Tastsystem Roboter in hochgenauen Applikationen einmessen

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Auf einer vollautomatisierten Anlage sollen hochpräzise Nadeln hergestellt werden. Für die nötige Genauigkeit der eingesetzten Roboter sorgt auch das Heidenhain-Tastsystem TS 150.

Eigentlich saust das Werkstück-Tastsystem TS 150 von Heidenhain hängend in der Spindel einer Werkzeugmaschine mit bis zu 3.000 mm/min Antastgeschwindigkeit durch den Maschinenraum. Die findigen Köpfe bei ITG Innovative Technologies kehren dieses Prinzip aber vollständig um und setzen das Tastsystem fest platziert und aufrechtstehend ein, um Roboter in hochgenauen Applikationen einzumessen.

Exakte Verabreichung des Medikaments gewährleisten

Der Arbeitsprozess für die Herstellung der Nadeln ist schnell umrissen: Angelieferte Kanülen werden in einer Spritzgießvorrichtung an ihrem Ende mit einem Kunststoff umspritzt und so zu Nadeln veredelt. An den Spritzgießvorgang schließt sich noch eine umfassende Reinigungs- und Prüfroutine an, die sicherstellt, dass die Nadeln die hohen Anforderungen an Sauberkeit und Funktionalität in der späteren Medizinanwendung erfüllen.
 Besonderheit dieser Anwendung ist das Handling der winzigen Kanülen und Nadeln. Ihr Innendurchmesser reicht hinab bis 0,3 mm. Außerdem verfügen die filigranen Teile schon über eine angeschliffene Spitze, die keinesfalls beschädigt werden darf und exakt positioniert werden muss. Denn die Orientierung des Anschliffs muss mit der vorgesehenen Orientierung des Applikators übereinstimmen, um später eine sichere Anwendung des Applikators und die exakte Verabreichung des Medikaments zu gewährleisten.

Bediener der Anlage benötigt keinerlei Robotik-Know-how

Damit die eingesetzten Roboter die kleinen Teile genau fassen und auch wieder ablegen können, setzt Imstec auf das iMS-System von ITG. Es besteht aus einer Elektronik inklusive Kalibriersoftware für jeden Roboter sowie einer Tastsystemeinheit, die für die Einmessvorgänge wechselweise in entsprechend vorbereitete Aufnahmen in der Reichweite jedes einzelnen Roboters montiert werden kann.Der Einmessvorgang ist dann denkbar einfach: Der Roboter greift einen definierten Teachkörper und führt diesen an das Tastsystem heran. Die Steuerung des Einmessens erfolgt automatisch über die Kalibriersoftware, der Bediener der Anlage benötigt keinerlei Robotik-Know-how dafür. Aus den ermittelten Werten und den Konstruktionsdaten des Teachkörpers lässt sich nun exakt der Tool Center Point des Greifers ermitteln.

Taktiles System erleichtert Konstruktion der Anlagen

Natürlich reicht es nicht aus, dass der Roboter sich hochgenau bewegt. Auch die Entnahme- oder Übergabestationen für die Nadeln müssen exakt eingemessen sein. Und so kommt das Tastsystem TS 150 von Heidenhain in beinahe gewohnter Art zum Einsatz: Über eine spezielle Aufnahme wird es am Roboterarm befestigt und misst so die Trays ein, auf denen die Nadeln während des Fertigungsprozesses und nach ihrer Fertigstellung abgelegt werden.

Elektrotechnik

Präzisionsgetriebe für Pick&Place-Einheit ermöglicht schnelle Werkzeugwahl

Von der höheren Genauigkeit der Roboter profitiert nicht nur der Kunde der Anlage zur Nadelfertigung. Auch für Imstec selbst bietet die ITG-Lösung mit dem Heidenhain TS 150 schon im Aufbau der Anlage zahlreiche Vorteile. Denn das taktile System arbeitet überall problemlos, wo der Roboter es erreichen kann – auch in versteckten Winkeln. Das erleichtert die Konstruktion der Anlagen. Außerdem nutzt Imstec das Einmessen immer wieder während der Bauphase der Anlagen, etwa bei Änderungen an der Konstruktion der Werkstückträger. Entscheidend ist aber das initiale Einmessen nach dem Aufstellen der Fertigungseinheit beim Kunden. Denn dann kommt es schließlich darauf an, die geforderte Genauigkeit in der Serienfertigung von mehreren Millionen Nadeln pro Jahr zu erreichen.

Einmessen des Roboters läuft vollautomatisch ab

Der Kunde kann das Kalibriertool jederzeit selbst einsetzen. Das kann im Zuge einer turnusmäßigen Wartung sein oder wenn Abweichungen im laufenden Betrieb auftreten – was immer wieder der Fall sein kann, denn Hochpräzisionsgreifer reagieren sehr empfindlich auf kleinste Veränderungen oder nur geringe Berührungen. Da das Einmessen des Roboters vollautomatisch nach Starten der entsprechenden Routinen abläuft, kann er die ursprüngliche Genauigkeit der Anlage jederzeit ohne besonderes Experten-Know-how wieder herstellen.

Ulrich Poestgens ist Redakteur Digitale Medien und Content Marketing bei Heidenhain.