Handhabungstechnik

Fest im Griff

Keine Statistik führt sie und niemand weiß, wie viele es überhaupt gibt: Aber fast alle Industrieroboter müssen damit ausgerüstet werden. Gemeint sind die Greifer, die man auch als Arbeits-, Wirkorgane oder Endeffektoren bezeichnet. Sie bewirken einen Effekt in ihrer Umgebung bzw. an und mit einem Greifobjekt. Der fast unendlichen Vielfalt an möglichen Arbeitsgegenständen geschuldet, existieren auch sehr viele Greiferausführungen wie auch Verwendungen und ständig kommen neue Lösungen hinzu. Es gärt noch immer im Fachgebiet der Greifer.

Greifen und Prozessbewegung

Bild 1: Blechklemmgreifer. 1 kolbenstangenloser Zylinder, 2 Halterung, 3 Querstange, 4 Pneumatikzylinder, 5 Blechformteil, 6 Klemmgreifer, 7 Klemmstück.

In der Handhabung von Blechen und Blechformteilen müssen oft große Horizontalhübe zur nächsten Presse ausgeführt werden. Dafür eignen sich beispielsweise Handlinggeräte, die auf einem kolbenstangenlosen Pneumatikzylinder basieren. Das zeigt das Bild 1 in einem Ausschnitt.

Der Klemmgreifer hat nur einen beweglichen Finger. Nach dem Ausheben des Ziehteils aus dem Werkzeug liegt der Blechrand frei und kann gegriffen werden. Die Greifbacken sind oft gerippt oder mit Spitzen besetzt, um einen festen rutschfreien Griff zu garantieren. Die Prozessbewegung kann dann mit hoher Beschleunigung erfolgen. Markierungen an der Oberfläche des Blechs, die der Greifer eventuell hinterlässt, sind hier meistens nicht dramatisch, weil der Ziehrand des Teils später ohnehin abgeschnitten wird. Sind solche Oberflächenverletzungen jedoch nicht akzeptabel, dann werden Greifbacken aus Kunststoff eingesetzt. Der feste Griff ist vor allem auch deshalb nötig, weil Blechteile oft befettet sind und dann einen geringeren Reibungskoeffizienten aufweisen. Die Griffpunkte liegen außerdem beim Klemmgriff mit Backen weitab vom Massenschwerpunkt des Greifobjektes. Das führt zu Kippmomenten, die die Greifbacken aufhebeln wollen.

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An CNC-Drehautomaten, die von der Stange arbeiten, müssen nicht nur die Stangen aus einem Lademagazin automatisch zugeführt werden, sondern die Stange muss auch nach jedem abgestochenen Teil um eine Werkstücklänge herausgezogen werden. Dafür wurde der in Bild 2 gezeigte Stangengreifer entwickelt. Er wird wie ein Werkzeug in den Werkzeugrevolver des Drehautomaten eingesetzt. Da gibt es Positionen mit Kühlmittelanschluss, den man zum Beispiel bei Tiefloch-Bohroperationen benötigt. Der Stangengreifer braucht einen solchen Anschluss, denn der Antrieb der Greiferfinger geschieht über einen Kolbentrieb. Der Druck der Kühlmittelflüssigkeit erzeugt also die Greifkraft. Die Steuerung des Greifers ist in die Steuerung des Kühlmittelkreislaufs eingebunden.

Expansionsgreifer

Diese Greifer bestehen meistens aus einem elastomeren Körper, der entweder aufgeblasen oder durch eine mechanische Kraft aufgewölbt wird. Der Kern des Greifers ist ein Metallbauteil. Expansionsgreifer werden für den Innengriff von Werkstücken mit Bohrungen verwendet oder zum Greifen von Hohlkörpern wie beispielsweise Rohre, Flaschen und Gläser. Man kann sie aber auch für den sanften Außengriff einsetzen, wenn man sie so anordnet, wie es in Bild 3 gezeigt wird. Die Wiederholgenauigkeit ist natürlich nicht so gut, wie bei den mechanischen Klemmgreifern. Doch sie genügt, wenn Objekte zu handhaben sind, die sowieso größere Maßtoleranzen aufweisen, wie zum Beispiel Flaschen. Der Aufbau solcher Greifer ist sehr einfach, der Greifweg ist klein. Es gibt sie deshalb in verschiedenen Ausführungen und nach Greifdurchmessern gestaffelt von beispielsweise 4 bis 63 Millimeter. Außer Silikon wird auch Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk als Material für den Verformkörper verwendet.

Problemanpassung

Standardgreifer in bewährter Ausführung lassen sich gut für bestimmte Anwendungen fit machen. Sollen längere Wellen sicher gegriffen und schnell bewegt werden, dann ist ein Greiferaufbau zu empfehlen, wie er in Bild 4 zu sehen ist. Ein Hersteller von Ladeportalen, Roboterzellen und verketteten Werkzeugmaschinen hat die Winkelgreifer verstellbar auf eine Linearführung gesetzt. Damit kann der Greifabstand zwischen dem Maximalmaß a und dem Kleinstabstand b stufenlos eingestellt werden. Bei Wellenlängen ab 200 Millimeter ist es meist besser mit zwei Greifern zu arbeiten, weil die bei einem Einzelgreifer entstehenden Kippmomente nicht gut abgestützt werden könnten. Man müsste dann auch die Greifkraft deutlich erhöhen.

Eine ganz andere Anwendung wird in Bild 5 vorgestellt. Es zeigt eine Messvorrichtung. Ein Langhubgreifer wurde mit einem inkrementalen Drehgeber aufgerüstet. Dieser ist als Sonderzubehör erhältlich. Für die Montage an das Greifergehäuse gibt es einen Anbausatz. Mit diesem Sensor kann jede beliebige Position der Greiferfinger festgestellt werden. Der Gesamthub wird zum Beispiel bei 500 Impulsen je Umdrehung mit 0,114 Millimeter je Impuls aufgelöst. Im Anwendungsbeispiel wird jeweils ein Objekt vereinzelt bereitgestellt und dann gemessen. Gutteile können nach dem Messen durchlaufen, maßlich abweichende Teile können sortiert in Toleranzgruppen abgelegt werden.

Eine Maßkontrolle im Greifer ist natürlich allgemein in der Werkstückhandhabung nützlich, beispielsweise beim Beschicken von Spannmitteln oder auch bei Montagevorgängen. Die Messdaten sind dann an die übergeordnete Steuerung, zum Beispiel die Robotersteuerung, zu leiten, damit dort gegebenenfalls Sonderaktivitäten ausgelöst werden. he

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