Schwerlastgreifer als standardisierte Modelle

Viel Kraft, wenig Gewicht

Auslöser war der Boom der Schwerlastrobotik: Anwender sollen bei Werkstückgewichten ab 40 Kilogramm auf standardisierte Modelle zurückgreifen können - statt wie bisher auf Sonderlösungen. Gefordert sind flexible Kraftpakete, die selbst möglichst leicht sind. Schunk hat hier die Initiative ergriffen.

Für das Schwerlasthandling werden zunehmend mehr Greifer standardisiert. Das Modell SLG wird als siebte Achse in die Robotersteuerung integriert und handhabt Teile bis 700 Kilogramm.

Moderne Schwerlastroboter handhaben Traglasten von mehr tausend Kilogramm, die üblichen Schwerlastanwendungen liegen jedoch meist bei Teilegewichten von 40 bis 200 Kilogramm. Hierfür gibt es bereits eine große Palette standardisierter Greifmodule. Schunk hat für solche Anwendungen eine Vielzahnführung entwickelt: Statt in T-Nuten laufen die Greiferfinger in mehreren parallel angeordneten Prismenführungen, wodurch Kräfte und Momente auf mehrere Führungsflächen verteilt werden. Die Führung wird dadurch präziser, steifer, stabiler und belastbarer. Bei gleicher Greifergröße können höhere Kräfte wirken. Die Flächenpressung an den Führungsfläche und somit der Verschleiß werden somit verringert.

Die Kraft der vielen Zähne

Diese patentierte Lösung hat Schunk bei den beiden Universalgreifern PGN-plus und PZN-plus umgesetzt: Der Hersteller bezeichnet seine Flaggschiffe der vielzahngeführten Schwerlastgreifer als kraftvolle Alleskönner. Bei beiden ermöglicht die Kombination aus Vielzahnführung und Ovalkolbenantrieb hohe Kräfte auf kleinem Bauraum. In Baugröße 380 erzielt der 73,5 Kilogramm schwere PZN-plus Greifkräfte bis 57.000 Newton. Mit ihm lassen sich im Kraftschluss Teile bis 190 Kilogramm handhaben. Der PGN-plus wiegt in Baugröße 380 nur 39,5 Kilogramm; er erzielt Greifkräfte bis 21.150 Newton und ist im Kraftschluss für Teile bis 80 Kilogramm empfohlen. Zusätzlich zur Basisversion gibt es beide Modelle in speziellen Versionen für staubige, korrosionsgefährdete, heiße, ätzende oder explosionsgefährdete Umgebungen. Auf Wunsch lassen sie sich mit Feder zur mechanischen Greifkrafterhaltung, mit Kraftverstärkung oder als spezielle Präzisionsversion ausstatten - das schafft bei häufigen Greiferwechseln eine hohe Austauschgenauigkeit. Hinzu kommt diverses Zubehör: Schutzhüllen gegen Flüssigkeiten, Stäube oder Hitze, Kompensationseinheiten zum Ausgleich von Winkelfehlern, Backenschnellwechselsysteme, universelle Zwischenbacken zur schnellen, werkzeuglosen Verstellung der Hublage sowie Sensoren.

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Welche Werkstückgewichte mit Schwerlastgreifern gehandhabt werden können, hängt von mehreren Faktoren ab. Zur Orientierung gibt Schunk empfohlene Werkstückgewichte an, die auf Basis standardisierter Parameter ermittelt werden. Dabei wird von einer kraftschlüssigen Spannung von Stahl auf Stahl (Reibkoeffizient 0,1) an einem definierten Punkt sowie von einem Sicherheitsfaktor zwei ausgegangen. Wird beispielsweise über eine entsprechende Gestaltung der Greiferfinger formschlüssig gespannt, sind deutlich höhere Teilegewichte möglich. Einflussfaktoren sind unter anderem der Prismenwinkel und die Steifigkeit der Finger, das Material und die Form der Spanneinsätze sowie der Betriebsdruck.

Mittenbohrung schafft viele Möglichkeiten

Die Baureihe der Drei-Finger-Zentrischgreifer PZB-plus ist nun erweitert. Die derzeit größte Version, der PZB-plus 300, erreicht bei einem Eigengewicht von 53 Kilogramm Greifkräfte bis 27.400 Newton und kann kraftschlüssig Teile bis 100 Kilogramm handhaben. Für Standardgreifer bemerkenswert ist seine als Passung ausgeführte zentrale Mittenbohrung, die mit einem Innengewinde für kundenspezifische Anbauten ausgestattet ist. Je nach Anwendung können durch sie auch Material oder Versorgungsschläuche geführt werden. Alternativ lässt sich der Greifer mit in die Mittenbohrung eingesetztem Ausstoßer nutzen oder der Handhabungsprozess per Kamerasystem durch die Mittenbohrung überwachen. Optional lässt sich der PZB-plus innen oder außen mit einer mechanischen Greifkrafterhaltung versehen. Eine Positionsabfrage ist unter anderem per Magnetschalter möglich. Optional stehen Kraftmessbacken, Schnellwechselbacken oder Ventile zur Verfügung.

Der SLG ist ein starkes Leichtgewicht

Dass standardisierte Greifmodule auch in der Gewichtsklasse über 200 Kilogramm punkten, soll der servoelektrisch angetriebene Schwerlastgreifer SLG zeigen. Bei einem Hub von 100 Millimeter pro Finger erzielt er eine Greifkraft von 23.000 Newton. Er hat Prismenbacken und lässt sich für die Handhabung von 700 Kilogramm schweren Teilen einsetzen. Die Steifigkeit des Greifers und seiner Backen hat der Hersteller mit der Finite-Elemente-Methode optimiert - überschüssiges Material konnte konsequent wegfallen. Bei einem Gewicht von 350 Kilogramm ist der SLG allen denkbaren Belastungen gewachsen und lässt sich mit unterschiedlichen Elektromotoren antreiben. Dabei erfolgt der Antrieb über ein zentral angeordnetes Trapezgewinde, das die Kraft gleichmäßig und präzise auf die rollengeführten Grundbacken überträgt. Idealerweise wird er einfach als siebte Achse in die Steuerung des Roboters integriert. Über spezielle Haftkissen in den Greiferfingern passt sich der Schwerlastgreifer an unterschiedliche Geometrien an - deshalb sind auch Teile mit großen Toleranzen sicher handhabbar. Gegen einen etwaigen Verlust der Greifgüter ist in den SLG eine mechanische Greifkrafterhaltung integriert. pb

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