Handhabungstechnik

Greifbare Mechanik

Passende Greifer für alle Fälle

Automatisches Handling bezieht seine Faszination nicht unwesentlich aus der Nachahmung von Funktionen der menschlichen Hand durch technische Greiforgane. Ohne passende Greifer ist mechanisiertes oder automatisches Manipulieren von Objekten nicht effektiv und nicht genügend sicher. So manches Greifmittel wird somit für bestimmte Aufgaben präpariert und optimiert.

Klaue oder Gelenkfinger

Grundsätzlich kann man in der Greifertechnik drei Richtungen beobachten. Das sind zum einen die „Universalgreifer“ (wohl besser als Standardgreifer bezeichnet), die in vielen Anwendungen durch Variation der Greifbacken einsetzbar sind und die die Kriterien eher durchschnittlich erfüllen. Zweitens sind es „Spezialgreifer“, die auf eine ausgewählte Greifaufgabe zugeschnitten sind und diese optimal bewältigen, zum Beispiel das Greifen von Getränkekästen. Dann gibt es noch „Mechanische Hände“. Sie verfügen über mehrere Gelenkfinger und werden bisher industriell kaum eingesetzt. Mit Gelenkfingern lassen sich Objekte formpaarig beziehungsweise kraft-formpaarig umfassen, was viel weniger Greifkraft erfordert und die Greifobjekte schont. Allerdings ist auch der Klemmgriff mit den Fingerspitzen möglich. In Bild 1 wird als Beispiel das Prinzip eines Gelenkfingers gezeigt. Die Fingerglieder sind mechanisch miteinander verkoppelt. Vielleicht setzt sich eine gelungene unkomplizierte Konstruktion auch für Greifaufgaben in der Fertigungstechnik durch, als Alternative zum schraubstockfesten Klemmgriff.

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Standard ist Alltag

In der Praxis haben sich drei Greiferbauformen bewährt. Der Parallelgreifer wird häufig eingesetzt und ist zu großen Greifkräften fähig. Für einfachere Aufgaben sind die Winkelgreifer ausreichend. Das stirnseitige Greifen von kurzen Rundteilen wird wegen der Zentrierwirkung mit dem Dreifingergreifer zuverlässig ausgeführt. Welche Greifkräfte F in typischen Greifsituationen beim Zweibackengreifer gebraucht werden, geht aus Bild 2 hervor. Es gilt:

F = m (g + a) × K1 × K2

Für den Reibungskoeffizient kann man von folgenden Richtwerten ausgehen:

– Stahl/Stahl 0,25

– Stahl/Aluminium 0,35

– Stahl/Kunststoff 0,50

– Aluminium/Aluminium 0,49

– Aluminium/Kunststoff 0,70

– Kunststoff/Kunststoff 1,00

Allerdings können diese Werte starken Schwankungen unterliegen, bedingt durch Staub, Feuchtigkeit und Ölrückstände. Ja sogar Schwingungen können sich auf das Greifen auswirken. Verbesserungen erreicht man, wenn reibungserhöhende Greifbackenauflagen verwendet werden.

Spezialisten im Vormarsch

Was der Schmied mit der Zange schafft, muss der in Bild 3 dargestellte Pressengreifer samt Roboter automatisch bewältigen und zwar bei einer Werkstücktemperatur über 1.200 Grad Celsius sowie bei Werkstückmassen bis 30 Kilogramm. Es ist ein pneumatischer Klemmgreifer. Beide Greifbacken bewegen sich beim Schließen gleichmäßig auf Greifermitte. Ihre Bewegungen sind über Ritzel und Zahnstange in der Antriebseinheit miteinander synchronisiert. Die Prismabacken sind so gestaltet, dass ein großer Greifbereich überdeckt wird, denn das Schmiedeteil verändert nach jeder Prozessstufe seine Geometrie und meistens auch den Außendurchmesser. Die Führungsstangen für die Grundbacken sind auf jeder Seite doppelt übereinander angeordnet und mit Spezialabstreifern versehen.

Spezialgreifer werden oft auch aus erprobten Standardgreifern zusammengesetzt. Das kann man am Transfergreifer sehen, der in Bild 4 gezeigt wird. Solche Greifer braucht man an Stufenumformautomaten bzw. Pressen mit Stufenwerkzeugen, um nach jedem Pressenhub die Teile zu greifen und am nächsten Werkzeug wieder abzusetzen. Da während des Stößelniederganges der Presse die Greifer aus der Wirkzone zurückfahren müssen, benötigt man für die Greifeinheit eine Bewegung im Rechteckzyklus. Das wird mit einer Kombination handelsüblicher pneumatischer Lineareinheiten bewältigt. Die eigentlichen Teilegreifer sind aber Standardgreifer mit Greifbacken, die den Werkstückabmaßen jeder Bearbeitungsstufe angepasst sind.

Das Bild 5 zeigt schließlich einen Winkelgreifer, der gleichzeitig zwei Teile greifen kann. Die Werkstücke werden gegen eine feststehende Mittelbacke gespannt. Als Antrieb dient ein einfachwirkender Pneumatikzylinder. Man muss beachten, dass im Kraftfluss ein mechanischer Ausgleich der Spannkräfte stattfinden kann, weil man nicht garantieren kann, dass die toleranzbehafteten Greifobjekte absolut gleiche Durchmesser haben. Wie man sieht, wird das mit einem Pendelstück erreicht.Stefan Hesse

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