27/09/2017
Door Liam van Koert
In het kielzog van Industrie 4.0 productie, worden er nieuwe eisen aan de grijper gesteld. Ook de grijper moet namelijk in een netwerk kunnen worden opgenomen om op afstand te kunnen instellen of uitlezen. De opmars van de corobot brengt bovendien strenge veiligheidseisen met zich mee, zodat de mens zich ook niet aan de grijper kan bezeren. Grijperfabrikant Zimmer kiest voor IO-Link om aan deze eisen tegemoet te komen.
Kai Kohler is productmanager robotica en weet alles van robotgrijpers. Aangezien hij al de nodige jaartjes bij Zimmer werkt, is dat helemaal het geval voor de grijpers die beroemd werden onder de hoede van Sommer Automatic, maar inmiddels Zimmer blauw kleuren. Op de Hannover Messe maakt hij duidelijk dat deze ‘rebranding’, waar sommigen in de Benelux nog steeds aan moeten wennen, veel meer is dan een nieuw logo. “Naast de oude vertrouwde grijpers zullen we in de toekomst steeds meer mechatronische systemen voor industrie 4.0 op de markt brengen. Onze 5000 en 6000 serie zijn daarvan mooie voorbeelden. Ze behoren mechanisch nog steeds tot de absolute top, maar zijn bovendien uitgerust met IO-Link om aan alle digitale eisen tegemoet te komen. Je kan ze zeer eenvoudig op afstand instellen, bedienen en uitlezen, zonder extra kabels of lastig programmeerwerk, gewoon rechtstreeks via de robotbesturing. Dat geldt uiteraard voor onze elektrische, maar sinds kort ook voor de pneumatische grijpers.”
Hoezo IO-Link?
Waarom Zimmer voor IO-Link heeft gekozen om hun grijpers naar het digitale domein te brengen? Daarvoor moeten we volgens Kohler een aantal jaartjes terug in de tijd. “IO-Link bestaat al een aardig poosje. De eerste specificaties stammen uit 2009 als ik me niet vergis. Destijds werd IO-Link gepresenteerd als een vernieuwende technologie om de laatste meters tot aan de sensor te digitaliseren en zo te kunnen communiceren. Nu kon dat al wel middels bustechnologieën als AS-i, maar omdat IO-Link een point-to-point verbinding is kon het nu over grote lengtes gewoon via de standaard afgeschermde sensorkabel. Toch duurde het nog een aardige tijd voordat IO-Link doorzette. De sensorproducenten stopten het er standaard in, maar er waren maar weinig IO-Link master modules beschikbaar en ook de besturingsleveranciers lieten het links liggen. Dat is nu wel anders. Met de komst van industrie 4.0 ondersteunt iedereen het nu, wat het voor Zimmer tot super aantrekkelijke communicatieoplossing maakt. Onze grijpers zijn namelijk op zeer uiteenlopende robots met allemaal hun eigen besturing te vinden. En omdat er geen afscherming in de kabel nodig is, is deze goedkoop én flexibel. Ook dat is een grote pré voor onze robotklanten.”
Hybride grijpkracht
Terug naar de grijpers. Want grijpers met IO-Link, waren die er al niet even? “Dat klopt. Die hebben we sinds 2015, toen we onze eerste grijpers uit de 5000 serie introduceerden. Deze serie is vooral bekend om de zeer hoge nauwkeurigheid door het gebruik van staal in geleidingen en een speciale DLC-coating die hem naast IP64 of IP67 ook voor 30 miljoen cycli onderhoudsvrij maakt. En inderdaad, de elektrische varianten waren ook toen al van IO-Link voorzien om heel eenvoudig de grijpkracht in te stellen, of het aantal gemaakte slagen op te tellen om bijvoorbeeld de dagproductie op te vragen, of om te zien wanneer het tijd is voor onderhoud. Maar sindsdien is de 5000 serie flink uitgebreid. Niet alleen voor wat betreft verkrijgbare slag en grijpkracht, maar ook hebben we hybride grijpers aan de serie toegevoegd. Dit zijn pneumatische grijpers, maar dan wel met IO-Link. Hoe we dit gedaan hebben? Door zowel de ventielen als de sensoren in de grijper te integreren. Dat scheelt veel ruimte, is veel gemakkelijker te installeren, presteert beter en is als je het totaalplaatje bekijkt ook nog eens goedkoper. Je hoeft namelijk geen aparte ventielen en sensoren te kopen en te installeren. En doordat je bij perslucht normaliter 30 tot 50 milliseconde vertraging hebt per meter persluchtleiding, reageert onze hybride grijper veel directer, wat resulteert in hogere cyclustijden. Verder hebben de hybride grijpers door IO-Link natuurlijk dezelfde digitale voordelen als de servogrijpers. Ze zijn ‘plug & play’ online en op afstand in te stellen, besturen of uit te lezen.” Maar volgens Kohler begint het IO-Link verhaal daar pas. Want ook de 6000 serie, parallelgrijpers waarvan de (grote) slag geheel programmeerbaar is en daarom normaliter is uitgerust met CAN-open, DeviceNET of Profibus, heeft er een IO-Link variant bijgekregen. Kohler: “Helemaal bij grote slag is IO-Link natuurlijk fantastisch. Je kan namelijk alle grijpvariabelen zoals de slag, de grijpkracht en snelheid voor het oppakken van verschillende producten heel eenvoudig via de robotbesturing instellen. En ook als er een wissel plaatsvindt kunnen ‘live’ alle juiste parameters in de nieuwe grijper worden geschoten, zonder dat er gekalibreerd hoeft te worden. Uiteraard geldt ook hier dat alle grijperdata kan worden gevisualiseerd en gelogd, zodat de operator altijd ziet wat de status van de grijper is en was.”
Veilige grijpkracht
Een hele bijzondere grijper uit de 6000 serie die deze visuele feedback zelfs geeft door in een bepaalde kleur op te lichten is de nieuwste corobotgrijper van Zimmer, inderdaad ook inclusief IO-Link. Ook hier komt een en ander vaag bekend voor en blijkt het een voortborduren op een eerder ontwerp te zijn. “Waarschijnlijk doet deze je aan de ronde R800 denken die we iets meer dan een jaar geleden voor Kuka hebben ontwikkeld”, bevestigt Kohler. “Net als bij die grijper hebben we ervoor gezorgd dat hij absoluut veilig is en dat de mens zich er niet aan kan bezeren. De hoeken zijn afgerond, er zijn geen scherpe randjes of naden en de kracht is gemaximaliseerd op de in DIN ISO 15066 voorgeschreven 140 N. Mocht de kracht om wat voor reden toch hoger worden, dan is er bovendien een mechanische vergrendeling die de aandrijving blokkeert. Die extra mechanische vergrendeling, die we gepatenteerd hebben, is uniek. Hetzelfde geldt voor de kleurenfeedback die we in de grijper hebben geïntegreerd. Is de grijper blauw? Dan is alles goed aangesloten en is hij klaar voor de start. Zodra de vingers gaan bewegen, dan kleurt de grijper geel. Groen wordt hij als hij op de juiste positie is en rood betekent natuurlijk dat er iets niet klopt en dit eerst moet worden verholpen. Ook hier komt IO-Link dan goed van pas om met een paar klikken op de interface van de robotbesturing de diagnose te kunnen stellen.”
Toekomst 4.0
Die diagnose brengt ons tot slot op een laatste punt. Want dat je met IO-Link ook de grijperhistorie kunt ontsluiten om deze later te bestuderen is inmiddels wel duidelijk. Maar waar laat je die data. Is er misschien ook zoiets als een Zimmer Cloud? Kohler schudt glimlachend het hoofd. “Nee, nog niet”, zegt hij. “We stellen de gegevens ter beschikking, maar de klant moet er zelf een plekje voor vinden. Want hoewel ik niet uitsluit dat er in de nabije toekomst een Zimmer Cloud is, moet de industrie eerst nog een paar security- en eigendomszaken op orde hebben.” Volgens Kohler staat de waarde van Big Data en predictive maintenance, ook voor de businessmodellen van Zimmer zelf, buiten kijf. “Zimmer maakt natuurlijk veel meer dan alleen grijpers. We bestuderen dan ook nauwlettend wat de voordelen zijn als we vergelijkbare IO-Link intelligentie aan andere mechanica toevoegen. Daar ligt nog een groot ontgonnen gebied waar we de komende jaren nog volop mee vooruit kunnen.”