19.07.2023
Durch die Wahl des richtigen Greifers können Sie die Leistung, Betriebszeit und Sicherheit nachhaltig optimieren. Dazu müssen aber alle Faktoren abgewogen werden. In der Automobilindustrie, der Pharmazie, der Elektronik- und Konsumgüterindustrie ist die Auswahl von Greifern für Pick-and-Place-Automationssysteme nicht ganz einfach. Es gibt ein breites Angebot an Greifern in vielen Größen sowie mit unterschiedlichen Funktionen und Anforderungen an menschliche Interaktion. Daher ist es wichtig, dass alle Variablen bei der Greiferauswahl berücksichtigt werden.
Sie müssen die Voraussetzungen in der
Fertigungsstätte kennen. In der automatisierten Fertigung kann man
elektrisch oder pneumatisch betriebene Greifer einsetzen. Elektrische
Greifer erfüllen gleiche Funktionen wie Pneumatik-Greifer, sind jedoch
zwei- bis viermal kostenaufwendiger und können mehr Rückmeldung bieten.
Druckluftbetriebene Pneumatik-Greifer sind nach wie vor der
Industriestandard. Sie eignen sich besonders für diese drei
Hauptaufgaben:
Man unterscheidet zwischen zwei Hauptarten von Betriebsumgebungen:
Reine Umgebung
Schmierstoffe und andere Verunreinigungen am oder im Greifer dürfen nicht in die Umgebung gelangen. Sie würden das Objekt oder den Prozess (etwa bei der Verarbeitung von Lebensmitteln oder Medikamenten) verunreinigen. In den Branchen Medizin, Pharmazie, Elektronik sowie in der Lebensmittelproduktion, wo nur kleinste Mengen von Verunreinigungen erlaubt sind, wählen Sie also einen Reinraum-zertifizierten Greifer. Um eine reine Betriebsumgebung zu gewährleisten, besitzen viele Greifer einen Absauganschluss. Dieser verhindert, dass Verunreinigungen vom Pneumatik-Greifer in die Umgebung gelangen. Dazu wird im Greifer ein schwacher Unterdruck erzeugt. So wird saubere Luft von außen in den Greifer gesaugt, was ein Austreten von Schmierstoffen oder anderen Verunreinigungen verhindert.
Kontaminierte Umgebung
In
einer kontaminierten Umgebung muss der Greifer beispielsweise
vor Verunreinigungen wie Sägemehl, Metallspäne, Chemikalien geschützt werden. Nur so
können Funktionalität und eine lange Lebensdauer sichergestellt werden.
Bei der maschinellen Bearbeitung in der Industrie, z.B. der
Automobilindustrie oder in Gießereien findet man häufig Schmutz,
Ablagerungen, Öl und Schmierfette. Wenn sie in einen Greifer
eindringen, können sie die interne Mechanik beschädigen. Um eine
Kontamination zu vermeiden, sind viele Pneumatik-Greifer mit
Überdruckanschlüssen ausgestattet. Diese befinden sich am Greifergehäuse
und sind über einen Kanal mit dem internen Mechanismus verbunden.
Während des Betriebs wird Niederdruckluft in das Greifergehäuse
gepresst. Der Überdruck verhindert, dass Verunreinigungen in den
internen Mechanismus eindringen. Für zusätzlichen Schutz sorgt die
Verwendung von Schmiernippeln. Sie können in extrem rauen Umgebungen
schmutziges Schmierfett eliminieren.
Sowohl in einer reinen als auch in einer kontaminierten Umgebung kann eine Abschirmung den Greifer vor Schmutz schützen und auch 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. Greifer können serienmäßig, optional oder auf Anfrage mit Abschirmungen ausgerüstet werden. Außerdem können Sie während der Integration eine eigene Abschirmung montieren. Greifer und Abschirmungen sollten in Richtung der Kontaminanten ausgerichtet sein, um die Schmutzmenge zu minimieren, die mit Oberflächen oder Öffnungen in Kontakt kommt.
Pneumatik-Greifer werden aus vielen verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Techniken gefertigt. Materialien wie Edelstahl, Vernickelungen oder Eloxalhartbeschichtungen können Oberflächen vor Korrosion schützen und verhindern, dass die Greiferbacken aufgrund von Schmutzablagerungen blockieren. In Reinraum-Anwendungen oder in der Lebensmittelverarbeitung hindern solche Beschichtungen auch Bakterien daran, in die Arbeitsumgebung zu entweichen.
Hochwarmfeste, lebensmitteltaugliche oder wasserbeständige
Schmiermittel sind für spezielle Umgebungen geeignet. Außerdem können
manche dann bei der Wartung abgewaschen werden. Pneumatische Dichtungen
sind für extreme Temperaturen sowie Schmutz und Ablagerungen geeignet.
Dabei ist Buna-N (Nitril) das Standard-Dichtungsmaterial in der
Industrie, Viton® und Silikon werden für höhere Temperaturen eingesetzt.
Für Greifer in Anwendungen mit extremen Temperaturen und/oder
Verunreinigungen werden gewöhnlich Metalldichtungen verwendet.
Sobald die Anforderungen der Betriebsumgebung geklärt sind, können die Systementwickler die Greiferspezifikationen prüfen und natürlich berücksichtigen, dass die Leistung durch die Bauart bestimmt wird.
Greifer bestehen aus drei Teilen: dem Gehäuse (inklusive Kraftübertragung), den Backen und den Fingern.
Der Greiferhersteller entwickelt und baut das Gehäuse und die Backen
des Greifers. Dann liefert ein Maschinenbauer die kundenspezifischen
Finger zum Greifen oder zum vollständigen Umschließen des Bauteils. Er
sollte unter anderem die richtige Fingerlänge für die jeweilige
Anwendung berücksichtigen. Denn eine Überlänge kann zum Blockieren des
Greifers führen. Weiterhin kann zu viel Spannkraft das Teil beschädigen.
Dagegen stellt zu wenig Spannkraft ein Sicherheitsrisiko dar und kann
zu fallengelassenen Teilen führen.
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, was sich auf die Durchsatzrate eines
Prozesses auswirkt.
Wiederholgenauigkeit ist normalerweise wichtiger als Präzision. Besonders dann, wenn kleine Gegenstände aufgenommen werden müssen – z.B.
eine Spritzennadel. Oder wenn bei Hochpräzisions-Anwendungen ein Objekt
für die Montage in ein anderes Objekt hinein platziert wird.
Meistens veröffentlicht der Hersteller diese technischen Daten der
Greifermodelle. Wenn der Betrieb außerhalb der
Leistungsspezifikationen des Greifers erfolgt, sollten
Anwendungstechniker hinzugezogen werden.
Die Anforderungen der Anwendung bestimmen, welche Art von Mechanismus zur sicheren Führung der Backen in Betracht kommt. Zwei Greifer können zwar gleich groß sein und dieselbe Funktion erfüllen, aber komplett unterschiedlich konstruiert sein – wobei einer besser für die Betriebsumgebung geeignet ist als der andere. Deshalb ist es wichtig, den richtigen Mechanismus auf die Anwendung abzustimmen. Nur so wird ein zuverlässiger und präziser Antrieb des Greifers gewährleistet. Eine Anwendung kann besondere Anforderungen stellen. In Bezug auf die sichere Führung der Backen sind das:
Die Art des verwendeten Lagers und die Größe des Oberflächenkontakts bestimmen, wie gut Ihr Greifer bei sehr geringem Luftdruck funktioniert, wie er Stöße abfängt, wie wiederholgenau er ist und welche Verschleißbilder er zeigt und ob sich der Greiferverschleiß durch das Verstellen der Lagervorspannung ausgleichen lässt.
Die Kraftübertragungsart bezieht sich auf den Kraftfluß vom Greiferkolben zu den Greiferbacken, die sich öffnen (oder schließen) und dabei eine Greifkraft erzeugen.
Safety first. Greiferfinger sollten so konstruiert sein, dass die Teile bei einem Druckluftverlust nicht fallenlassen. Mit einer Sicherheitsanalyse lässt sich auch die Verletzungsgefahr oder das Risiko eines Systemschadens bei herunterfallenden Teilen reduzieren. Natürlich muss das Material der Greiferfinger und der Produktoberfläche berücksichtigt werden. Denn Greiferfinger könnten Spuren auf dem Produkt hinterlassen. Um dies zu verhindern, kann man statt Aluminium und Stahl z.B. Nylon, Delrin, Kunststoffe oder andere weiche Materialien verwenden. Bei besonders empfindlichen Teilen können die Finger zusätzlich mit Belägen aus Urethan versehen werden. Das steigert die Reibung der Greifer, ohne das Produkt zu beschädigen.
Drei bekannte Greifmethoden stehen zur Auswahl:
Bei einem Stromausfall mit Betriebsdruckverlust verhindern weitere Maßnahmen, dass Greifer ein Teil unbeabsichtigt freigeben, was zu Verletzungen oder Schäden am Teil bzw. an der Maschine führen kann.
Zum Beispiel kann eine interne Feder den Kolben vorspannen, 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 Möglichkeit. Diese werden an den Anschlüssen angebracht, um die Luftzufuhr zum Greifer in geöffneter und geschlossener Position zu kontrollieren. Eine dritte Alternative ist der Einsatz von Absenksperren, die bei Druckluftverlust automatisch die Führungsstangen der Backen blockieren. Diverse Greiferausführungen sind für die Montage von Absenksperren geeignet.
Viele Pneumatik-Greifer erfüllen die selbe Funktion. Ihre jeweiligen Merkmale und Fähigkeiten legen jedoch fest, ob sie in bestimmten Anwendungen einsetzbar sind. Viele Faktoren wirken sich direkt auf die Sicherheit, Leistung und Lebensdauer der Automatisierungsanwendung aus.
Stellen Sie die richtigen Fragen, um eine fundierte Entscheidung zu
treffen. Gerne stehen wir Ihnen bei der Wahl des richtigen Greifers fachlich zur Seite.
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