Manipulatoren

Greifen nach Sicht

Seit etwa 50 Jahren sind manuell geführte Manipulatoren im Einsatz. Sie füllen die Technisierungslücke zwischen Handmanipulation und Robotik ganz erfolgreich aus. Sie werden auch als Balancer oder Ausgleichsheber bezeichnet, weil sie aufgenommene Lasten gegen die Schwerkraft von selbst ins Schweben bringen.

Bild 1: Greifer für ballenartige Textilabfälle.

Sie sind nicht vorprogrammierbar und sie arbeiten auch nicht schneller als ein Mensch. Die Hebearbeit wird ersetzt und das Verschieben in x- und y-Richtung wird vom Werker manuell durchgeführt. Leichtlaufschienen unterstützen die Einsparung von Muskelkraft bei Portalsystemen. Der Mensch bringt den Endeffektor nach Sicht zum Greifobjekt. Oft reichen zehn Prozent der anhängenden Last als Muskelkraft für des Verschieben aus. Es gehört zu seiner Bedienhandlung. Wie sind die Greifer beschaffen?

Kleine Galerie der Greifer
Das Wirkprinzip der Greifer kann mechanisch, fluidisch und magnetisch sein. Es gibt Greifer, die ein Antriebsaggregat nötig haben, beispielsweise eine Vakuumpumpe oder eine Venturidüse und solche, die die Gewichtskraft des Greifobjekts über mechanische Konstruktionen in eine Greifkraft umsetzen. Auch die Handkraft eines Werkers kann als Antrieb dienen. Dazu zeigt das Bild 1 ein einfaches Ausführungsbeispiel. Es sind eher unförmige Greifobjekte. Die Schließbewegung der Backen erfolgt manuell am Handgriff. Werden die Greifbacken gelöst, dann hält eine Feder die Backen offen. Aber auch relativ hochwertige Maschinenteile werden mit dem handgeführten Manipulator bewegt, wenn die Stückzahlen keine andere Technisierung wirtschaftlich zulassen.

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Bild 2: Greifen eines Maschinenteils durch Schwerkraftumlenkung. 1 Grundkörper, 2 Greiferfinger, 3 Werkobjekt, 4 Zentrierteller, 5 Balancerhubachse.

Mechanisch aufwendiger sind jene Greifer, die eine Schließbewegung aus der Gewichtskraft ableiten. Das kann man in den Bildern 2 und 3 erkennen. Der Greifer nach Bild 2 setzt mit einem Zentrierteller auf das Objekt auf. Beim Anheben kommt es zu einem Klemmgriff. Ist das Teil abgesetzt, löst sich die Klemmung und die Greiferfinger öffnen sich. Das bewirkt eine Feder. Das Funktionsschema ist dem Greifer nach Bild 3 ähnlich.

In diesem Beispiel wird das Greifobjekt mit einem Zentrierbolzen ausgerichtet, ehe es am Rand mit Winkelgreifbacken geklemmt wird. Dann kann die Manipulation beginnen. Liegt das Objekt am Boden, dann schwenken die Greiforgane zur Seite.

Bild 3: Gewichtskraft klemmt Greifobjekt. 1 Grundplatte, 2 Greiferfinger, 3 Werkstück, 4 Zentrierbolzen.

Beim Greifer nach Bild 4 werden Druckluftkissen eingesetzt, um eine Haltekraft zu generieren. Diese Kissen arbeiten sehr wirkungsvoll, vertragen allerdings weder Gratkanten noch körnig-spitzen Schmutz. Auch spitzzackige Berührungsflächen sind tabu. Der Greifer setzt aber nicht nur Objekte um,sondern auch Informationen. Dazu ist ein Barcodeleser angebaut. Damit können Aufkleber mit Inhaltsangaben bei jedem Paket gelesen und zur Registrierung automatisch, auch drahtlos, weitergegeben werden.

Zuletzt soll noch ein Balancergreifer als Beispiel vorgestellt werden, der eine elektrische Wasserpumpe mit einem Haltestift (an der Pumpe) aufnimmt und gleichzeitig am anderen Objektende (Motorlüftergehäuse) mit zwei Vakuumsaugern in V-Anordnung festhält. Der Greifer ist einfach und lässt sich gut bedienen. Die Greiforgane sind einstellbar angeordnet, so dass der Masseschwerpunkt zur Vertikalachse des Handhabungsgerätes eingerichtet werden kann. Damit lassen sich dann auch andere Baugrößen von Wasserpumpen handhaben und beispielsweise auch Seilbalancer. Die Greiforgane sollen auch so angeordnet sein, dass verschiedene Lademuster auf Paletten platzsparend möglich sind. Die Zugänglichkeit von dicht gestapelten Objekten wird meistens vom Anwender verlangt. Die Bedienung des Greifers ist so abgesichert, das die Last erst dann vom Greifer gelöst werden kann, wenn sie auf einer festen Unterlage abgesetzt wurde.

Stefan Hesse

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