Laborautomatisierung im Griff

Kleiner Bauraum, großer Hub – der Kleinteilegreifer GEP2000 kann individuell angepasst werden, wie bspw. hier mit abgedichtetem Greifmodul im Hygienic Design.

Handling von Vials mit dem GEP2000 Greifer aus dem Hause Zimmer Group.

Eine Kombination aus dem Greifer GEP2000 und einem Drehmodul ermöglicht automatisiertes De- und Recapping.

Der aseptische Werkzeugwechsler ist ein Standardprodukt der Zimmer Group für den Einsatz in besonders hygienischen Bereichen.

In kaum einer anderen Branche sind die Anforderungen an die Automatisierungstechnik so hoch wie in medizintechnischen Produktionsumgebungen. Um Verunreinigungen der pharmazeutischen und medizinischen Produkte sowie Produktionsstörungen zu vermeiden, gilt es, den Partikelausstoß auf ein Minimum zu reduzieren und erhöhte Hygienevorkehrungen zu treffen. Dies betrifft auch die Handhabungstechnik, die im Labor und in der medizintechnischen Produktion die Rahmenbedingungen für sichere und saubere Prozesse und Reinigung schaffen muss. Der Automatisierungsspezialist Zimmer Group erfüllt diese Anforderungen mit Handhabungslösungen, die Präzision, Zuverlässigkeit und Hygienestandards vereinen.

Anforderungen in medizintechnischen Umgebungen

Die Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte im Gesundheitssektor stellt besondere Anforderungen an die Sicherheit und Hygiene. Dies betrifft sowohl die Produktionstechnik als auch die Handlingkomponenten. Hygienegerechtes Design und widerstandsfähige Materialien wie Edelstahl gewährleisten eine einfache Reinigung und Langlebigkeit unter anspruchsvollen Bedingungen. Die Dichtigkeit der Komponenten wird durch die IP-Schutzklasse angegeben. Für den Einsatz im medizinisch-pharmazeutischen Bereich ist zudem die Partikelemission entscheidend. In der Pharmazie gelten die Reinraumklassen mit reduzierter Partikelabgabe nach GMP und DIN EN ISO 14644. Strenge Richtlinien regeln die verwendeten Materialien und Schmierstoffe, darunter die FDA-Vorschrift 21 CFR 178.3570 und die FDA-Materialliste für Medizinprodukte.

Was bedeuten diese Produktionsparameter für die Auswahl des Greifers? Pneumatische Greifer kommen im medizinisch-pharmazeutischen Umfeld nicht in Frage, da der Druckluftbetrieb zwangsläufig zu einem erhöhten Partikelausstoß führt und somit eine partikelarme Umgebungsluft und klinische Sauberkeit nicht gewährleistet sind. Daher sind elektrische Greifer das Mittel der Wahl, die neben dem reduzierten Partikelausstoß noch weitere Vorteile gegenüber druckluftbetriebenen Greifern bieten.

Sichere Handhabung von fragilen Werkstücken

Die Zimmer Group hat mit der Serie GEP2000 einen Kleinteilegreifer entwickelt, der speziell für den Einsatz unter erhöhten Hygieneanforderungen und in Reinräumen konzipiert wurde. So ist der Elektrogreifer serienmäßig mit einem Spritzwasser- und Schmutzschutz nach Schutzklasse IP 54 ausgestattet. Dank lebensmittelechtem H1-Schmierfett ist er sowohl für den Einsatz in der Pharma- und Medizintechnik als auch in der Lebensmittelindustrie geeignet. Deckel und Schrauben aus Edelstahl schützen vor Korrosion und machen die Reinigung besonders anwenderfreundlich. Geringe Partikelemissionen ermöglichen zudem eine Zertifizierung für die Reinraumklasse 2.

Die Greifer der Baureihe GEP2000 kommen beispielsweise bei der Handhabung von zerbrechlichen Gegenständen zum Einsatz. Für einen Kunden aus der Pharmaindustrie rüstete die Zimmer Group eine Abfüllanlage mit den Elektrogreifern aus und ermöglichte damit das sichere Handling von Vials und Spritzen. Der Kleinteilegreifer überzeugt in dieser Anwendung durch seine kompakte Baugröße bei gleichzeitig großem Hub. Speziell für diese Anwendung wurde der Hub auf 11 mm erhöht.

Nach den Grundregeln des Hygienic Designs sind die Oberflächen aus Edelstahl und PEEK gefertigt und somit resistent gegen aggressive Reinigungsmittel. Zusätzlich wurde die Dichtigkeit der Elektronik auf IP 65 erhöht. Die serienmäßige mechanische Selbsthemmung gewährleistet zudem einen sicheren Halt des Werkstücks auch bei Stromausfall oder Not-Aus. So wird beispielsweise verhindert, dass Probenbehälter mit infektiösem Inhalt herunterfallen und ganze Laborbereiche kontaminieren. Die Notentriegelung ermöglicht in diesem Fall ein manuelles Öffnen des Greifers auch ohne Stromversorgung der Maschine.

Elektrischer Greifer mit intelligentem Feature

Um unterschiedliche Produkte zuverlässig erkennen und sicher greifen zu können, verfügt die Baureihe GEP2000 über eine integrierte Positionserkennung. Die automatische Teileerkennung bietet eine zusätzliche Qualitätssicherung im Prozess. Standardwerte können für Werkstücke inklusive Toleranzen im Greifer hinterlegt werden. Durch die integrierte, automatische Teileerkennung werden Abweichungen im Produkt vom Greifer sofort erkannt und eine Aussortierung kann sofort erfolgen. Der Kleinteilegreifer ist in den Varianten Digital I/O und IO-Link erhältlich. Letztere ermöglicht eine besonders komfortable Ansteuerung und Anbindung an die Anlage.

Automatisierung komplexer Handhabungsaufgaben

Mit reiner Greiftechnik ist es in der Laborautomation nicht immer getan, viele Handhabungsaufgaben im Labor gestalten sich komplizierter. Ein typisches Beispiel ist das Aufschrauben und Zudrehen von Probenröhrchen.

Um solche Aufgaben lösen zu können, hat die Zimmer Group für einen Kunden einen Greifer der Baureihe GEP2000 mit einem Drehmodul kombiniert. Die Kombination aus Drehen und Greifen dient zum Beispiel als Decapper und Recapper von Probenröhrchen. Sie kann aber auch zum Etikettieren von Fläschchen oder zum Positionieren von Barcodes auf Probenröhrchen zum Scannen eingesetzt werden. Die Kräfte und Positionen von Greifer und Drehmodul sind individuell einstellbar. So können unterschiedlichste Behältergrößen individuell und mit hoher Prozessgeschwindigkeit gehandhabt werden.

Robotertechnik für Reinräume

Nicht nur die Endeffektoren, auch Robotertechnik muss den Anforderungen im Labor gerecht werden. Deshalb hat die Zimmer Group jetzt einen Werkzeugwechsler in ihr Standardportfolio aufgenommen, der die Anforderungen des Hygienic Designs erfüllt. Er ist aus PEEK (Polyetheretherketon) gefertigt und verfügt über Kabelverschraubungen sowie Verschlusskappen aus PTFE. Die Abdichtung des Wechslers entspricht der Schutzklasse IP67 und schützt somit auch gegen das Eindringen von Wasser. Alle Öffnungen einschließlich der Federstifte und des Anschlusskabels sind sicher abgedichtet. Das hochwertige Material ermöglicht zudem eine zuverlässige Reinigung mit H2O2, ohne die Oberflächen des Wechslers zu beschädigen.

Je nach Traglast des Roboters beträgt das Handhabungsgewicht bis zu zehn Kilogramm. Der Werkzeugwechsler verfügt über mehrere Federstifte, die die Übertragung unterschiedlichster Signale und Ströme gewährleisten. Ein integrierter Codierschalter ermöglicht die Unterscheidung von bis zu sieben verschiedenen Werkstücken.

Ein herausragendes Sicherheitsmerkmal des Wechslers ist sein Permanent-Elektromagnet, der nicht nur den magnetischen Wechsel des Losteils ermöglicht, sondern Werkzeug und Werkstück auch im spannungslosen Zustand - etwa bei Not-Aus oder Stromausfall - sicher fixiert. Dies gewährleistet einen sicheren Prozess. Darüber hinaus sorgt die Verdrehsicherung für eine rotatorische Ausrichtung zwischen Fest- und Losteil und stellt sicher, dass die erforderlichen Drehmomente zuverlässig übertragen werden.

Die Zimmer Group gehört mit über 1300 Mitarbeitern und einem Vertriebsnetz in 125 Ländern zu den weltweit führenden Spezialisten in der Handhabungs- und Automatisierungstechnik. Das Unternehmen bietet eine Vielzahl von Komponenten, die höchste Anforderungen an Partikelausstoß und Hygienesicherheit erfüllen. So sind beispielsweise mehr als 500 Produkte reinraumzertifiziert. Neben einem umfangreichen Standardportfolio bietet die Zimmer Group anspruchsvolle individuelle Lösungen für Unternehmen aus der Medizin- und Pharmaindustrie, aber auch aus anderen Branchen.