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f+h fördern und heben 7-8/2017

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INTRALOGISTIK

INTRALOGISTIK Greifsysteme für die Intralogistik Stand der Technik und Entwicklungspotenziale Die Automatisierung von Greifvorgängen in der Logistik ist ein dynamisches Entwicklungsfeld. Fortschritte, vor allem in den Bereichen der Bildverarbeitung und dem maschinellen Lernen, ermöglichen zunehmend die Automatisierung von Prozessen, bei denen der Mensch aufgrund seiner hohen Flexibilität und Geschicklichkeit bisher als unersetzbar galt. Dies verändert auch die Anforderungen an Greifsysteme. Die Entwicklung von technischen Greifern ist bis dato vor allem durch Anwendungen aus dem Produktionsumfeld geprägt worden, wo gleiche Produkte mit hohen Wiederholungsraten sicher und präzise gehandhabt werden müssen. Aus diesem Grund verfügen die hierfür vielfach verwendeten Klemmgreifer über speziell ausgeprägte Greifbacken, die jedoch nur für die Fixierung eines bestimmten Produkts optimiert sind. Steht die Handhabung eines an- deren Produkts an, muss i. d. R. der Greifer gewechselt oder angepasst werden. Statt tausendfach das gleiche Produkt zu bewegen, werden im logistischen Umfeld Greifer benötigt, die i. Allg. unterschiedliche Produkte unter wechselnden Prozess- und Umgebungsbedingungen greifen und handhaben können. Dies erfordert sehr viel universellere Greifsysteme, die neben einem geänderten Design auch über eine geeignete Sensorik und Greifregelung verfügen müssen. Die zukünftige Entwicklung ist z. B. an der Amazon-Robotic-Challange abzulesen (amazonrobotics.com). In diesem Wettbewerb müssen unterschiedliche Produkte, die zufällig in einem Regal verteilt sind, vollkommen autonom von einem Greifsystem erkannt, gegriffen und abgelegt werden. Das Ziel dabei ist, die Kommissionierung im Versandhandel zu automatisieren – ein arbeitsintensiver Prozess, der aufgrund der immensen Artikelvielfalt, der kleinen Losgrößen und der notwendigen Prozessflexibilität bisher noch überwiegend manuell stattfindet. Handhabungssysteme in der Logistik Aktuell sind in der Logistik diejenigen Handhabungsprozesse automatisiert worden, die eine hohe Ähnlichkeit zu denen aus der Produktion mit gleichartigen Objekten und festgelegten Prozessen besitzen. Beispiele hierfür sind das (De-)Palettieren von Kartons, Flaschen oder Behältern sowie die Handhabung von pharmazeutischen Produkten. Dafür werden vielfach angepasste Klemm- oder Sauggreifer mit einem Industrieroboter in einer stationären Pickzelle 01 Palettierzelle Dr.-Ing. Stephan Ulrich ist wissenschaftlicher Laborleiter am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Technische Logistik der Helmut-Schmidt- Universität Hamburg M.Sc. Christopher Klitsch ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Technische Logistik der Helmut-Schmidt- Universität Hamburg Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rainer Bruns leitet den Lehrstuhl für Maschinenelemente und Technische Logistik der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg 16 f+h 7-8/2017

kombiniert (Bild 01 und 02). Mit aufwendigen Greiferwechselsystemen lassen sich auch Objekte mit unterschiedlicher Gestalt von einem System greifen. Neben diesen stationären Systemen werden in neueren Entwicklungen auch mobile Roboter für Aufgaben der „Roboter zur Ware“-Kommissionierung eingesetzt (Bild 03). Hierbei werden zukunftsweisend Fahrerlose Transportfahrzeuge mit einem Roboter und wiederum klassischen Greifsystemen kombiniert, um aus Regalen Produkte zu greifen und in einem mitgeführten Behälter abzulegen. Das handhabbare Warenspektrum beschränkt sich bei diesen Lösungen noch auf wenige, sehr gleichförmige Produkte wie Bücher, Schuhkartons oder Drogerie artikel. Große Fortschritte im Bereich der autonomen Navigation, der Erkennung und Ortung der Produkte sowie der parallele Betrieb mit dem Menschen versprechen ein hohes Potenzial derartiger Systeme. Allerdings sind aktuell noch vor allem das mögliche handhabbare Artikelspektrum, die zu geringe Pick leistung sowie die zusätzlichen Anforderungen an das Lager, z. B. Artikelabstand und -ausrichtung im Regalfach, Hemmnisse für den Einsatz in vielen Anwendungen. Greifmechanik Vakuumgreifer sind im logistischen Umfeld von großer Bedeutung. In unterschiedlichen Formen und Größen verfügbar, können sie sehr viele Produkte zuverlässig handhaben. Voraussetzung ist jedoch, dass die Produkte ausreichend große und glatte Oberflächen besitzen, die sich mithilfe der Greiflippen abdichten lassen. Produkte, die diese Eigenschaften nicht besitzen, müssen zwangsläufig durch Reiboder Formschluss gegriffen werden, sieht man von Spezialgreifern z. B. Magnet-, Klebe- oder Adhäsionsgreifern ab. Hierfür werden häufig Klemmgreifer verwendet, die durch die radiale oder translatorische Bewegung von zwei oder drei Backen, Greifobjekte fixieren können. Sie sind in vielfacher Ausführung verfügbar und haben zumeist an bestimmte Objekte angepasste feste Greifbacken. Wenngleich sie diese Objekte sicher und präzise greifen können, versagen sie bei Produkten mit abweichenden Konturen. Eine höhere Flexibilität, bezüglich der greifbaren Produkte, wird durch eine Erhöhung der Freiheitsgrade wie beim Gelenkfingergreifer oder bei technischen Händen erreicht (Bild 04). Dies geht jedoch mit einer deutlichen Erhöhung der Komplexität hinsichtlich der konstruktiven Ausführung und der technischen Ausstattung einher. Hochentwickelte Nachbildungen der menschlichen Hand sind bezüglich des Preises, der Robustheit und des Komplexitätsgrades für logistische Anwendungen nicht geeignet. Eine hohe Flexibilität und gleichzeitig einen einfachen mechanischen Aufbau versprechen elastische Greifer. Sie bestehen aus speziell geformten Elastomeren, die sich bei Erhöhung des Innendrucks verformen und somit ein Objekt umschließen. Diese Greifer kommen ohne klassische Gelenke oder komplexe Getriebe zur Kraftübertragung aus und können aufgrund ihrer weichen Oberfläche viele Produkte schonend handhaben. Nachteilig sind derzeit noch die geringen Greifkräfte und die Das nach da? Läuft. Unsere Förderanlagen. Automatisch, innovativ, wirtschaftlich & leise. 02 Pickzelle 03 Mobiler Kommissionier-Roboter Wir beraten Sie gerne. www.haro-gruppe.de

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