Handhabungstechnik

Innere Werte ausnutzen

Objekthandhabung mit dem Innengreifer
Bild 3: Winkelgreifer mit Doppelfunktionsbacken. a) Greifer, b) Werkstückgriff, c) Palettengriff, 1 Greifstift, 2 Werkstück, 3 Greifhaken, 4 Flachpalette, 5 Winkelgreifer.

Als Innengreifer werden solche bezeichnet, die Werkstücke oder andere Objekte in einer Bohrung oder Höhlung mit geeigneten Greiforganen anpacken. Dafür gibt es verschiedene technische Lösungen, die man passend zur Greifaufgabe aussuchen muss. Neben der Größe, Masse und Bewegung des Greifobjekts spielt auch die Oberflächenbeschaffenheit (und damit der Reibungskoeffizient) eine Rolle. Für scharfkantige Ränder, mit Spänen verunreinigte Griffflächen und Grat am Greifobjekt kommen meistens keine Greifer in Frage, die Membranen als aktives Greiforgan nutzen. Welche Techniken werden aktuell angewendet?

Einige Prinziplösungen

Für den Innengriff lassen sich bei genügend großer Öffnung mechanische Klemmgreifer mit zwei oder drei Greifbacken einsetzen. Dreifingrige Greifer haben den Vorteil, das sie die gegriffenen Teile auf Greifermitte zentrieren. Der Aufbau der Backengreifer ist allgemein bekannt und in Bild 1 wird das Prinzip an einem Beispiel gezeigt. Für den mechanischen Klemmgriff kommen Parallelbacken-, Winkel- und Spezialgreifer zum Einsatz. Letztere nutzen mechanische Spreizelemente als Greiforgan. Das sind beispielsweise metallische Dehndorne mit allerdings sehr geringem Spannweg.

Das Reservoir an Lösungen ist natürlich viel größer. So eignen sich wegen ihrer Einfachheit vor allem elastomere Körper als Greiforgan. Sie verändern unter Druck ihre Form und bringen dabei die notwendigen Klemmkräfte hervor. Solche Elemente bieten sich bei kleinen Greifdurchmessern an. Die Druckwirkung kann durch Druckluft erzeugt werden, aber bei dickwandigen Elementen auch allein durch eine mechanische Verformkraft. Werden Druck oder Kraft zurückgenommen, dann nehmen die Greiforgane durch Eigenelastizität wieder den Ausgangszustand an, was dem Freigeben eines Greifobjekts entspricht. Eine kleine Übersicht aktueller Ausführungen wird in Bild 2 gezeigt.

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Der erzeugbare Greifweg ist bei diesen Konstruktionen im Vergleich zu den mechanischen Backengreifern vergleichsweise gering, so dass man in der Regel eine Baureihe mit feiner Durchmesserabstufung braucht. Bei den Kontaktmaterialien Gummi-Metall zeigen sich die Reibungsverhältnisse recht günstig und es entstehen brauchbare Haltekräfte. Sie können sogar recht hoch werden, wie beispielsweise beim Gummi-Lochgreifer. Die Gumminoppen sind über die Membranoberfläche verteilt und erheben sich unter Druck über die Metallhülse hinaus. Man soll solche Greifer übrigens nicht im Leerhub betreiben, um die aktive Struktur nicht zu überdehnen.

Multifunktionsbacken

Durch geschickte Gestaltung von Greifbacken lassen sich Wirkpaarungen zu mehreren Greifobjekten herstellen. Das ist vorteilhaft, weil damit ein Greiferwechsel erübrigt werden kann. In Bild 3 wird dazu ein Beispiel gezeigt. Man kann die in einem Flachmagazin befindlichen Werkstücke (Ringe) mit den Greifstiften anpacken und mit dem Industrieroboter in das Spannmittel zum Beispiel einer Futterteildrehmaschine bringen. Ist die Flachpalette geleert, dann werden Grifföffnungen im Palettenboden zugänglich und die Palette kann mit den Hakenfingern gegriffen und weggestellt werden. So lassen sich auch Palettenstapel nach und nach abarbeiten.

Expansionsgreifer

Sie bestehen aus aufblasbaren Gummikörpern (Neopren, Silikon) und einem Grundkörper aus Metall. Der Gummikörper ist mit einer undehnbaren Fadenstruktur armiert und unter Druck ändert sich der Außendurchmesser. Einzelgreifer setzen sich beispielsweise in ein Stielglas oder eine Flasche und halten die Objekte mit rundum gleichmäßigen Anpressdruck fest. Das Bild 4 zeigt Anwendungen, bei denen sogar mehrere Expansionselemente zu einer Greifeinheit kombiniert wurden. Gleichgroße Elemente bieten aufgereiht die größere Greifsicherheit durch zusätzliche Reibpaarung und halten das Teil wackelsicher bei schnellen Querbewegungen. Eine Reihung verschieden großer Greifelemente erlaubt dagegen das Aufnehmen von Objekten mit unterschiedlichen Innendurchmessern ohne einen Greiferwechsel.

Membranen auch für Außengriff

Membranelemente lassen sich natürlich auch so ausführen (oder anordnen), dass Objekte von außen angefasst werden können. Ein pneumatischer Zapfengreifer, dessen aktives Element ein torusähnlicher, aufblasbarer Körper ist, wird in Bild 5 vorgestellt. Durch die anschmiegsame Membranfläche wird das Greifobjekt sehr geschont. Nachteilig ist, dass seitliches Zugreifen nicht möglich ist. Der Greifer muss über das Objekt geführt werden und umschließt es. Auch relativ lange Teile oder Angussstangen an Spritzgussteilen lassen sich sicher greifen und bewegen. Wegen des geringen erforderlichen Aufblasdruckes ist der Greifer über einen Druckregler anzuschließen, mit dem auch die Haltekraft eingestellt werden kann. Für heiße Teile kann ein Dehnkörper aus Silikon (bis 160 Grad Celsius) gewählt werden. Der Greifer ist als Baureihe mit Werkstückaußendurchmessern von 5 bis 45 Millimeter in vier Baugrößen verfügbar. he

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