Endeffektoren für die Medizintechnik
Hygienic Design für MedTech
In der Medizintechnik stehen Sicherheit und Hygiene an erster Stelle. In der Fertigung werden hohe Anforderungen an Prozesse, Automation sowie die Handhabungstechnik gestellt. Wie können Sicherheit und Qualität für Komponenten, Systeme und Roboter gewährleistet werden?
Neben generischen Anforderungen an Handhabungs- und Automatisierungstechnik – wie einfache Integration in bestehende Systeme, hohe Verfügbarkeit, hoher Automatisierungsgrad und große Flexibilität – gelten in der Pharma- und Medizinbranche besondere Voraussetzungen an Hygiene, Reinraumklassifizierung und eingesetzte Schmierstoffe. Ein hygienegerechtes Design, das eine einfache Reinigung und Sterilisation auch mit Wasserstoffperoxid ermöglicht, ist dabei von größter Bedeutung. Darüber hinaus müssen Komponenten nicht nur robust sein, sondern auch vor Korrosion und dem Eindringen von Schmutz und Bakterien geschützt werden, um Kontamination vorzubeugen. Dies gilt sowohl für die Endeffektoren als auch für das entsprechende Roboterzubehör wie Werkzeugwechsler.
Aseptischer Werkzeugwechsler
In enger Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Bausch+Ströbel hat die Zimmer Group einen Werkzeugwechsler entwickelt, der diese Anforderungen des Hygienic Design erfüllt (Bild 1).
Der Wechsler, der die Schutzklasse IP67 aufweist, ist hauptsächlich aus dem Kunststoff PEEK (Polyetheretherketon) gefertigt, wodurch ein sehr niedriges Eigengewicht erreicht werden konnte. Die weiteren eingesetzten Materialien wie Edelstahl und PTFE (Polytetrafluorethylen) gewährleisten zudem eine sichere Reinigung mit den in der Branche üblichen Medien, wie H2O2 (Wasserstoffperoxid).
Das Handlingsgewicht angepasst an die Traglasten der Roboter beträgt bis zu 10 Kilogramm. Dabei verfügt der Werkzeugwechsler über 24 Federpins, die eine Übertragung unterschiedlichster Signale und Ströme ermöglichen. Auch die integrierten Feder-Pin-Kontakte wurden speziell für diese Anwendung entwickelt. Durch einen integrierten Codierschalter können bis zu sieben verschiedene Losteile unterschieden werden.
Bemerkenswert ist auch ein wesentliches Sicherheitsmerkmal des Wechslers: So ermöglicht ein Permanent-Elektromagnet nicht nur den magnetischen Wechsel der Losteile, sondern stellt auch sicher, dass im stromlosen Zustand – bei Not-Aus oder Stromausfall – Werkzeug und Werkstück miteinander verbunden bleiben. So wird ein sicherer Prozess gewährleistet. Die Ver- drehsicherung sorgt für die rotatorische Ausrichtung zwischen Fest- und Losteil und stellt zudem die Übertragung der notwendigen Drehmomente sicher.
Mechanische Selbsthemmung
Die Automatisierungsexperten und Handlingspezialisten der Zimmer Group haben seit Jahren die Herausforderungen der medizintechnischen Fertigung und die notwendige Prozesssicherheit im Blick. Wenn beispielsweise Probenbehälter mit infektiösem Inhalt herunterfallen und ganze Laborbereiche kontaminieren, kann dies weitreichende Folgen für Mensch und Technik haben.
Die Greifer der Baureihe GEP2000 (Bild 2) sind deshalb bewusst serien- mäßig mit einer mechanischen Selbsthemmung ausgestattet, die auch bei Stromausfall oder Not-Aus einen sicheren Halt des Werkstücks gewährleistet. Praktisch ist die Notentriegelung, die in diesem Fall ein manuelles Öffnen des Greifers auch ohne Stromversorgung der Maschine ermöglicht.
Die Kleinteilegreifer der Baureihe GEP2000 sind ideal für den Einsatz in hygienesensiblen Bereichen, da sie speziell für erhöhte Hygieneanforderungen konzipiert wurden.
Die Elektrogreifer sind serienmäßig spritzwasser- und schmutzgeschützt nach Schutzart IP54 und mit lebensmittelechtem H1-Schmierfett ausgestattet, sodass sie sich für den Einsatz in der Pharma- und Medizintechnik eignen. Die Verwendung von Komponenten aus Edelstahl schützt zuverlässig vor Korrosion und erleichtert die Reinigung. Geringe Partikelemissionen ermöglichten die Zertifizierung für Reinraumklasse 2 (Bild 3).
Die Baureihe GEP2000 ist zudem mit einer integrierten Positionserkennung ausgestattet, um unterschiedliche Medizinprodukte zuverlässig zu erkennen und sicher greifen zu können. Eine automatische Teileerkennung bietet eine zusätzliche Qualitätssicherung im Prozess, indem Standardwerte für Werkstücke inklusive Toleranzen im Greifer hinterlegt werden. Durch die integrierte automatische Teileerkennung werden Abweichungen im Produkt sofort erkannt und eine Aussortierung kann unmittelbar erfolgen. Der Kleinteilegreifer ist in den Varianten Digital I/O und IO-Link erhältlich, wobei letztere eine besonders komfortable Ansteuerung und Anbindung an die Anlage ermöglicht.
Komplexe Anwendungen im Labor
Handhabungs- und Automatisierungstechnik spielen eine immer wichtigere Rolle in der Medizintechnikfertigung, um die hygienisch saubere und effiziente Produktion von medizinischen Komponenten und Medizinprodukten sicherzustellen. Die Automatisierungstechnik muss die Produktqualität gewährleisten und die Produktionsprozesse optimieren. Dies gilt auch für komplexere Abläufe in Pharma- und Laborumgebungen. Ein typisches Beispiel hierfür ist das De- und Recapping von Probenröhrchen (Bild 4).
Ein Greifer der Serie GEP2000 kann für diese Anwendung mit einem Drehmodul kombiniert werden. Die Kombination aus Dreh- und Greifmodul wird zum Öffnen und Schließen von Probenröhrchen, zum Etikettieren von Vials und zum Aufbringen von Barcodes auf Probenröhrchen zum Scannen eingesetzt. Durch die individuelle Einstellbarkeit der Kräfte und Positionen von Greifer und Drehmodul können unterschiedlich große Behälter schnell und präzise gehandhabt werden. Dadurch wird eine hohe Prozessgeschwindigkeit und Flexibilität ermöglicht.
| Über die Zimmer Group |
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Die Zimmer Group ist einer der weltweit führenden Spezialisten in der Handhabungs- und Automatisierungstechnik mit einem weltweiten Vertriebsnetz in 125 Ländern und mehr als 1.300 Mitarbeitern. Das Unternehmen bietet dabei Komponenten an, die höchsten Anforderungen an Partikelausstoß und hygienischem Design entsprechen. So sind mehr als 500 Produkte der Zimmer Produktpalette reinraumzertifiziert. Neben einem umfangreichen Standardportfolio bietet das Unternehmen auch individuelle Lösungen für Unternehmen der Medizintechnik- und Pharmaindustrie |
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