Kriterien für die Auswahl des richtigen Greifers

Greifer – je nachdem!

Jedes automatisierte Fertigungssystem ist nur so leistungsfähig und zuverlässig wie sein schwächstes Glied. Damit nicht der Greifer das schwächste Glied ist, muss der Anwender unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung auf die richtige Spezifikation des Greifers achten.

Ein Greifer – einer von vielen. © P. Born

Nicht immer schenken Entwickler von Pick-and-Place-Automatisierungssystemen der Auswahl des passenden Greifertyps die nötige Aufmerksamkeit. Tatsächlich gibt es diverse Faktoren, die bei der Wahl eines Greifers zu beachten sind. Dazu zählen unter anderem die möglichen Auswirkungen von Schmutz, Abrieb, Öl, Schmiermittel, Schneidflüssigkeit, Temperaturschwankungen, Sauberkeit und menschlicher Interaktion auf den Betrieb eines Automatisierungssystems.

Die meisten der aktuell in der automatisierten Fertigung eingesetzten Greifer sind pneumatisch betrieben, gleichwohl halten elektrische Greifer zunehmend Einzug. Pneumatische Greifer werden für drei elementare Aufgaben eingesetzt: Greifen und Halten eines Produkts oder einer Komponente; Ausrichten eines Teils oder dessen korrekte Positionierung in Vorbereitung auf den nächsten Arbeitsschritt; Greifen eines Teils während dessen Bearbeitung. Diese Vorgänge können nur dann effektiv funktionieren, wenn der richtige Greifertyp für die jeweiligen konkreten Einsatzbedingungen gewählt wurde. Hierbei sind zwei Arten von Betriebsumgebungen zu berücksichtigen: unrein oder rein. In unreiner Umgebung ist es wichtig, dass jede Verunreinigung des Greifers vermieden wird, damit er während seiner gesamten Nutzungsdauer störungsfrei funktioniert. Verunreinigungen können Schmutz, Abrieb, Öl und Schmiermittel sein.

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Temperaturschwankungen können die Funktion des Greifers ebenfalls beeinträchtigen. Solche Umgebungsbedingungen sind typisch für die Automobilfertigung, in Gießereien sowie in der zerspanenden und allgemeinen industriellen Fertigung. In einer reinen Betriebsumgebung ist dafür zu sorgen, dass vom Greifer selbst oder aus dessen Innerem nichts in die Arbeitsumgebung gelangt, wodurch das Werkstück oder der Prozess verunreinigt werden könnte. Das ist in der Medizin-, Pharma-, Elektronik- und Lebensmittelindustrie der Fall, wo nur geringe Schwebstoff- oder Oberflächenverunreinigungen zulässig sind.

Viele Greifermodelle haben Absauganschlüsse, die ebenso wie Spülanschlüsse oft eine Doppelfunktion haben. Eine Absaugung kann eventuell im Greifer vorhandene Verunreinigungen auffangen; hierzu wird am Anschluss ein geringer Unterdruck erzeugt, durch den saubere Luft aus der Arbeitsumgebung durch den Greifer und anschließend aus der Arbeitszelle geleitet wird.

Abschirmung und Werkstoff
Abschirmungen sind sowohl in reinen als auch in unreinen Arbeitsumgebungen ein probates Mittel für mehr Zuverlässigkeit. Standardisierte oder anwendungsspezifische Abschirmungen können in unreinen Umgebungen Verunreinigungen vom Inneren des Greifers fernhalten, oder in reinen Umgebungen den Austritt von Schmiermittel oder anderen Schmutzstoffen aus dem Greiferinneren verhindern. Abschirmungen gibt es in unterschiedlichen Formen – einfache Formbleche, flexible Muffen und Balge oder Abstreiflippen. Abschirmungen können Teil des Greifers sein oder als Zubehör hinzugefügt werden.

Durch die Verwendung entsprechender Materialien und Beschichtungen, etwa Edelstahl, Vernickelung und Eloxalhartbeschichtung, kann das Korrodieren von Greifern oder das Anhaften von Schmutzpartikeln und ein dadurch möglicherweise verursachtes Festfressen verhindert werden. In Reinraum- oder Lebensmittelverarbeitungsanwendungen lässt sich so eine Oxidation oder eine Bildung von Bakterien verhindern, die in die Arbeitsumgebung gelangen könnten.

Es gibt unter anderem hochtemperaturgeeignete, lebensmittelverträgliche oder wasserabweisende Schmierstoffe, die in unterschiedlichsten Umgebungen oder zur Erfüllung etwaiger Abwaschbarkeitserfordernisse eingesetzt werden können. Für den Einsatz in unreinen oder extrem heißen Umgebungen gibt es zudem passende pneumatische Dichtungen. Neben für Standardanwendungen geeigneten Dichtungen aus Buna-N (Nitril), gibt es solche aus Viton und Silikon für den Einsatz bei höheren Temperaturen. Greifer, die in extrem heißen und/oder unreinen Umgebungen eingesetzt werden sollen, besitzen mitunter Metalldichtungen.

Ausführung und Bauart
Ausführung und Bauweise des Greifers können dessen Leistungsfähigkeit in der jeweiligen Betriebsumgebung ebenfalls beeinflussen. Zu beachten ist zunächst, dass ein Greifer im Wesentlichen aus drei Teilen besteht: Körper samt Mechanismus für die Kraftübertragung, Backen und Finger. Fingerlänge, Greifkraft, Hub, Betätigungszeit und Genauigkeit sind je nach Aufgabenstellung passend auszuwählen. Üblicherweise gibt der Hersteller alle Spezifikationen für jedes Greifermodell an. Der Backenauflagemechanismus (Lagertyp) kann sich auf die Funktion auswirken. ebenso die Innenkonstruktion (Mechanismus für die Kraftübertragung vom Kolben auf die Backe). Folgende Backenauflagemechanismen sind gebräuchlich: Fläche-zu-Fläche-Lager und Zylinderlager (Buchsen) sind Gleitlager mit Oberflächenkontakt; sie sind stoßbelastbar mit exzellenter Backenauflage. Sie müssen sie nicht nachjustiert werden und bleiben bei eng tolerierter Bearbeitung hochgenau. Kreuzrollenlager und Dual-V-Lager sind Rollenlager mit Linienkontakt und reibungsarme Lagertypen, die eine kontrollierte Anpassung der Greifkraft durch ermöglichen. Kugellager mit Punktkontakt sind besonders reibungsarm und eignen sich für Präzisionsanwendungen und den Einsatz mit niedrigen Leitungsdrücken.

Sicherheit hat oberste Priorität
Auch die Art der Kraftübertragung beziehungsweise die allgemeine Ausführung des Greifermechanismus ist zu unterscheiden. Bei der Wahl der Fingerausführung sollte die Sicherheit immer höchste Priorität haben. Es gibt unterschiedliche Methoden, um bei einem Druckluftausfall ein ungewolltes Lösen des Teils vom Greifer zu verhindern und ein Verletzungsrisiko oder das Risiko einer Beschädigung des Teils oder der Maschine auszuschalten. Eine Option ist eine Innenfeder, die den Kolben vorspannt und so den/die Finger/Backen am Teil festhält. Hier ist auf die adäquate Federkraft zu achten. Auch ein zusätzliches, externes Sicherheitsventil ist möglich, das nötigenfalls die Druckluftzufuhr zum Greifer sperrt. An manchen Greifern lassen sich Absenksperren anbringen, die sich bei einem Druckluftverlust automatisch an den Führungsstangen der Backen festklemmen. D. Campbell, Destaco/pb

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