Automatisierte Greiflösung Taktile Intelligenz: Wenn Roboter anfangen zu fühlen

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HBK Hottinger Brüel & Kjaer GmbH

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Siléane und HBK entwickelten mit der IO-Link-Wägezelle PW22i einen intelligenten Robotergreifer, der die Griffqualität in Echtzeit prüft. So werden Produktverluste und Schalenverformung bei der Hochgeschwindigkeits-Kosmetikfertigung reduziert und die Systemarchitektur vereinfacht.

Siléane, ein in Frankreich ansässiger Spezialist für fortschrittliche Robotik, hat sich mit Hottinger Brüel & Kjær (HBK) zusammengetan, um eine neue automatisierte Greiflösung für einen globalen Kosmetikhersteller zu entwickeln. Durch die direkte Einbettung intelligenter Sensoren in die Endbearbeitungswerkzeuge (EOAT) ermöglicht das Projekt eine Überprüfung der Griffqualität in Echtzeit und gewährleistet so Präzision und Zuverlässigkeit in stark geregelten, schnell laufenden Verpackungslinien.

Die Herausforderung: Blindgeschwindigkeit in der Grossserienfertigung

Bei der Hochgeschwindigkeits-Kosmetikherstellung haben herkömmliche robotergestützte Handlingsysteme oft Probleme mit leichten, flexiblen Komponenten mit engen Toleranzen, wie z. B. verformbaren tiefgezogene Kunststoffschalen. Industrieroboter zeichnen sich zwar durch Ausführung, Geschwindigkeit und Wiederholbarkeit aus, ihre physikalischen Interaktionen bergen jedoch erhebliche Risiken. Ohne taktiles Feedback kann ein unausgewogener Griff zu Produktverlust oder einer Verformung der Schale führen. Herkömmliche Validierungsmethoden, die auf einfacher Positionsverfolgung oder binärer Erkennung basieren, bieten nur einen sehr geringen Einblick in die tatsächliche Qualität des physischen Kontakts, weshalb Siléane nach einer Alternative sucht, die sich auf Messwerte stützt. So wird das Vertrauen in jedem Zyklus gewährleisten, ohne den Prozess zu verlangsamen.

Neuer Sensor entwickelt

Robotergreifer bekommen mehr Fingerspitzengefühl

Die Lösung? Taktile Intelligenz am Interaktionspunkt

Anstatt die Systemkomplexität durch externe Inspektionsschritte zu erhöhen, integrierte Siléane die Kraftmessung direkt am Interaktionspunkt zwischen Roboter und Produkt. In Zusammenarbeit mit HBK integrierte Siléane vier werkseitig kalibrierte intelligente Wägezellen PW22i — ausgestattet mit IO-Link — direkt in den Robotergreifer und platzierte einen Sensor an jedem Kontaktpunkt.

Dieses Industrie-4.0-Setup ermöglicht es dem Roboter, die Griffqualität sofort an der Quelle zu überprüfen, Kraftdaten in Echtzeit zu erfassen und sofort auf physische Abweichungen während des Greifzyklus zu reagieren — und sich gleichzeitig nahtlos in moderne Automatisierungsarchitekturen zu integrieren. Simon Kleefeldt, HBK-Produktmanager Wägetechnik, erklärt die Bedeutung dieser Entwicklung: «Dieses Projekt spiegelt einen grundlegenden Wandel in der Automatisierung wider: die Einbettung von Intelligenz auf Sensorebene, um Systeme zu bauen, die zuverlässiger, autonomer und einfacher zu implementieren sind.»

HBK beschleunigte die Weiterentwicklung seiner bewährten PW22-Wägezelle, die ursprünglich für anspruchsvolle dynamische Wägeanwendungen mit hoher Geschwindigkeit wie Kontrollwägen und Befüllung konzipiert war, in die PW22i, indem es IO-Link-Konnektivität integrierte, um den realen Integrationsanforderungen gerecht zu werden.

Robotik für hochpräzises Handling sensibler Produkte

Mikrometergenaue Positionierung von Wafern

Sofortige betriebliche Vorteile

Die Integration der PW22i-Wägezellen brachte unmittelbare anwendungstechnische Vorteile und zeigte, wie physikalische Messintelligenz die Fertigungsleistung verbessern kann. Für den Endkunden bedeutet dies:

• Überprüfung des Null-Fehler-Griffs in Echtzeit an allen Kontaktpunkten.

• Deutliche Reduzierung des Produktabfalls und der Verformung der Schale.

• Vereinfachte Systemarchitektur mit reduzierter Verkabelung über IO-Link.

• Schnellere Inbetriebnahme und verbesserte Wiederholbarkeit aller Installationen, was letztlich zu einer schnelleren Investitionsrendite (ROI) führt.

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