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Flexible Greiftechnik für die Medizintechnik

: Schunk


Ein servoelektrischer Greifer von Schunk fungiert als „Herzstück“ einer Fertigungsanlage zur Montage von Venenverweilkanülen. Ein Ziel der automatisierten Lösung war ein qualitätssichernder, hygienischer prozessoptimierter Montageablauf. Dabei werden 78 unterschiedliche Kanülendurchmesser sensibel gegriffen und fixiert – vollautomatisiert und in einer einzigen Anlage.

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Montage- und Prüfanlage für Venenverweilkanülen mit 24 Bearbeitungsstationen.

Montage- und Prüfanlage für Venenverweilkanülen mit 24 Bearbeitungsstationen.

Der Markt für Medizintechnik ist nicht nur stark internationalisiert, er zeichnet sich auch durch eine rasante Entwicklung aus. Die besten Marktpotenziale haben heutzutage Produkte, die vom Gesundheitssystem finanzierbar sind und Kosteneinsparungspotentiale sowie Einkaufsoptimierungsmöglichkeiten bieten. Der Einsatz neuer Technologien und Fertigungsverfahren in der Produktion hat daher eine besonders hohe Bedeutung für die gesamte Gesundheits- und Pharmabranche. Besonders die flexiblen Module und Komponenten haben die „Nase vorn“.

Die BBraun Melsungen AG gehört zu den weltweit führenden Unternehmen der Medizintechnik und steht als Familienunternehmen in einem besonderen Wettbewerb mit hoher Verantwortung. Das Sortiment umfasst qualitativ hochwertige und innovative Produkte sowie prozessorientierte Dienstleistungen für die medizinische Versorgung von Patienten und all jener Menschen, die Patienten Hilfe geben.

Kontinuierliche Produktprogrammerweiterungen, erhöhte Nachfrage und Prozessoptimierungsmaßnahmen erforderten eine effiziente und flexible Automatisierungslösung für die Endmontage von peripheren Venenverweilkanülen. Mit der Schunk GmbH fand BBraun einen kompetenten und zuverlässigen Partner bei der Realisierung dieser Aufgabe.

Die Venenverweilkanülen der Produktlinie Vasofix und Vasoscan kommen vor allem in der Langzeitversorgung bei Infusionen oder Transfusionen zum Einsatz. Eine Kanüle besteht jeweils aus einer Schutzkappe, Blutfängerstopfen sowie Kanülen- und Kapillarbaugruppe. Im Fertigungsprozesses erfolgte bisher der Endmontagevorgang von bis zu 78 Produktvarianten mit unterschiedlichsten Durchmessern rein manuell:
Kapillar- und Kanülenbaugruppe wurden zusammengesteckt, anschließend visuell geprüft und in einem weiteren Montageschritt mit dem Blutfängerstopfen und der Schutzkappe komplettiert. Durch die vielen manuellen Arbeitsschritte bestand neben dem Beschädigungsrisiko auch eine erhöhte Partikelbelastung durch die Kontamination der Werker.

Ein Ziel der automatisierten Lösung war deshalb für BBraun ein qualitätssichernder, hygienischer Montageablauf. Auf der neuen Anlage müssen alle Produktvarianten von G24/19 mm bis G14/50 mm montiert und geprüft werden können, wobei die Rüstzeiten auf ein Minimum zu beschränken sind. Die Projektplanung, Konstruktion, Einzelteilfertigung, Montage und Softwareerstellung der Anlage übernahm der Sondermaschinenbau der BBraun Melsungen AG.

Mechatronisches Greifmodul im Einsatz

Bedingt durch das große Teilespektrum und die notwendige Feinfühligkeit des Montagevorgangs von Kapillar- und Kanülenbaugruppe ergab sich sehr schnell, dass hier nur ein mechatronisches Greifmodul zum Einsatz kommen kann. BBraun überzeugte der servoelektrische 2-Finger-Parallelgreifer EGN 100 aus dem mechatronischen Produktprogramm von Schunk.

Grundlage des EGN ist das bereits in zahlreichen Handhabungslösungen bewährte pneumatische Pendant PGN-plus. Durch die Integration eines Servomotors und eines Resolvers zur Positionsauswertung kann der Greifer im Kraft- oder Positions-Modus flexibel
betrieben werden. Dadurch wird die Regelung der Greifkraft, der Position oder der Geschwindigkeit möglich. Die technischen Eckdaten des EGN 100: Hub von 10 mm pro Finger und maximale Greifkraft von 720 N. Gerade durch die Möglichkeit der Kraft- oder Positionsregelung ist der EGN 100 für eine Vielzahl von interessanter Anwendungsmöglichkeiten einsetzbar, einige Beispiele:

• Greifen empfindlicher Bauteile: Anfahren mit geringer Kraft, Greifen mit erhöhter Kraft

• Teile sortieren nach Abmessung: Maßkontrolle beim Greifen

• Flexibilität: Handhabung verschiedener Teile, hinsichtlich
Gewicht, Werkstoff, Empfindlichkeit oder Größe
• Ersatz einer Messstation: 100% Kontrolle beim Greifen


Flexibilität als entscheidender Faktor

Für die Anwendung von BBraun war die Flexibilität des EGN 100 der entscheidende Vorteil. Im Montageablauf der Kanülen wird nun die komplette Bandbreite von 78 unterschiedlicher Kanülendurchmesser sensibel gegriffen und fixiert – vollautomatisiert und in einer einzigen Anlage. Ein freiverkettetes Werkstückträger-Transport-System (WTS) befordert hierzu je WT sechs Kanülen- und Kappilarbaugruppen zum Montagevorgang. Der servoelektrische Parallelgreifer fixiert dort die Kappilarbaugruppen, sodass diese in einem Toleranzbereich fest stehen. Mittels Winkelgreifer werden die Kanülenbaugruppen gegriffen und über die Kappilarbaugruppe gefügt. In den weiteren Stationen folgen darauf mehrere qualitätssichernde Prüfvorgänge. Die Montage- und Prüfanlage
beinhaltet insgesamt 24 Bearbeitungsstationen bei einer Größe der Kernmaschine von 14,40 m x 1,60 m.

Die elektrische Anbindung des Greifers löst Schunk platzsparend mit dem externen Controller EGN-C. Der Controller kann per CAN-Bus, einer RS 485-Schnittstelle oder über Klemmenbetrieb durch die analogen und digitalen Ein-/Ausgänge angesteuert werden, bei einer Versorgung über 24 V DC.

Durch die vorinstallierte Schunk Software ist es möglich den Greifer sowohl im Positions- als auch im Kraftmodus zu bedienen. Herr Nöding, Projektverantwortlicher im Bereich Automatisierung bei BBraun: „Die Inbetriebnahme des Greifers zeigte sich als äusserts einfach. Der Controller wurde an die Ein- und Ausgänge der SPS angeschlossen und in den Anlagenablauf eingebunden. Durch die Vorinbetriebnahme des Systems Greifer – Controller waren keine weiteren Parametrierungen des Servosystems notwendig.“

Für BBraun entfallen mit der flexiblen Automationslösung kosten- und zeitintensive Umrüstvorgänge, wie man sie beispielsweise von herkömmlichen Montagevorrichtungen kennt. Insgesamt dauert der Umrüstvorgang der gesamten Anlage auf eine andere Produktvariante weniger als eine halbe Stunde. Umrüst- und Montagefehler können komplett ausgeschlossen werden, da kein manueller Eingriff durch den Bediener erforderlich ist. Die BBraun Melsungen AG setzt den servoelektrischen 2-Finger Parallelgreifer EGN momentan weltweit in mehreren Anlagen ein.


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