Greifer für Roboter - Effektor

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Was ist ein Greifer? Definition:

Der Greifer ist Teil eines Roboters und häufig als letztes Glied in der Kette unverzichtbar, er hält zum Beispiel das Werkstück oder Werkzeug, das von oder durch den Roboter bearbeitet werden soll.

Auch oft gesucht: Effektor, Roboterhand, Endeffektor, EOAT, Greifsystem, Greifersystem


Greifersysteme bei Robotern

Kuka Roboter mit speziellem Greifwerkzeug
Kuka Roboter mit speziellem Greifwerkzeug

Für Industrieroboter ist der Greifer ein unverzichtbares Element, es steht am Ende der kinematischen Kette. Der Greifer ist der Teil des Roboters, der die eigentliche Aufgabe ausführt und den Roboter so erst zu einer funktionalen Maschine macht. Der Greifer sitzt im Normalfall an der äußersten oder letzten Achse des Roboters und ist mit der Energieleitung verbunden. Greifer dienen somit zur Interaktion des Roboters: zum Greifen, Bearbeiten oder Drehen eines Werkstücks oder Werkzeugs.

Greifer lassen sich aufgrund ihrer Wirkung unterscheiden. Die verschiedenen Greif(er)systeme sind mechanisch, pneumatisch, magnetisch oder adhäsiv.

  • mechanische Greifer: Mechanische Greifer greifen im wahrsten Sinne des Wortes einfach zu. Oft ähneln sie der Hand eines Menschen oder sind eine Greifzange und es gibt sie als Einfinger- oder Mehrfingergreifer. Diese Greifersysteme können aus mehreren steifen Gelenken bestehen aber auch generell biegsam sein. Der Antrieb des mechanischen Greifers ist meistens pneumatisch. Es ist aber auch ein elektrischer oder mechanischer Antrieb möglich.
  • pneumatische Greifer: pneumatische Greifer sind Vakuumsauger oder Saugnäpfe, die das Werkstück ansaugen, um es zu transportieren / bearbeiten. Neben der Vakuum-Technik können die Werkstücke aber auch mittels Druckprinzip eingeklemmt werden.
  • magnetische Greifer: Hierbei wird das Werkstück magnetisch angezogen und kann so gehalten werden. Dabei gibt es zwei Arten von magnetischen Greifern: Permanentmagnetgreifer und Elektromagnetgreifer. Beim Permanentmagnetgreifer kann der Magnet nicht einfach "abgestellt" werden, weshalb das Werkstück, wenn es einmal am Mangeten hängt, mithilfe eines anderen Systems abgenommen werden muss. Der Elektromagnet kann durch elektrische Energie ein- und ausgeschaltet werden. So lässt sich das Werkstück greifen und auch wieder absetzen.

Greifsysteme können als Organe eines Roboters beschrieben werden. Die einzelnen Elemente sind u.a. Aktoren/Effektoren und Hilfseinrichtungen wie Handgelenkachsen, Wechselsysteme, Fügehilfen, Schutzeinrichtungen und Sensoreinheiten.

Die Teilsysteme des Greifers

Ein Greifer besteht aus unterschiedlichen Teilsystemen: dem Wirksystem (1), dem Antriebssystem (2), dem kinematischen System (3), dem Trägersystem (4) und dem Informationsverarbeitungssystem (5) (siehe Abbildung).

Teilsysteme eines Greifers
Teilsysteme eines Greifers einfach dargestellt

Wirksystem (1)

Beim Wirksystem handelt es sich um den Bereich des Greifers, der direkten Kontakt zum Werkstück hat und darauf die Greifkraft überträgt. Die Wirkstellen am Greifer nennt man Greiffläche oder aktive Wirkfläche, während die Wirkstellen am Werkstück Grifffläche (passiv) heißen.
Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie der Greifer das Werkstück halten kann. Dies nennt man Art der Wirkpaarung. Die Möglichkeiten der Wirkpaarung sind:

  • Kraftpaarung: Bei der Kraftpaarung wird vom Greifer aus Druck auf das Werkstück ausgeübt und es dadurch festgehalten.
  • Formpaarung: Bei der Formpaarung passen Werkstück und Greifer ideal aufeinander, sodass das Werkstück durch ein formgleiche Einfassung des Greifers gehoben werden kann. Hier muss viel weniger Druck aufgebaut werden als bei der Kraftpaarung.
  • Stoffpaarung: Die Stoffpaarung bedient sich der Technik der Adhäsion (sog. Anhangskraft). Diese ist in der Industrie jedoch bisher weniger weit verbreitet.

Antriebssystem (2)

Das Antriebssystem generiert die für den gesamten Greifvorgang benötigte Energie. So wird das Öffnen, Schließen und Halten des Werkstücks durch den Greifer möglich. Dabei kann die zugelieferte Energie sowohl mechanisch als auch hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch sein. Im Antriebssystem wird die Energie dann in mechanische Energie (z.B. rotatorische Bewegungen) umgewandelt.

Kinematisches System (3)

Das kinematische System ist für die Übertragung der Energie von Antriebssystem zu Wirksystem zuständig. Es überführt die Bewegung des Antriebssystems in eine Abtriebsbewegung des Greifers. Damit die Greifglieder die gewünschte Bewegung, Greifkraft und Geschwindigkeit ausführen können (Schließen, Spannen etc.), gibt es unterschiedliche Greifergetriebe.

Trägersystem (4)

Zwischen dem Greifer und dem Endglied des Greiferführungsgetriebes besteht eine Verbindung. Dies ist das Trägersystem und bildet das Gestell des Greifers. Auch hier findet eine Übertragung von Kräften statt. Das Trägersystem hat folgende Eigenschaften:

  • Kopplung (starr oder beweglich) zwischen Greifer und Greiferführungsgetriebe
  • ermöglicht Auswechseln des Greifers
  • Informationsübermittlung und Energieübertragung zwischen Führungsgetriebe und Greifer

Informationsverarbeitungssystem (5)

Das Informationsverarbeitungssystem sammelt über Sensoren wichtige Daten (z.B. Status des Greifers, Position des Werkstücks, Parameter der Greifaufgabe). Die gesammelten Informationen werden dann angepasst, verstärkt, ausgewertet und an die Steuerung übermittelt.

Einsatzgebiete Greifer und zugehörige Greifersysteme

kollaborierendes Greifersystem von FAUDE

Da Greifer ein zentrales Element von Robotern sind, werden sie logischerweise überall dort angewendet, wo Roboter zum Einsatz kommen, also vorwiegend in der Industrie. Dort reichen die Einsatzmöglichkeiten in alle Industriezweige: von der Lebensmittelindustrie bis hin zur Automobilherstellung. Nachfolgend sind verschiedene Greifer aufgelistet und in welchem Bereich sie angewendet werden:

  • Fingergreifer: Hierbei handelt es sich um flexible Greifersysteme, die sich in ihrer Bauform an der menschlichen Hand orientieren. Es hat sich herausgestellt, dass mit nur drei Bauformen der Großteil industrieller Anforderungen abgedeckt werden kann. Dies sind der Zwei-Finger-Griff, der Drei-Finger-Parallelgriff und der Drei-Finger-Zentrischgriff.
  • Kistengreifer: Kistengreifer (oder auch Kartongreifer) kommen v.a. in der Produktion und dem Versand zum Einsatz. Mit ihrer Hilfe können Kisten und Kartons einfach transportiert werden, indem am Endglied eines Krans ein Kartongreifer angebracht ist. So lassen sich Holzkisten und Kartonagen auf einfache Weise durch Lagerhallen bewegen.
  • Felgengreifer: Auch beim Felgengreifer verrät der Name seine Funktion: Mit ihm ist der Transport von Felgen möglich (z.B. Palettieren & Depalettieren). Auch Räder können damit bewegt werden, weshalb der Felgenreifer auch als Radgreifer bezeichnet wird.
  • Vakuumgreifer: Vakuumgreifer sind vielseitig in der Industrie einsetzbar. Sie können mit dem Werkstück besonders schonend umgehen und eignen sich daher z.B. für die Handhabung von Glas. Auch beim Transportieren von CDs ist viel Vorsicht gefragt. Vakuumgreifer sind aber z.B. auch in der Verpackungsindustrie weit verbreitet, da sie sich besonders gut formlabilen Folien anpassen können.

Heutzutage ist außerdem die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter (Mensch-Roboter-Kollaboration) ein wichtiges Thema. Nicht nur die kollaborierenden Roboter (Cobots) selbst, sondern auch der Greifer am Roboter muss eine sichere Zusammenarbeit mit dem Menschen gewährleisten. Das Video zeigt die Arbeit mit einem kollaborierenden Greifersystem im Anwendungsfall.

Hersteller Greifer

FAUDE

Im Bereich Automatisierungstechnik ist FAUDE seit über 25 Jahren präsent. Seit einigen Jahren nun auch speziell in der Robotik. Bei Greifersystemen hat FAUDE sowohl Robotergreifer als auch Vakuum-Sauggreifer im Angebot.

FIPA

FIPA ist ein Hersteller im Bereich Vakuumtechnik und End-of-Arm-Tooling. Im Bereich Greifertechnik bietet FIPA verschiedene Greifersysteme wie z.B. Winkelgreifer, Mangetgreifer, Greifzangen und Greiffinger.

KUKA

KUKA ist für seine Robotertechnologie bekannt. Dazu zählen selbstverständlich auch die Entwicklung und Herstellung von Greifern. Bezüglich Endeffektoren gibt es bei KUKA bspw. pneumatisch oder elektrisch betrieben Greifersysteme wie den Mutlifunktions-Endeffektor von KUKA oder den Mutterschraub-Endeffektor von KUKA.

Schunk

Schunk ist Spezialist im Bereich Greiftechnik. Mit über 3.000 Mitarbeitern agiert Schunk mittlerweile international. Das Unternehmen bietet das weltweit größte Sortiment im Bereich Greifersysteme und Spanntechnik und liefert seine Produkte an Kunden der Automatisierungstechnik, Robotik oder des Anlagenbaus. So stellt Schunk bspw. Winkelgreifer, Parallelgreifer und Zentrischgreifer her.

AGS

AGS Automation bietet Greiferbaukästen mit über 2.500 Bauteilen an - so können Greifersysteme leichter zu einem Produkt zusammengebaut werden.

Nicht-industrielle Bereiche

Greifzangen, Greifärme oder Greifer werden auch im nicht-industriellen Bereich hergestellt, angewandt und vertrieben (Amazon, Ebay, Büro-/Baumärkte). Hierbei handelt es sich meist um einfache, vom Menschen zu bedienende Werkzeuge wie Mällgreifer oder andere Greifzangen.

Greifer in den Medien

Wie wird der Begriff Greifer und Synonyme in Suchmaschinen gesucht?

Google, Bing & Co.
Die für Greifer relevanten Suchbegriffe, das Volumen sowie der CPC-Wert sind in der Tabelle pro Monat dargestellt.

Suchanfragen zu Greifer
Suchanfrage Volumen CPC
Greifer 1,900 0.55 €
Effektor 880 1.33 €
Roboterhand 390 0.29 €
Greifersysteme 110 1.23 €

Social Media
Passende Social Media Hashtags rund um den Suchterm Greifer: Auf Twitter wird #greifer verwendet.

AdWords
Auf die Suchbegriffe Greifer Roboter und Greifersysteme sind mehrere Werbeanzeigen in Google geschaltet. Alle stammen von Herstellern oder Anbietern von Greifern.


Tipp:
 

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