Fragen, die Sie sich vor der Wahl Ihres Pneumatik-Greifers stellen sollten

Durch die Wahl des richtigen Greifers können Sie Leistung, Betriebszeit und Sicherheit optimieren, wenn alle Faktoren abgewogen werden.

Die Auswahl von Greifern für Pick-and-Place-Automationssysteme in den Branchen Automobilindustrie, Pharmazie, Elektronik und Verbrauchsgüter ist äußerst umfangreich. Dieses Überangebot an verschiedenen Greifern – alle mit ihren eigenen Größen, Funktionsweisen und unterschiedlichen Anforderungen an die menschliche Interaktion – kann abschreckend wirken. Und es kann zu unfundierten Entscheidungen führen, die den Anforderungen Ihrer Anwendung nicht gerecht werden. Daher ist es entscheidend, dass Sie alle Variablen berücksichtigen, bevor Sie Ihren Pneumatik-Greifer wählen.

In diesem Artikel beantworten wir acht Fragen, die Sie sich vor der Wahl Ihres Greifers stellen sollten.


1. Welche Betriebsanforderungen liegen vor?

Anwender und Integratoren müssen mit dem Betrieb der Fertigungsstätte vertraut sein. In der automatisierten Fertigung liegt die Entscheidung zwischen elektrisch oder pneumatisch betriebenen Greifern. Elektrische Greifer erfüllen die gleiche Funktion wie Pneumatik-Greifer, sind jedoch zwei- bis viermal kostenaufwendiger als Pneumatik-Greifer. Pneumatik-Greifer, auch als druckluftbetriebene Greifer bekannt, sind seit Jahren Industriestandard und stellen 95 Prozent der mit Luftdruck betriebenen Greifer. Diese Greifer eignen sich ganz besonders für drei Grundaufgaben:

  • Transfer - Beim Transfer muss der Greifer Produkte oder Bauteile halten, während diese zwischen Förderbändern, Werkstationen oder Maschinen hin- und herbefördert werden. Gängige Anwendungsbereiche sind Maschinenbeschickung, Bauteilplatzierung, Belade- und Entladeaufgaben sowie End-of-Line-Verpackungsanwendungen. In der Pharmazie dienen sie in erster Linie für Dosier- und Abfüllaufgaben.

  • Ausrichtung - Bei der Bauteilausrichtung muss der Greifer ein Teil vor dem nächsten Schritt im Prozess, beispielsweise für die Platzierung in einer Kiste, ausrichten.

  • Halten - Halteanwendungen dienen der Ausführung von Arbeiten, während das Objekt vom Greifer gehalten wird, zum Beispiel, um ein Versandetikett an einer Kiste anzubringen.

 

 



2. Handelt es sich um eine reine oder eine kontaminierte Umgebung?

Bei der Wahl des richtigen Greifers muss unter anderem die jeweilige Umgebung berücksichtigt werden. So werden normalerweise zwei Arten von Betriebsumgebung unterschieden:

  • Reine Umgebung- Hier ist das Ziel, Schmierstoffe und andere Verunreinigungen, die sich am oder im Greifer befinden, nicht in die Umgebung gelangen zu lassen, damit diese das Objekt oder den Prozess – beispielsweise bei der Verarbeitung von Lebensmitteln oder Medikamenten – nicht verunreinigen können. Unerlässlich ist eine reine Fertigung in den Branchen Medizin, Pharmazie, Elektronik sowie in der Lebensmittelproduktion, wo nur kleinste Mengen von Verunreinigungen erlaubt sind. Wählen Sie einen Reinraum-zertifizierten Greifer. Um eine reine Betriebsumgebung zu gewährleisten, sind viele Greifer mit Absauganschlüssen erhältlich. Durch die Absauganschlüsse wird verhindert, dass Verunreinigungen vom Pneumatik-Greifer in die Umgebung gelangen. Dafür wird im Greifer ein niedriger Unterdruck erzeugt. Mittels dieses Vakuums wird saubere Luft von außen in den Greifer gesaugt, wodurch das Austreten von Schmierstoffen oder anderen Verunreinigungen verhindert wird.

  • Kontaminierte Umgebung - In einer kontaminierten Umgebung muss der Greifer geschützt werden. Zu Verunreinigungen gehören Sägemehl, Metallspäne, Chemikalien etc. Indem diese Kontaminanten aus einem Greifer ferngehalten werden, können Funktionalität und eine lange Lebensdauer sichergestellt werden. Schmutz, Ablagerungen, Öl und Schmierfett treten häufig in Anwendungen aus der Automobilindustrie, Gießerei, maschinellen Bearbeitung und in allgemeinen Anwendungsbereichen der Industrie auf. Diese Umgebungen können die internen Mechanismen Ihrer Greifer beschädigen. Um eine Kontamination zu vermeiden, sind viele Pneumatik-Greifer mit Überdruckanschlüssen ausgestattet. Der Überdruckanschluss befindet sich am Greifergehäuse und ist über einen Kanal mit dem internen Mechanismus verbunden. Während des Betriebs wird Niederdruckluft in das Greifergehäuse geleitet. Durch diese Druckluft wird verhindert, dass Verunreinigungen in den internen Mechanismus eindringen. Die Verwendung von Schmiernippeln sorgt für einen zusätzlichen Schutz. So können Schmiernippel in extrem rauen Umgebungen schmutziges Schmierfett eliminieren.




3. Welche Art von Greiferabschirmung ist erforderlich?

Unabhängig davon, ob der Betrieb in einer reinen oder kontaminierten Umgebung erfolgt, kann eine Abschirmung den Greifer vor Schmutz schützen und verhindern, dass Schmierfett und interne Kontaminanten in eine reine Umgebung austreten. Gekapselte Greifer sind in einer Vielzahl von Ausführungen und Materialien erhältlich, darunter mit einfachen, aus Blech geformten Abdeckungen, flexiblen Schutzhüllen, Faltenbälgen oder lippenförmigen Abstreifern. Die Greifer können standardmäßig, optional oder auf Anfrage mit Abschirmungen ausgerüstet werden. Außerdem können Sie während der Integration Ihre eigene Abschirmung montieren. Die Greiferausrichtung in Bezug auf die Flussrichtung der Kontaminanten sollte ebenfalls berücksichtigt werden, um die Schmutzmenge, die mit Oberflächen oder Öffnungen in Kontakt kommt, auf ein Minimum zu beschränken.

Pneumatik-Greifer können aus vielen verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Techniken gefertigt werden. So können bestimmte Materialien und Beschichtungen wie beispielsweise Edelstahl, Vernickelungen und Eloxalhartbeschichtungen Oberflächen vor Korrosion schützen und verhindern, dass die Greiferbacken aufgrund von Schmutzablagerungen blockieren. In Reinraum-Anwendungen oder in der Lebensmittelverarbeitung können diese Beschichtungen zudem vor Oxidation schützen und verhindern, dass Bakterien in die Arbeitsumgebung entweichen.

Verschiedene Schmiermittel können hochwarmfest, lebensmitteltauglich oder wasserbeständig und damit geeignet sein, um in speziellen Umgebungen eingesetzt oder im Rahmen der Wartung abgewaschen werden zu können. Pneumatische Dichtungen sind für extreme Temperaturen sowie Schmutz und Ablagerungen geeignet. Dabei gilt Buna-N (Nitril) normalerweise als das standardmäßig in der Industrie verwendete Dichtungsmaterial und Viton® und Silikon werden für höhere Temperaturen eingesetzt. Für Greifer in Anwendungen mit extremen Temperaturen und/oder Verunreinigungen werden gewöhnlich Metalldichtungen verwendet.


4. Welche technischen Daten des Greifers sind besonders wichtig?

Sobald die Anforderungen der Betriebsumgebung geklärt sind, können die Systementwickler die Greiferspezifikationen prüfen und dabei berücksichtigen, dass die Leistung durch Design und Konstruktion bestimmt wird. Greifer bestehen aus drei Teilen: Gehäuse (darunter das Mittel der Kraftübertragung), Backen und Finger.

Im Allgemeinen entwickelt und baut der Greiferhersteller das Gehäuse und die Backen des Greifers – bekannt als „Antriebsart“. Der Maschinenbauer liefert währenddessen die kundenspezifischen Finger zum Greifen oder zum vollständigen Umschließen des Bauteils. Dabei sollte unter anderem die richtige Fingerlänge für die jeweilige Anwendung berücksichtigt werden. Nicht vergessen werden sollte zudem, dass eine Überlänge dazu führen kann, dass ein Greifer blockiert. Außerdem muss beachtet werden, dass zu viel Klemmkraft das Teil beschädigen kann und dass zu wenig Klemmkraft ein Sicherheitsrisiko darstellen und zu fallengelassenen Teilen führen kann. Auch der Greiferhub ist wichtig: Ist der Hubweg zu lang, wird Betriebszeit vergeudet, und ist er zu kurz, können falsch gegriffene oder freigegebene Teile die Folge sein. Greifer variieren stark in ihren Öffnungs- und Schließzeiten, die sich auf die Durchsatzrate eines Prozesses auswirken.


 

Wiederholgenauigkeit ist normalerweise wichtiger als Genauigkeit und wird besonders wichtig, wenn während des Prozesses kleine Gegenstände aufgenommen werden müssen, zum Beispiel eine Spritzennadel, oder wenn bei Hochpräzisions-Anwendungen ein Objekt für die Montage in einem anderen Objekt platziert wird. Normalerweise veröffentlicht der Hersteller diese technischen Daten für alle Greifermodelle, sodass Anwendungstechniker hinzugezogen werden sollten, wenn der Betrieb außerhalb der Leistungsspezifikationen des Greifers erfolgt.


5. Welche Art von Mechanismus zur sicheren Führung der Backen sollte ich in Betracht ziehen?

Die Anforderungen der Anwendung bestimmen, welche Art von Mechanismus zur sicheren Führung der Backen in Betracht gezogen werden sollte. So können verschiedene Greifer zwar gleich groß sein und dieselbe Funktion erfüllen, dabei jedoch komplett unterschiedlich konstruiert sein, wobei einige besser für diverse Betriebsumgebungen geeignet sind als andere.

Daher ist es wichtig, den richtigen Mechanismus auf die Anwendung auszurichten. Dadurch wird ein zuverlässiger und präziser Antrieb des Greifers gewährleistet. Lassen Sie uns diese nun aus der Sicht der Anwendung betrachten. Gängige Mechanismen zur sicheren Führung der Backen umfassen:

  • Anwendung mit hoher Stoßbelastung - Verwenden Sie eine Konstruktion mit Gleit- oder keilartigem Lager, das heißt mit einer großen Gleitfläche. Dazu gehören flache Oberflächen-Gleitlager und zylindrische buchsenartige Lager. Eine breite Auflagefläche ist ideal, um Anwendungen mit anhaltend hoher Stoßbelastung standzuhalten. Diese Art von Mechanismus kann bei Bearbeitung mit engen Toleranzen eine hohe Genauigkeit bewahren und bietet eine sichere Führung der Backen. Normalerweise gibt es keine oder nur eine begrenzte Verstellmöglichkeit, um einen Greiferverschleiß auszugleichen.

  • Anwendungen mit niedriger Reibung und hoher Genauigkeit - Verwenden Sie einen Greifer mit Rollenlager-Design und Linienkontakt für diese Anwendungen. Zu diesen reibungsarmen Lagern gehören Kreuzrollenlager und „Dual-V“-Rollenlager. Die Lager zur sicheren Führung der Backen können für eine höhere Genauigkeit vorgespannt werden. Dieses Lagersystem kann zudem einfach gewartet werden, indem die Vorspannung extern verstellt wird. Verwenden Sie diese Konfiguration in Anwendungsbereichen, die eine absolute seitliche Spielfreiheit der Greiferfinger erfordern. Außerdem kann mit dieser reibungsarmen Konstruktion die Klemmkraft ganz einfach „zurückgeschraubt“ werden, indem der Luftdruck verstellt wird.

  • Präzisionsanwendungen mit niedrigem Luftdruck - Verwenden Sie ein Kugellager mit Punktkontakt, das gut für Präzisionsanwendungen geeignet ist. Dieser Mechanismus funktioniert auch bei niedrigem Luftdruck in Anwendungen, bei denen eine reibungslose, gleichmäßige Bewegung unbedingt erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil des Betriebs bei niedrigem Luftdruck ist, dass weniger Schmierfett aus dem Greifer spritzt.

Dabei hängt es von der Art des verwendeten Lagers und vom Umfang des Oberflächenkontakts in der Lagerkonstruktion ab, wie gut Ihr Greifer bei sehr niedrigem Luftdruck funktioniert, wie er Stöße abfängt, wie wiederholgenau er ist und welche Verschleißbilder er zeigt, wenn der Greiferverschleiß durch das Verstellen der Lagervorspannung ausgeglichen werden kann.


6. Welcher Modus der Kraftübertragung ist erforderlich?

Der Modus der Kraftübertragung bezieht sich auf die Verbindung und den Krafttransfer vom/von den Innenluft-Kolben zu den Greiferbacken, die sich öffnen und schließen und dabei eine Klemmkraft erzeugen.

  • Anwendungen mit hoher Klemmkraft im Verhältnis zur Greifergröße - Anwendungen, die eine hohe Klemmkraft erfordern, dabei jedoch durch enge Platzverhältnisse beschränkt sind, können ein Greiferdesign mit Doppelkeilantrieb erfordern. Diese Greifer bieten eine große Oberfläche zur Übertragung der Kraft an die Backen, wobei die Kraft zu gleichen Teilen verteilt wird. Diese Ausführung verfügt normalerweise über eine Konstruktion mit Einzelkolben, die ein hohes Verhältnis von Klemmkraft zu Größe ermöglicht. Die Bewegung von Greiferbacken und Greiferfingern ist aufeinander abgestimmt, ohne dass zusätzliche Bauteile erforderlich wären. Der doppelseitige Keil ist robust und beständig gegen hohe Stoßbelastungen, die auf den Mechanismus zurückfallen könnten.

  • Kostengünstige Parallelgreiferlösungen - Bei einer Konstruktion mit Direktantrieb wird der Kolben mit einem Stift oder Stab direkt an die Backe gekuppelt. Diese Lösungen verfügen normalerweise über eine Konstruktion mit Doppelkolben und erfordern eine Verbindung zur Backensynchronisation. Die Konstruktion ist einfach, kostengünstig und leicht abzuschirmen. Hierbei handelt es sich um eine Grundausführung Ihres Greifers.

  • Kostengünstige Winkelgreiferlösungen - Viele Winkelgreifer verwenden eine kurvenbetriebene Konstruktion mit direkter, synchronisierter Kraftübertragung und Linienkontakt-Lager für die Übertragung der Kraft an die Backen. Diese Konstruktion verfügt über einen Drehpunkt pro Backe und eine minimale Anzahl beweglicher Teile. Die Kurve ist in der Lage, einen mechanischen Vorteil zu erzeugen – für einen Greifer mit hoher Klemmkraft in einer insgesamt relativ kleinen Baugruppe. Für gewöhnlich wird die Kurve in Winkelgreifern eingesetzt, sie kann jedoch auch in anderen Greiferarten gefunden werden.

  • Hochpräzise Anwendungen mit hoher Wiederholgenauigkeit - Für Präzisionsanwendungen wird gerne ein Zahnstangen-Antrieb gewählt. Durch den reibungslosen, synchronen Betrieb eines Systems mit Zahnstangenantrieb kann der Verschleiß der Antriebskomponenten auf ein Minimum reduziert werden, was wiederum eine längere Lebensdauer gewährleistet. Bei einer Bearbeitung auf enge Toleranzen erzeugt ein Zahnstangenantrieb so gut wie kein Backenspiel. Außerdem ist es mit einem Zahnstangenantrieb einfacher, einen nicht-synchronen Greifer zu bauen.


7. Was sind die besten Greiffinger-Bauweisen und Greiftechniken?

Denken Sie in erster Linie an die Sicherheit. Greiferfinger sollten derart konstruiert sein, dass die Teile während eines Druckluftverlusts nicht fallengelassen werden. Anhand einer Sicherheitsanalyse kann zudem die Verletzungsgefahr oder das Risiko eines Systemschadens bei herunterfallenden Teilen reduziert werden. Auch das für die Greiferfinger und die Greifoberfläche des Produkts verwendete Material sollte berücksichtigt werden. So können Greiferfinger Spuren auf dem Produkt hinterlassen. Um dies zu verhindern, können anstelle von Aluminium und Stahl Werkstoffe wie Nylon, Delrin, Kunststoffe und andere weiche Materialien für die Greiferfinger verwendet werden. Für die Handhabung empfindlicher Teile können die Finger zusätzlich mit Belägen aus Urethan versehen werden. Dadurch wird die Reibung beim Greifen erhöht, ohne das Produkt zu beschädigen.

Es gibt drei bekannte Methoden, die Sie in Betracht ziehen können:

  • Durch Reibung - Dies ist die gängigste Greifmethode, bei der sich die Kontaktflächen mit Anschlag am Bauteil schließen. Dabei wird eine Reibungskraft erzeugt, mit der das Teil gehalten wird. Bei Verlust der Druckluft wird das Teil fallengelassen, es sei denn der Greifer verfügt über einen eingebauten Sicherungsmechanismus. Für die Handhabung öliger oder fettiger Teile sollten keine auf Reibungskraft basierenden Greiferfinger eingesetzt werden.

  • Durch Umfassen - Die Finger sind dem Profil des zu handhabenden Teils entsprechend konstruiert, zum Beispiel rund auf rund. Beim Schließen der Finger wird durch die Klemmkraft Druck auf das Teil ausgeübt. Bei einem Verlust des Luftdrucks wird das Teil normalerweise gehalten. Ist das Teil schwer genug, um die Rückdrehkraft aufzuheben, die für das Öffnen des Greifers erforderlich ist, kann das Teil jedoch aufgrund der Schwerkraft aus den Fingern herausgleiten.

  • Durch vollständiges Umschließen - Diese Methode gilt weithin als die sicherste Greiftechnik. Die Finger entsprechen dem Profil des Bauteils, zum Beispiel Rechteck auf Rechteck. Dabei werden die Finger geschlossen und stoppen am oder in der Nähe des Teils, das durch das Umschließen gehalten wird. Diese Methode gilt als die sicherste, da das Teil auch bei Druckverlust nicht fallengelassen wird, es sei denn, es wirkt eine Kraft von außen darauf ein.

8. Welche zusätzlichen Sicherheitsmerkmale sollten berücksichtigt werden?

Im Falle eines Stromausfalls mit Betriebsdruckverlust gibt es weitere Maßnahmen, um zu verhindern, dass ein Teil unbeabsichtigt vom Greifer freigegeben wird, was zu Verletzungen oder Schäden am Teil oder an der Maschine führen kann.

Eine Option besteht in einer internen Feder zum Vorspannen des Kolbens, um die Finger-/Backenposition am oder um das Teil herum zu halten. Dabei muss auf eine angemessene Federkraft geachtet werden. Externe Ausfallsicherungsventile sind eine weitere Option. Diese werden an den Anschlüssen angebracht, um die Luftzufuhr zum Greifer in geöffneter und geschlossener Position zu überprüfen. Eine dritte Alternative ist der Einsatz von Absenksperren, die bei einem Druckluftverlust automatisch die Führungsstangen der Backen blockieren. Diverse Greiferausführungen sind für die Montage von Absenksperren geeignet.



Fazit

Viele Pneumatik-Greifer erfüllen die gleiche Funktion, ihre jeweiligen Merkmale und Fähigkeiten legen jedoch fest, ob sie in diversen Anwendungen eingesetzt werden können. Diese Optionen wirken sich direkt auf die Sicherheit, Leistung und Lebensdauer Ihrer Automatisierungsanwendung aus – also stellen Sie die richtigen Fragen, um eine fundierte Entscheidung zu treffen. Kontaktiere uns.

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