Greifer
Einführung zum Thema Greifer
Handhabungseinrichtungen bilden menschliche Bewegungsabläufe nach. Beim Greifer betrifft dies die Bewegungsfunktion menschlicher Finger. Ein Greifer ist ein Handhabungssystem zum Halten eines Objekts für dessen weitere Manipulation. Der Greifer besitzt die Fähigkeit, ein Objekt während der am Objekt ausgeübten Tätigkeiten zu halten bzw. loszulassen. Fingergreifer sind nicht Bestandteil eines Greifers, sondern gelten als spezielle Werkzeuge zum Greifen von Objekten und werden zu den Spannvorrichtungen gezählt. Im Wesentlichen kann ein Greifer zwei unterschiedliche Greifvorgänge ausführen:
Extern: Hierbei handelt es sich um die am häufigsten verbreitete Methode zum Festhalten von Objekten, da sie am einfachsten realisierbar ist und die kürzeste Hublänge erfordert. Beim Schließen der Greiferbacken hält die Schließkraft das Objekt fest.
Intern: In einigen Anwendungen erfordert die Objektgeometrie oder die Notwendigkeit eines ungehinderten Zugriffs auf die Objektaußenseite ein Halten des Objekts von dessen Innenseite. In diesem Fall bewirkt die Öffnungskraft des Greifers ein Halten des Objekts.
Weitere Informationen über Greifer
Wesentliche Kriterien für die Greiferauswahl
- Form, Ausrichtung und Abmessungsunterschiede des Objekts
- Objektgewicht
- Zugänglichkeit
- Umgebungsbedingungen
- Rückhalte-Spannbacken
Wie funktioniert ein Greifer?
Pneumatisch angetriebene Greifer gehören zu den am häufigsten eingesetzten Greifersystemen. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem mit Druckluft betriebenen Pneumatikzylinder. Beim Ansteuern des Pneumatikzylinders mit Druckluft schließen die Greiferbacken, umfassen dabei ein Objekt und halten dieses für die weitere Bearbeitung fest. Zum Lösen des Objekts wird der Zylinder in umgekehrter Richtung mit Druckluft beaufschlagt. Typische Anwendungsgebiete für Greifer ist das Bewegen oder Positionieren von Objekten, z. B. für Einlege- und Umsetzvorgänge.
Greifertypen
Die am häufigsten verbreiteten pneumatischen Greifer sind die mit jeweils 2 Spannbacken ausgestatteten Parallelgreifer und Winkelgreifer. Parallelgreifer öffnen und schließen parallel zum zu haltenden Objekt und gehören zu den am häufigsten eingesetzten Greifersystemen. Darüber hinaus sind sie sehr einfach mit Werkzeug zu bestücken und können Abweichungen der Objektabmessungen ausgleichen. Winkelgreifer hingegen schwenken die Spannbacken mit einer Drehbewegung vom Objekt zurück und erfordern somit mehr Platz. Für spezifischere Handhabungsanforderungen stehen 3-Backen-Greifer und Kniehebelgreifer zur Verfügung.
Haltekraft
Die Kraftangaben für Greifer sind auf einen Luftdruck bezogen. Die Kraft eines Greifers ergibt sich aus dem Druck der angeschlossenen Druckluft: Wird beispielsweise der Luftdruck um 20 % erhöht, dann erhöht sich die Haltekraft des Greifers um 20 % (maximal bis zum zulässigen Höchstluftdruck). Zur Reduzierung der Greiferhaltekraft kann also auch der Luftdruck heruntergeregelt werden.
Auswahlkriterien für Greifertyp- und Spannbackenauswahl
Für die Auswahl des pneumatischen Greifertyps und der Spannbacken sind dies die wichtigsten Kriterien:
1. Form, Ausrichtung und Abmessungsunterschiede des Objekts
Besitzt das Objekt zwei einander gegenüberliegende ebene Oberflächen, dann ist ein Parallelgreifer mit 2 Spannbacken erforderlich, weil dieser abweichende Objektabmessungen ausgleichen kann. Die Spannbacken können auch für die 2-Backen-Handhabung zylindrischer Objekte konstruiert werden. Nach Möglichkeit ist ein Halten des Objekts nach dem Rückhalte- bzw. Umfassungsprinzip zu bevorzugen, weil es wesentlich weniger Haltekraft erfordert als ein Festhalten nach dem Reibungsprinzip.
2. Objektgewicht
Die Haltekraft ist so zu dimensionieren, dass das Objekt auch während des gewünschten Bearbeitungsprozesses sicher in seiner Position festgehalten wird. Die Dimensionierung wird durch die Anforderungen der gewählten Spannbackenkonstruktion beeinflusst. Die dimensionierte Kraft ist stets um einen Sicherheitsfaktor zu erhöhen, dies gilt ebenso für den Druck der Druckluft.
3. Zugänglichkeit
Dies betrifft sowohl den am Objekt anzuwendenden Bearbeitungsprozess als auch den für die Greiferbacken notwendigen Platzbedarf. Greift der Bearbeitungsprozess an der Objektaußenseite an, dann ist möglicherweise ein interner Greifvorgang erforderlich. Winkelgreifer sind zwar üblicherweise kostengünstiger, benötigen aber mehr Platz für die Spannbackenbewegungen.
4. Umgebungsbedingungen
Raue Betriebsumgebungen oder Reinraumanwendungen erfordern jeweils entsprechend dem betreffenden Einsatzzweck konstruierte Greifer.
5. Rückhalte-Spannbacken
Bei einem Druckluftausfall lässt die auf das Objekt wirkende Greiferhaltekraft nach, sodass sich das Objekt lösen kann. Für solche Anwendungsfälle stehen federunterstützte Greifer zur Verfügung.
Wählen Sie den idealen Greifer für Ihren Automatisierungsprozess
Pneumatische Parallelgreifer
Parallelgreifer öffnen und schließen die Backen parallel zum zu haltenden Objekt. Sie sind die am häufigsten eingesetzten Greifer, sind sehr einfach mit Werkzeug zu bestücken und können Abweichungen der Objektabmessungen ausgleichen.
Pneumatische Winkelgreifer
Winkelgreifer schwenken die Spannbacken mit einer Drehbewegung vom Objekt zurück und geben dadurch das Objekt vollständig frei. Sie ermöglichen ein direktes Zuführen des Objekts zwischen die Spannbacken, wodurch sich möglicherweise ein Bewegungsvorgang einsparen lässt.
Häufig gestellte Fragen
Auswahlkriterien für die Spannbacken-Konfiguration
Die Konstruktion der Spannbacken richtet sich nach der benutzerspezifischen Werkzeugausstattung, um das Objekt während der Bearbeitung sicher festzuhalten. Unbedingt notwendig ist eine sorgfältige Gestaltung der Spannbacken, die den Kontakt zum Objekt herstellen. Der Kraftbedarf des Greifers lässt sich so wesentlich beeinflussen.
Die Greifer arbeiten nach zwei Halteprinzipien:
Reibungsprinzip:
Bei nach dem Reibungsprinzip arbeitenden Spannbacken wird das Objekt allein von der Haltekraft des Greifers gehalten. Dieser Greifertyp lässt sich zwar am einfachsten herstellen, kann aber zum Halten des Objekts oftmals mehr Kraft erfordern. Dies gilt besonders für Objekte mit unebenen Oberflächen. Kräfte aus beliebiger Richtung können ein Herausfallen des Objekts aus dem Greifer verursachen.
Rückhalte- bzw. Umfassungsprinzip:
Nach dem Rückhalte- bzw. Umfassungsprinzip arbeitende Greiferbacken halten das Objekt (z. T. formschlüssig) in den Spannbacken. Dieses Halteprinzip wird aufgrund seines stabilen Haltevermögens bevorzugt und erfordert eine geringere Haltekraft. Zum Lösen des Objekts müssen die das Öffnen der Backen hemmenden Kräfte überwunden werden. Zu beachten ist, dass sich durch das Umfassen ein vergrößerter Öffnungshub für den Greifer ergibt. Wird das Objekt beidseitig jeweils 2 mm umfasst, ergibt sich ein um 4 mm längerer Hub.
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