird.
Der Roboter VS-050-S2 steht heute in japanischen Kliniken und mixt dort aus verschiedenen Wirkstoffen Individualmedizin, die auf die Anforderungen des einzelnen Patienten abgestimmt ist. Meist wird diese Medizin als Liquida (Spritzen) verabreicht. Für das Handling wurden ein „MPPM1606N“-Plug-an-play-Geifer mit eingebettetem Laufwerk sowie SS3M203-G Sensoren zum Detektieren der Spannbacken-Position (offen/geschlossen) eingebaut. Der nach ISO9409-1 ausgelegte Flansch mit einer Aluminiumschnittstelle verbindet den Greifer direkt mit dem Roboter. Der hygienische Designdeckel ist durch die „Silpuran 6000“ Silikonform von Wacker FDA/EHEDG genehmigt. Diese durchsichtige Ausführung wurde speziell für medizintechnische Anwendungen entwickelt.
Die vier hygienischen Außenfinger aus rostfreiem Stahl haben ebenfalls ein spezielles, hygienisches Design. Die Finger lassen sich zum Reinigen leicht entfernen. Das IP65 zertifizierte MPPM1606-KIT-GMP kann durch das VHP-Verfahren (H2O2 Wasserstoffperoxid) oder mittels ultravioletter (UV) Strahlung gewaschen werden. Neben der hier beschriebenen Erstausführung gibt es inzwischen weitere Varianten wie einen 2-3-fach-Greifer und eine servogesteuerte Version.
Greifer für die Erdbeererntemaschine von Acrobot
Gimatic goes IO-Link - mechatronische Greifer mit Kommunikationsschnittstelle für die Industrie 4.0-Automation
Die zunehmende Industrie 4.0-Automatisierung macht auch vor Gimatic nicht halt. Und so hat der Mechatronik-Spezialist begonnen, seine Greifer mit dem Kommunikationsstandard IO-Link auszurüsten. Warum dies noch oft ins Blaue hinein geschieht, hat etwas mit einer gewissen Verunsicherung der Anwender zu tun.
„Wir rüsten unsere Produkte jetzt mit IO-Link aus, um unseren Kunden den zunehmend nachgefragten Kommunikationsstandard in den Greifern bereitzustellen“, sagt Dr. Eng. Andrea Menegolo, R&D Mechatronic, Gimatic S.r.l. IO-Link sei zwar schon eine fast zehn Jahre alte Technologie, aber bei Gimatic werde sie erst seit kurzem nachgefragt und im Greifer-Umfeld erst jetzt so langsam in den Markt kommen.
„Viele unserer Kunden möchten jetzt IO-Link haben, ohne dass in jedem Fall ein konkreter Bedarf besteht“, macht Dr. Menegolo auf die momentane Unsicherheit am Markt aufmerksam. IO-Link bedeutet Zugriff auf Prozessdaten, daher möchte man diese bestmöglich ausgenutzt wissen. „Es gibt oft aber gar keine akute Anwendung oder damit zusammenhängende Spezifikation. Fragen wir unsere Kunden, welche Daten sie denn von ihrem Gerät bekommen möchten, möchten sie häufig, alles was möglich ist“, berichtet der Entwickler. Und weil IO-Link kein ‚Informationsmodell‘ sei, versuche man als Hersteller, so viele Daten wie möglich auf der Grundlage von Annahmen und Anfragen zur Verfügung zu stellen.
MPLF ist der neue Familienname der kommenden Gimatic-Produktserie an Servogreifern, im Bild mit Servocontroller und Steuerung
Plug-and-play- und Servogreifer
IO-Link ist eine Alternative zu den einfachen Plug-and-play- und den intelligenteren Servogreifern, die Gimatic anbietet. Auch die haben natürlich weiterhin ihre Daseinsberechtigung. Die Plug-and-play-Standardgreifer lassen sich über einen integrierten Embedded-Antrieb einfach mit nur einem digitalen Signal steuern, das von einer SPS oder Steuereinheit erzeugt wird. Bei manchen Anwendungen wünschen Kunden jedoch eine vollständige Steuerung des Greifers anstelle des einfachen Öffnungs- oder Schließbefehls: Sie möchten die Geschwindigkeit, die Positionierung der Backen, die Greifkraft und manchmal eine Kombination davon steuern.
„Um unsere Kunden bei all diesen Anwendungen zu unterstützen, haben wir eine neue Serie an Servogreifern entwickelt. Ihr Hauptmerkmal ist der direkte Zugang zu dem eingebauten Servomotor mit Encodersignalen, somit ist der Kunde frei in der Programmierung und kann auch freie Kontroller am Roboter verwenden, beschreibt Dr. Menegolo die Neuentwicklung und weiter: „Hat man beispielsweise einen 6-Achs-Roboter, welcher einen zusätzlichen Servocontroller in der Steuerung frei hat, erhält man quasi eine 7. Achse. Davon profitiert man beispielsweise in Verfahrbewegungen: Noch bevor der Roboter mit gegriffenem Werkstück auf seiner Position angelangt ist, beginnt er schon die Greiferfinger zu bewegen, weil er ‚weiß‘, dass er gleich da ist. Und das spart Zeit“.
MPLF ist der neue Familienname der kommenden Produktserie an Servogreifern, die auf bürstenlosen FLAT-Motoren basieren. Diese sind über ein Getriebe direkt mit den Backen verbunden und können diese so selbstzentrierend verfahren. Derzeit sind drei Größen MPLF1630, MPLF2550 und MPLF3260 sowie ein spezielles KIT für GMP-Anwendungen in der Entwicklung. Erste Prototypen werden im Oktober 2018 verfügbar sein.
Servogreifer-Familie MPLF
Geräte mit IO-Link
Statten wir die Plug-and-play-Greifer mit IO-Link aus, können wir Prozessdaten nutzen. Mit der IO-Link-Funktion lassen sich die Geräte zudem einfacher installieren und konfigurieren. Mit ihr kann das Gerät überwacht und es können Diagnosefunktionen abgefragt werden. Zudem wird der Austausch der Greifer einfacher, der neue Greifer wird automatisch als der alte Greifer angesehen und so konfiguriert.
In naher Zukunft werden wir diese IO-Link-Greifer mit zusätzlichen Features zur Positionierung ausstatten, wodurch ein noch flexibleres Gerät mit allen Vorteilen einer Plug-and-play-Lösung entsteht. Andere Produkte, die in ähnlicher Weise verbessert werden können, sind beispielsweise Sensoren und Sensorboxen, die typischerweise in den EOAT (End of the Arm Tool)-Lösungen verwendet werden.
„Auch wenn noch eine gewisse Unsicherheit am Markt herrscht, macht es Sinn, IO-Link-Greifer in all den Anwendungen einzusetzen, wo das Kommunikationsprotokoll bereits vorhanden ist und unsere Greifer problemlos integriert werden können. Die Funktion eignet sich auch für solche Applikationen, in denen mehr als ein Greifer verwendet wird. Damit lassen sich Installation, Konfiguration und Wartung vereinfachen. Wird eine hohe Flexibilität bei der Neukonfiguration des Produktionsprozesses gefordert oder sollen Qualität und Zuverlässigkeit des Produktionsprozesses verbessert werden, empfiehlt es sich ebenfalls, den Greifer mit IO-Link auszustatten“, beschreibt der Entwickler sinnvolle Anwendungsfälle.
Um die IO-Link-Kommunikation für seine Produkte möglich zu machen, hat Gimatic die „IOLBOX“ entwickelt
Gateway-Box hilft bei Umsetzung
Um die IO-Link-Kommunikation für seine Produkte möglich zu machen, hat Gimatic die „IOLBOX“ entwickelt. Das spezielle IO-Link-Gerät verhält sich wie ein Gateway. Es übersetzt ein proprietäres Protokoll, das auf der Greiferseite arbeitet, in das IO-Link-Kommunikationsprotokoll. An ein und dieselbe IOLBOX lassen sich gleich mehrere Greifer in einer busähnlichen Architektur anschließen.
Bei der IOLBOX-Gateway-Einheit handelt es sich um ein echtes IO-Link-Gerät, das mit einer oder mehreren speziellen digitalen Versionen von Standard-Greifern kommuniziert. Anwender, die mit den Plug-and-play-Greifern von Gimatic bereits vertraut sind, können die IO-Link-Version problemlos verwenden. Rein äußerlich und mechanisch sind die Greifer identisch, sie verfügen lediglich über die zusätzlichen Ausgangssignale.
Anwender, die erstmals unseren Greifer einsetzen, haben nur eine IO-Link-Einheit und damit nur eine IODD-Datei. Diese sind unabhängig von der Anzahl und Art der installierten Greifer: Die IOLBOX erkennt automatisch alle angeschlossenen Greifer während des Startvorgangs und konfiguriert eventuell ein ausgetauschtes Gerät neu – und zwar mit den letzten Funktionsparametern des alten Gerätes. Alle elektrischen Greifer sind für einen wartungsfreien Betrieb von 10 Millionen Zyklen garantiert, aber mit Hilfe des IO-Link-Protokolls wird der Wartungsbeauftrage gewarnt, wenn die Zeit für die Wartung gekommen ist.
Dr. Eng. Andrea Menegolo, R&D Mechatronic, Gimatic S.r.l.
Besuchen Sie uns auf der Swiss Plastics. Wir freuen uns auf Ihren Besuch an unserem Stand:
Halle 2 / Stand D 2113
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Gimatic Vertrieb GmbH
