Greifer

Stefan Hesse,

Greifbacken sind technische Fingerkuppen

Greifbacken sind jener Teil eines Klemmgreifers, der den unmittelbaren stereomechanischen Kontakt zum Greifobjekt herstellt. Es ist oft aber kein reines Klemmen, sondern eine Kombination zwischen Kraft- und Formpaarung.

Bild 1: Klemmgreifer richtig einsetzen!. a) Masseschwerpunkt beachten! b) Formschluss bevorzugen! FG Greifkraft, mg Gewichtskraft

Die Backen können auswechselbar und zur Steigerung der Haftreibung noch mit speziellen Reibbelägen versehen werden. Damit kann die Greifkraft verringert und die Sicherheit erhöht werden. Zunächst sollen aber einige Grundregeln folgen, wie man Klemmgreifer richtig einsetzt. Die Begriffe Greifbacke und Greiferfinger werden oft synonym und nicht einheitlich verwendet.

Man soll das Greifen so planen, dass sich der Masseschwerpunkt des gegriffenen Objekts zwischen den Greiforganen befindet, um unnötige Kippmomente, vor allem in Beschleunigungsphasen der Armbewegung des Roboters, zu vermeiden. Der Greifpunkt soll so nahe wie möglich am Greifergehäuse liegen. Das ergibt sich aus der Forderung nach möglichst kurzen Fingern. Formpaariges Halten von Werkstücken ist zu bevorzugen. Es ist sicherer und oft auch mit viel weniger Greifkraft realisierbar (Bild 1). Das verringert die Belastung für das Werkstück beachtlich.

Bild 2: Greifbacken sind massearm auszuführen! 1 Sensor, 2 Grundbacke, 3 Greifbacke, 4 Greifobjekt

Natürlich sollen Greifbacken auch massearm sein. Das hilft die Dynamik des Handhabungsvorganges zu verbessern und den Greifer mechanisch zu entlasten. In Bild 2 wird das an einem Beispiel gezeigt. Es handelt sich um einen Parallelbackengreifer. Unnötige Materialanhäufungen wurden aufgelöst. Die beiden Greifbacken sollen auch nicht unterschiedlich schwer sein, weil beim schnellen Öffnen und Schließen die Greifermechanik durch ungleiche Belastung in unerwünschte Schwingungen geraten und vorzeitig ausfallen kann.

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Finger mit breiter Auflagefläche haben übrigens bezüglich der entstehenden Reibungskraft beim Klemmen keinen Vorteil gegenüber Backen mit kleiner Berührungsfläche. Letztere erzeugen aber eine größere Flächenpressung. Das kann zu Oberflächenschäden am Werkstück führen, etwa Spannmarken oder auch Einbeulungen bei dünnwandigen Hohlteilen. In diesen Fällen sollte man auf Flächenpressung nachrechnen.

Bild 3: Greifbacke mit einfacher Greifweitenanpassung. 1 Grundbacke, 2 Greifbacke

Wird zwischen Greifergrundbacke und Greifbacke eine zusätzliche mechanische Schnittstelle vorgesehen, wie es in Bild 3 zu sehen ist, dann hat man eine Möglichkeit, den Greifer auf verschiedene Werkstückbreiten einzustellen und auch einen Wechsel auf anders geformte Greifbacken vorzunehmen.

Anstelle von Backen in massiver Ausführung können auch flache Gabeln als Greiforgane zum Einsatz gelangen. Das Bild 4 zeigt dazu einen Greifer für Pappkartons. Das Objekt wird seitlich untergabelt und vor dem Beginn der geplanten Bewegung noch mit Druckelementen angepresst. Die Gabel wird leicht bogenförmig vorgeschoben und ist auch gefedert. Der Greifer ist an eine Drehachse (Manipulator, Industrieroboter) angeschlossen.

Bild 4: Kartongreifer. 1 Ausgleichsstange, 2 Aufnahmegabel, 3 Pneumatikzylinder, 4 Druckteller, 5 Greifobjekt, 6 Arm der Handhabungseinrichtung, 7 Versorgungsleitungen, 8 Spanner für Leitungen, 9 Drehgelenkachse

Greifbacken mit komplizierter Geometrie lassen sich heute auch am Computer entwerfen und durch Lasersintern rationell und schnell aus Kunststoff herstellen. Bei Einsatz solcher Greiforgane im Lebensmittelbereich oder in der Medizin sind die bestehenden Hygienevor

schriften bezüglich Werkstoff, Oberflächenbeschichtung und Design (reinigungsfreundliche Gestaltung, abgerundete Kanten, keine offenen Bohrungen u.a.) zu berücksichtigen.

Immer häufiger werden Greifbacken auch mit Sensoren ausgestattet. Damit lassen sich zusätzliche Informationen über den Greifvorgang oder über das Greifobjekt gewinnen. So kann man beispielsweise beim Vereinzeln von Blechronden durch Greifen eine Doppelblechkontrolle durchführen; das gewährleistet eine höhere Prozesssicherheit.

Stefan Hesse

Literatur: Stefan Hesse, Greifertechnik – Effektoren für Roboter und Automaten. Carl Hanser Verlag, München 2011

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