Unter einem Universalgreifer versteht man eine flexible Roboterkomponente, die die unterschiedlichsten Gegenstände greifen kann. Durch die hohe Flexibilität kann ein Universalgreifer viele spezifische Greifer ersetzen. Ein Universalgreifer formt sich an jede beliebige Form an. Durch Universalgreifer werden die zu steuernden Elemente reduziert, weshalb ein Universalgreifer große Vorteile in Bezug auf Flexibilität, Zuverlässigkeit, Kosten und Greifgeschwindigkeit bietet.
Die Formanpassung der Universalgreifer an nahezu jede mögliche Geometrie gelingt durch ein flexibles Außenmaterial. Ein Universalgreifer kann z.B. aus einem elastischen, granulatgefülltem Beutel bestehen. Durch das körnige Material kann eine hohe formflexible Anpassung an das Greifobjekt garantiert werden, die die Flexibilität des Greifers weiter erhöht. Durch Universalgreifer können Pick-and-Place-Operationen einfach und schnell durchgeführt und gehandhabt werden. Auch müssen die jeweiligen Universalgreifer dabei weder neu konfiguriert oder positioniert werden. Die Flexibilität des Greifers wird nicht eingeschränkt. Dies ermöglicht auch das Handling von Objekten unterschiedlicher Formen oder Gegenständen oder sensiblen Objekten, die mit herkömmlichen Universalgreifernschwer zu greifen sind.
Die Formhand-Universalgreifer bestehen aus einem Grundrahmen, an den ein Luftstrom angeschlossen wird. An dem Rahmen befindet sich weiterhin ein luftdurchlässiges Kissen, das mit Granulat gefüllt ist. Wenn der Luftstrom angelegt wird, erfolgt eine formflexible Anpassung des Kissens an das zu greifende Objekt. So kann eine Formanpassung an nahezu jede Geometrie erzeugt werden, wodurch eine multifunktionale Nutzung der Universalgreifer garantiert ist. Das Kissen kann frei-verformbar oder aber völlig fest sein – und wird dadurch selbstanpassungsfähig. Außerdem können durch einen einzigen Universalgreifer produktspezifische Greifer ersetzt werden. Durch die Eigenschaft, sich selbstständig und flexibel an unterschiedlichste Konturen anzupassen, wird ein Bauteilwechsel erspart, der gleichzeitig zur Kosten- und Aufwandreduzierung beiträgt. Weiterhin ist die Handhabung von biegeschlaffen sowie heißen Objekten möglich, was die Formhand-Universalgreifer zu einer Querschnittstechnologie der flexiblen Handhabung macht.
Ein Greifer oder Universalgreifer ist dann anpassungsfähig, wenn er Objekte mit unterschiedlichen Eigenschaften (Form, Material, Größe) nacheinander greifen kann, ohne dazu verändert oder umgebaut werden zu müssen.
Die Flexibilität als solche wird in die folgenden drei Arten unterteilt:
Darüber hinaus kann die Flexibilität eines Universalgreifers in die Einsatz- und Anpassungsflexibilität unterteilt werden. Die Einsatzflexibilität beschreibt die Flexibilität, bei der die eingesetzten Universalgreifer bereits vor der Inbetriebnahme konstruktiv an die jeweilige Handhabungsaufgabe und die verschiedenen Bauteilvarianten angepasst werden. Die Anpassungsflexibilität bezeichnet die Flexibilität, die durch eine Anpassung an die Objektvarianten während der Nutzungsphase kreiert wird. Auf diese Weise kann eine flexible Anpassung an einen laufenden Produktionsprozess erfolgen.
Die Flexibilität eines Handlingsystems kann auch durch einen schnellen Greiferwechsel (Quick change) erhöht werden. Dies wird durch sogenannte Schnellwechselsysteme erreicht. Hierbei wird der gesamte Greifer ohne weitere Prozessänderungen gewechselt und erfolgt teilweise vollautomatisch.
Grundsätzlich beschreibt die Definition von Handhabung, wie man etwas Bestimmtes verwendet. Die industrielle Handhabung ist aber vielmehr eine Unteroperation des Materialflusses und der Montage. Beim Handhaben wird die räumliche Lage eines Körpers oder Werkstückes verändert oder beibehalten. Abgrenzend zur Bearbeitung eines Körpers wird bei der Handhabung das Objekt selbst nicht verändert. Die Handhabung umfasst verschiedene Bewegungsvorgänge, z.B. Einlagern, Mengenänderung oder das Bewegen, Sichern und Prüfen von Werkstücken. Für die Durchführung des Handhabungsprozesses stehen verschiedene Handhabungstechniken, wie z.B. Industrieroboter, zur Verfügung.
Da die Produktvielfalt aufgrund der immer detaillierter werdenden Kundenwünschen zunimmt, muss ein Handhabungssystem in seinen Prozessen flexibel genug sein, um für die Herstellung einer größeren Anzahl von Produktvarianten verwendet werden zu können.
Ein typisches Merkmal flexibler Handhabungssysteme ist ihre Fähigkeit zur formflexiblen Selbstanpassung an unterschiedlichste Anforderungen und Objekte.
Beim industriellen Handling geht es um den internen Transport von nicht standardgemäßen oder nicht maßstabilen Produkten. Dazu gehören Stahlkomponenten, Papierrollen, Isolierungs- und Baumaterialien, Schüttgüter und viele andere industrielle Anwendungsfälle. Beim industriellen Handling kann es sich auch um sehr schwere oder sehr große Produkte handeln, die oft ungewöhnliche Formen und Größen haben. Die Kunst des Handhabens ist dann eine geometrieunabhängige, selbstanpassungsfähige Handhabung.
Unter einem Handhabungssystem versteht man ein Gerät, das den Förderstrom von oder zu einer Wirkungsstelle behandelt, d. h. der Handhabung dient. Handhabungssysteme zählen zur Gruppe der Industrieroboter. Jedoch findet hier eine Abgrenzung zum Fördern und Lagern statt, da Handhabungssystemeeine Orientierung des Objektes bewirken. Die anderen beiden Funktionen konzentrieren sich eher auf das Bewirken von Materialfluss.
Handhabungssysteme sind typischerweise programmgesteuert. Darüber hinaus werden Handhabungssysteme auch als Pick-and-Place-Anwendungen bezeichnet. Diese Anwendung beschreibt den Greifvorgang, bei dem Objekte vom Greifer gegriffen und am Zielort abgelegt werden. Soll die Positioniergenauigkeit erhöht werden, kann ein Positioniersystem dies unterstützen. Vor allem die multifunktionale Nutzung eines Handhabungssystem ist heutzutage sehr wichtig, da Bauteile immer spezifischer werden. Um einen Wandel zu ermöglichen und zu begleiten, müssen Handhabungssysteme eine formflexible, einfache und agile Produktion ermöglichen.
Wenn ein Hersteller eine Maschine oder eine Komponente gefertigt hat, wird diese an den Kunden geliefert. Beim Kunden erfolgt die Inbetriebnahme der Maschinen. Eine Inbetriebnahme beschreibt also im weitesten Sinn, dass ein Produkt hergestellt wurde und anschließend in gewisser Weise in Betrieb genommen wird.
Vor allem im industriellen Bereich gibt es zahlreiche Beschreibungen für diesen Vorgang. Bspw. beschreiben „in Gang setzen“, „den Probebetrieb aufnehmen“ oder auch „warmstarten“ alle den gleichen Kontext der Inbetriebnahme.
Durch die Technologie der Formhand-Greifer wird die Programmierung von automatisierten Prozessen erleichtert und eine multifunktionale Nutzung garantiert. Dadurch kann eine Integration in die Anlage sowie die Inbetriebnahmeschnellstmöglich und universell erfolgen. Da die Einsatzfähigkeit der Greifer bereits im Vorfeld im eigenen Testcenter erprobt wurde, stößt die Inbetriebnahme erfahrungsgemäß auf wenig Probleme und erfolgt schnell und unkompliziert. Durch Formhand wird ein Wandel in automatisierten Prozessen ermöglicht und von Anfang an begleitet.
Unter Instandhaltung versteht man alle technischen, organisatorischen oder verwaltenden Maßnahmen, die vorgenommen werden, um die Funktion eines Produktes zu erhalten oder wiederherzustellen, wenn das Produkt die geforderten Funktionen nicht erfüllen kann.
Die hohe Bedeutung von Instandhaltung wird vor allem dann deutlich, wenn Sicherheit gewahrt werden muss oder aber Systemausfälle auftreten können, die es vorzubeugen gilt. So dient die Instandhaltung nicht nur der Erhöhung der Lebensdauer, sondern v.a. auch der Erhaltung von Sicherheit und Verfügbarkeit von Anlagen. Außerdem zählt die Optimierung von Betriebsabläufen und die Reduzierung von Störung auch zur Instandhaltung.
Industrielle Produktionsanlagen und Werkzeugmaschinen konnten in der Vergangenheit eine enorme technische Weiterentwicklung und Wandel erleben. Allerdings wirkt sich dies auf die Instandhaltung aus. In modernen Anlagen kann es passieren, dass aufgrund der Vielzahl an Bauteilen oder -gruppen, Schwachstellen nicht immer oder nur schwierig erkannt werden. Außerdem treten bei vielen Bauteilen Defekte oder Verschleiß auf. Die Instandhaltung, vor allem in technischen Bereichen, hat demnach eine besonders hohe Bedeutung und dies äußert sich mittlerweile auch vermehrt bei Unternehmen und Start-Ups. Im Wettbewerb um Produktivität und Qualität ist in vielen Unternehmen ein Instandhaltungssystem ein wichtiges Tool, um ungewollten Ausfällen und Sicherheitslücken zu entgehen und dadurch auch Kosten zu sparen oder vorzubeugen.
Hier zählt vor allem das firmeninterne Know-how. Vor allem die Erfahrung der Mitarbeiter eines Unternehmens steht beim Thema Instandhaltung im Vordergrund. Bei Formhand werden die Greifprozesse der Kunden im eigenen Labor analysiert, abgebildet und optimiert. Auch die Implementierung erfolgt durch das eigene Fach-Personal. Auf diese Weise kann die Erfahrung in der Greiferentwicklung immer weiter ausgebaut werden. Dies hilft, bei eventuell auftretenden Problemen stets das nötige Wissen zur Bewertung der aktuellen Systemzustände und Instandhaltungabrufbar zu haben. Wir sind davon überzeugt, dass nur jemand, der täglich mit den jeweiligen Produkten und Maschinen zu tun hat, diese auch verstehen und bewerten kann und somit eine zuverlässige und robusteInstandhaltung garantiert.
Der Begriff Greifkissen ist ein wesentliches Merkmal des Formhand-Greifers. An einem Spannrahmen ist das selbstanpassungsfähige Greifkissen befestigt. Des Weiteren ist das Greifkissen mit Granulat gefüllt, wodurch es sich formvariabel an jegliche Objekte anpasst (auch: Shape-agnostic gripping). Die Füllung des Greifkissens wird je nach Anwendungsfall individuell gewählt. Hier spielen Faktoren wie Härtegrad oder Hitzebeständigkeit eine wichtige Rolle. Mithilfe der flexiblen Greifkissen kann die Prozessautomatisierung weiter vorangetrieben werden. Das Greifkissen ist skalierbar und kann je nach verwendetem Greifer unterschiedlich groß sein – dadurch können also auch verschiedene Größen und vor allem nachgiebige, biegeschlaffe Objekte und Materialien gehandhabt werden ohne, dass dedizierte Greifpunkte nötig sind. Auch das Greifen von empfindlichen Bauteilen wird durch das Greifkissenmöglich, da keine Kratzer oder Beulen entstehen können. In Kombination können mehrere Greifkissen dafür eingesetzt werden, extrem große und komplizierte Objekte automatisiert zu bewegen. Die speziellen Greifkissen von Formhand ermöglichen also auch eine Form der Zukunftssicherheit.
Das Granulat im Greifkissen ist bei normalem Atmosphärendruck fluidartig. Es befindet sich also locker in dem flexiblen Greifkissen. Durch Anlegen eines Luftstroms verhärtet sich das Granulat im Inneren des Kissens; es wird festkörperartig. Sobald der Luftstrom gelöst wird, kehrt das Granulat in den ursprünglichen Zustand und das Greifkissen wird wieder weich und dadurch flexibel. Dieses Verhalten nutzt man, um die erwähnte formvariable Anpassung an die Objektoberfläche zu erreichen. Durch die Eigenschaften des granulatgefüllten Greifkissens werden neue Verfahren zum automatisierten Greifen möglich. Produktspezifische Greifer können ersetzt werden, wodurch gleichzeitig Kosten- und Zeitfaktoren reduziert und eine agile Produktion ermöglicht werden.
Unter einer multifunktionalen Nutzung versteht man die Fähigkeit, mehrere Funktionen einzuschließen und zu ermöglichen. Ein Objekt oder Produkt kann also mehrere Aufgaben erfüllen und ist in vielen Funktionen – multifunktional – nutzbar.
Eine multifunktionale Nutzung bietet die Möglichkeit, viele Bauteile einzusparen, indem viele Eigenschaften und Funktionen in ein einziges Produkt integriert werden. Eine multifunktionale Nutzung bietet vor allem in Fertigungsprozessen große Vorteile. So können Umbauzeiten, Personalkosten und der Aufwand reduziert werden.
Durch die anpassungsfähigen, formflexiblen Eigenschaften werden auch die Formhand-Greifer zu einem Tool mit multifunktionaler Nutzung. Dies äußert sich vor allem darin, dass unterschiedlichste Materialien und Formen von Objekten sicher und einfach gegriffen werden können. Eine multifunktionale Nutzung wird aber auch durch die vielseitigen Einsatzszenarien garantiert: So kann der Formhand-Greifer als mobiler Greifer, als stationäres Spannelement oder aber als kraftvolles Klemmelement verwendet werden. Darüber hinaus können beispielsweise Verkleidungsteile für den Innenraum von Fahrzeugen gegriffen werden. Aber auch Blechteile mit hoher Variantenvielfalt können aufgrund des flexiblen Greifkissen mühelos gehandhabt werden. Durch eine Einsparung an unterschiedlichen Greifervarianten können lange Rüstzeiten und damit verbunden Kosten eingespart werden. Aber auch luftdurchlässige oder biegeschlaffe Objekte, z.B. Sackwaren, Beutel oder Textilien können über das flexibleGreifkissen gegriffen und bewegt werden, was die multifunktionale Nutzung weiter ausbaut.
Modular beschreibt die Eigenschaft eines Produktes oder Objekts, in verschiedene Teile aufgeteilt werden zu können, bspw. verschiedene Module, Baugruppen oder Einzelkomponenten. Der Vorteil dieser Eigenschaft ist, dass modulare Produkte je nach gewünschtem Einsatz schnell und einfach entsprechend angepasst werden können.
Auch die Formhand-Greifer passen wir individuell nach Kundenwünschen und Einsatzszenario an. So können die Greifer groß, klein, eckig, rund, einzeln oder in Kombination ausgelegt werden. Durch die modularen Eigenschaften sind im Einsatzbereich keine Grenzen gesetzt.
Skalierbarkeit beschreibt ein System, das fähig ist sich in der Größe zu verändern. Häufig wird dabei von Wachstum gesprochen. Die Skalierbarkeit eines Systems kann zum besseren Verständnis über einen Skalierungsfaktor angegeben werden. Außerdem kann sich Skalierbarkeit eines Systems unterschiedlich ausfallen, sodass sich Unterscheidungen wie bspw. räumliche Skalierbarkeit, zeitlich-räumliche Skalierbarkeitoder die strukturelle Skalierbarkeit ergeben.
Auch die Formhand-Greifer sind skalierbar, indem je nach Anwendungsfall die passende Anzahl der Greifer ausgewählt werden kann. Diese Auswahl verläuft einfach und ist anpassbar an die Anwendung.
