Automatisierte Probenhandhabung im Labor

Wie der Paralleldrehgreifer REP2000 manuelle Decap-/Recap-Prozesse effizient automatisiert

Im Laborumfeld sind Präzision, Wiederholgenauigkeit und Prozesssicherheit entscheidend. Gleichzeitig gibt es nach wie vor zahlreiche Arbeitsschritte, die manuell ausgeführt werden – insbesondere dann, wenn unterschiedlichste Probengefäße gehandhabt werden müssen. Genau mit dieser Herausforderung sah sich das Deutsche Referenzbüro für Ringversuche und Referenzmaterialien (DRRR) konfrontiert: Das Öffnen und anschließende Wiederverschließen von Probengefäßen sollte automatisiert werden, um die Probenerstellung effizienter und reproduzierbarer zu gestalten. ABB Robotics entwickelte in Kooperation mit der Zimmer Group dafür eine Automatisierungslösung, bei der der 2-Backen-Paralleldrehgreifer REP2000 eine zentrale Rolle übernimmt.

Manuelle Prozesse im Labor automatisieren

Im konkreten Fall mussten Probengefäße im sogenannten Decap-/Recap-Prozess zuverlässig geöffnet und wieder verschlossen werden. Die Schwierigkeit lag dabei nicht nur in der eigentlichen Drehbewegung, sondern vor allem in der Vielfalt von insgesamt sieben verschiedenen Probengefäßtypen.

Hinzu kamen unterschiedliche Rahmenbedingungen im Prozess: Die Gefäße mussten auch bei verschiedenen Temperaturzuständen sicher gehandhabt werden. Damit war klar, dass eine Lösung gefragt war, die sowohl flexibel als auch präzise arbeitet und sich kontrolliert in die Automatisierungsumgebung integrieren lässt.

Greifen und Drehen in einem kompakten Modul

Für diese Anwendung fiel die Wahl auf den REP2000 der Zimmer Group. Der elektrische 2-Backen-Paralleldrehgreifer kombiniert Greifen und Drehen in einem kompakten Modul und eignet sich damit besonders für Applikationen, in denen der verfügbare Bauraum begrenzt ist und mehrere Bewegungsfunktionen in einer Einheit zusammengeführt werden sollen.

Gerade im Laborumfeld bringt dieser Ansatz entscheidende Vorteile: Statt mehrere Komponenten für Greif- und Drehbewegung separat auszulegen, lassen sich beide Funktionen platzsparend in einer Lösung realisieren. Das reduziert nicht nur die Komplexität des Aufbaus, sondern vereinfacht auch die Auslegung des Gesamtsystems.

Ein weiterer wichtiger Punkt für die Anwendung beim DRRR: Der REP2000 arbeitet elektrisch und benötigt daher keine Druckluftversorgung. Das erleichtert die Integration in sensible Laborumgebungen und reduziert den infrastrukturellen Aufwand.

Präzise Steuerung für unterschiedliche Gefäßtypen

Ausschlaggebend für die Greiferauswahl war insbesondere die Möglichkeit, den Greifer geregelt über eine Schnittstelle anzusprechen. Über IO-Link kann der REP2000 flexibel parametriert werden. So lassen sich unter anderem der Hub der Greiferbacken, die Greifkraft sowie der Winkel der endlos drehbaren Einheit an die jeweilige Applikation anpassen.

Diese Flexibilität war in der Laboranwendung essenziell, um die unterschiedlichen Probengefäße sicher zu öffnen und wieder zu verschließen. Das System arbeitet dabei drehmomentorientiert: Der Roboter von ABB Robotics führt die Probengefäße beim Öffnen und Schließen nach – abhängig von Gewindegängen, Gewindesteigung und Drehgeschwindigkeit. Dadurch kann der Prozess reproduzierbar und zugleich schonend umgesetzt werden.

Besonders bei Gefäßen mit unterschiedlichen Verschlussgeometrien und wechselnden Bedingungen spielt die fein abgestimmte Regelbarkeit der elektrischen Lösung ihre Stärken aus.

Prozesssicherheit auch bei sensiblen Handhabungsaufgaben

Neben der Flexibilität war auch die Prozesssicherheit ein zentrales Kriterium. Der REP2000 verfügt über eine mechanische Selbsthemmung bei Stromabfall. Dadurch wird verhindert, dass Werkstücke bei einem unerwarteten Energieausfall beschädigt werden. Für Anwendungen im Labor, in denen Proben sicher gehalten werden müssen, ist diese Funktion ausschlaggebend.

Zusätzlich ermöglicht eine integrierte Notentriegelung, den Greifer im stromlosen Zustand zu öffnen, um Werkstücke im Bedarfsfall sicher zu entnehmen. Solche Funktionen erhöhen die Betriebssicherheit und unterstützen einen robusten Anlagenbetrieb.

In puncto Lebensdauer ist das Modul auf industrielle Anforderungen ausgelegt: Der REP2000 erreicht bis zu 5 Millionen wartungsfreie Zyklen. Weitere Serienmerkmale wie integrierte Abfrage, einstellbare Greifkraft, Positionierbarkeit und stufenlos einstellbare Bewegungsparameter unterstreichen die Eignung für anspruchsvolle Automatisierungsaufgaben.

Kompakt, leistungsfähig und gut integrierbar

Dass das Projekt trotz Integrationshürden umgesetzt wurde, unterstreicht die Praxistauglichkeit des Gesamtkonzepts und die Leistungsfähigkeit des eingesetzten Drehgreifers. Aus Anwendersicht waren es vor allem vier Eigenschaften, die den Ausschlag für den Einsatz des REP2000 gaben:

• keine Druckluft notwendig
• kompakte Bauweise
• herausragende Leistungsfähigkeit
• gut nutzbare, digitale Schnittstelle

Gerade die Kombination aus elektrischer Ansteuerung und kompakter Integration von Greifen und Drehen macht den REP2000 für Labor- und Handlingprozesse interessant, in denen Präzision, Flexibilität und geringer Bauraumbedarf zusammenkommen.

Erfolgreiche Umsetzung mit hoher Kundenzufriedenheit

Das Projekt zeigt, wie sich manuelle Prozesse in der Probenerstellung durch abgestimmte Automatisierungslösungen effizient ersetzen lassen. Mit dem REP2000 konnte eine Lösung geschaffen werden, mit der sich Probengefäße unterschiedlicher Bauart zuverlässig öffnen und wieder verschließen lassen.

Auch die Zusammenarbeit wurde positiv bewertet. Aus dem Umfeld der Anwendung heißt es: „Die Zusammenarbeit mit Zimmer war geräuschlos und unproblematisch. Der Kunde ist mit der Lösung sehr zufrieden,“ so Willi Tyroke, Senior Project Engineer bei ABB Robotics.

Bei der Realisierung der Automatisierungslösung für das Deutsche Referenzbüro für Ringversuche und Referenzmaterialien (DRRR) zeigte sich, wie sich auch anspruchsvolle Probenhandhabungsprozesse mit einer elektrischen, regelbaren Greiflösung wirtschaftlich und prozesssicher automatisieren lassen.