14.06.2021 – Kategorie: Komponenten & Systeme

Greifsysteme: Die besten Einkaufstipps für eine effiziente Wahl

GreifsystemeQuelle: Zimmer GmbH

Der Greifer ist das Bindeglied zwischen Roboter und Werkstück. Er kann Leistung, Maschinenbetriebszeit und Sicherheit der Mitarbeiter enorm verbessern. Doch welcher Greifer erfüllt die jeweiligen Anforderungen am besten? Diese Tipps können bei der Auswahl helfen.

Roboter ermöglichen neue Automatisierungsanwendungen und helfen diese effizienter und prozesssicherer zu machen. Als Bindeglied zwischen Roboter und Werkstück stellt der Endeffektor beziehungsweise der Greifer ein zentrales Element dar. Die Tendenz zu immer kleineren Losgrößen führt dazu, dass Greifsysteme immer flexibler werden müssen. Das wiederum hat im Laufe der Jahre zu einem Paradigmenwechsel geführt: der Endeffektor stellt im System immer mehr den Master und weniger den Slave dar.

Greifsysteme richtig einkaufen

Die Frage nach dem richtigen Greifer für die jeweilige Anwendung dürfte sich jeder Anwender irgendwann einmal stellen. Bei der unendlichen Auswahl an Möglichkeiten, ist die Antwort ist nicht immer einfach. An folgenden Kriterien kann man sich jedoch grundsätzlich orientieren.

Der Anwender sollte sich im ersten Schritt darüber im Klaren sein, welche Anforderungen an den Greifer selbst gestellt werden. Viele Anwender legen zum Beispiel Wert darauf, dass die verbauten Greiferkomponenten universell einsetzbar sind. Sie suchen einen Greifer, der nicht nur alle Handhabungsaufgaben bewältigen kann, sondern gleichzeitig auch die Lagerhaltungskosten, die Stücklistenvielfalt und den Wiederbeschaffungsaufwand auf ein Minimum reduziert.

Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Auswahl sind die Eigenschaften und die Form des zu greifenden Werkstückes. Ist das Werkstück zerbrechlich und/oder besonders schwer? Hat das Greifgut eine spezielle Geometrie oder kommt es eventuell direkt aus einem Guss-Ofen und ist deshalb besonders heiß? So kann zum Beispiel bei einem zerbrechlichen Gut ein Saug-/Vakuumgreifer die erste Wahl darstellen, während bei einem schweren Gussrohling aus der Schmiede eher ein robuster Großhubgreifer in Betracht kommt. Neben dem Greifgut spielen auch Länge und Form der Greifbacken (auch Greiffinger genannt) eine wichtige Rolle.

Greifsysteme: Welche Kraft wird benötigt?

Ebenfalls nicht unerheblich bei der Auswahl des richtigen Greifers, ist die Frage nach der Reibung zwischen Werkstück und Greifbacken. Der Kraftschluss ist die gängigste Greifmethode, bei der die Reibung eine entscheidende Rolle spielt. Hier halten die anliegenden Kontaktflächen das Werkstück über die Reibungskraft fest. Der sogenannte Reibungs(kraft)koeffizient zwischen Greifbacke und Werkstück ist hier maßgeblich für die Bestimmung der benötigten Greifkraft. Der Reibungs(kraft)koeffizient wird durch die Werkstoffpaarung zwischen Werkstück und Greifbacke nachhaltig beeinflusst. Durch spezielle Auflagen an der Backenoberfläche, zum Beispiel Gummibacken, lässt sich die Griffigkeit verbessern und so der Koeffizient erhöhen.

Wenn die zu greifenden Gegenstände unterschiedlich groß sind, ist der Backenhub eine wichtige Größe. Wenn kein Greifbackenwechsel erfolgen soll, muss er so dimensioniert werden, dass verschiedene Werkstückgeometrien gegriffen werden können.

Greifsysteme
Greifer im Einsatz in einer Schleifmaschine. Bild: Zimmer GmbH

Für welchen Greifertyp man sich entscheidet, hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Für die unterschiedlichsten Applikationen existiert heutzutage eine große Bandbreite an Greifern. Die gängigsten Greifertypen sind Parallelgreifer, Zentrischgreifer, Winkelgreifer, Drehgreifer und Vakuumgreifer.

Greifer werden als Teil eines Robotersystems steif und gewichtsoptimiert konstruiert. Damit der Greifer langfristig zuverlässig arbeiten kann, sollten Schwingungen, ausgelöst zum Beispiel vom Roboter, beachtet werden. Denn durch die Roboterbeschleunigung und -verzögerung unterliegt ein Greifer sich ständig ändernden Krafteinwirkungen in alle Richtungen. Die Roboterbahnplanung hat dabei einen entscheidenden Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Greifers. Durch eine fehlerhafte Programmierung oder eine unzureichend steife Grundrahmenauslegung können Schwingungen am Greifer auftreten, die sich negativ auf den Greifer auswirken und zu einem frühzeitigen Ausfall führen können.

Gefahren voraussehen und bannen

In der obligatorischen Risikoanalyse definiert der Anwender seinen Sicherheitsfaktor. Hier gilt es, die Gefahren, die von einem Greifer ausgehen können, vorauszusehen und in der zukünftigen Anwendung zu bannen. Beispiele: Damit der Greifer bei Druckluftausfall das Werkstück sicher hält, wird bei Standard-Greifern unter anderem eine Innenfeder, die den Kolben vorspannt, oder ein zusätzliches externes Sicherheitsventil, das in der offenen oder geschlossenen Position die Druckluftzufuhr zum Greifer sperrt, eingesetzt. Bei einem Greifer für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) geht man noch einen Schritt weiter und sichert hier speziell auch das Bedienpersonal. Alle MRK-Greifer sollten daher die hohen Anforderungen der Schutzprinzipien nach ISO/TS 15066 (MRK-Norm) erfüllen und BG/DGUV-zertifiziert sein.

Nachdem sich der Anwender abschließende Gedanken über die benötigte Greifkraft und wirkende Kräfte und Momente in seiner Anwendung gemacht hat, sollte er jetzt noch die Anzahl der Greifer festlegen und den Betriebsdruck (bei einem pneumatischen Greifer) beachten. Die meisten Hersteller gehen bei ihren Angaben von einem Druck von 6 bar aus. Falls weniger Betriebsdruck zur Verfügung steht, sollte der Anwender bedenken, dass sich die Greifkraft entsprechend reduziert.

Nach der passenden Auswahl des Greiferzubehörs, zum Beispiel einem Werkzeugwechsler oder einem Drehverteiler, folgt die finale Abschlussprüfung. Sind alle Anforderungen erfüllt? Ist die Masse des Greifers inklusive aller Anbauteile und des Werkstücks kleiner als die maximale Traglast der Achse oder des Roboters? Können beide Fragen mit „Ja“ beantworten werden, empfiehlt es sich abschließend auf der Webseite des Greifer-Herstellers ein CAD-Modell (falls vorhanden) herunterzuladen. Bei „Nein“, sollte man die Checkliste nochmals durchgehen und Anpassungen vornehmen, also eventuell den Reibungskoeffizienten oder die Anzahl der Greifer erhöhen. Ist eine Anpassung nicht möglich, ist es ratsam, beim Hersteller wegen eines Spezialgreifers anzufragen.

Greifsysteme: Eine Checkliste für die richtige Wahl

  • Anforderungen an den Greifer
  • Eigenschaften des Werkstücks
  • Länge und Form der Greifbacken
  • Reibung zwischen Werkstück und Greifbacken
  • Hub pro Backe
  • Greifertyp
  • Achs- oder Roboterbeschleunigung
  • Sicherheit
  • Benötigte Greifkraft und wirkende Kräfte und Momente
  • Anzahl Greifer
  • Betriebsdruck
  • Greifer auswählen
  • Zubehör definieren
  • Maximale Traglast prüfen
  • ggf. CAD-Modell herunterladen

Der Autor Gregor Neumann ist zuständig für Medien & Kommunikation bei der Zimmer GmbH.

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