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ROBOTIK & LOGISTIK.

Greifertechnologien

Greifer mit Hintergrund

Greifer sind Komponenten von Handhabungssystemen, die einen Kontakt zu einem zugreifenden Objekt herstellen. Da sie in der Regel komplex agieren, werden sie auch als Teilsysteme bezeichnet. Sie bilden das Ende der kinematischen Kette innerhalb einer Roboterbewegung und werden überwiegend speziell auf das Greifgut ausgerichtet. Universalgreifer kommen, vor allem in der Logistik, eher selten zum Einsatz. Das Halten wird über kraftschließende oder formschließende Wirkelemente erzielt. Es wird in der Ausführung zwischen der Bewegungsform, dem Greifvorgang, der Krafterzeugung und den Wirkelementen unterschieden. Dabei ist anzumerken, dass ein Greifer auch aus Vakuumsaugern bzw. -matten bestehen kann und trotzdem als Greifer bezeichnet wird, obwohl dem Wort nach nicht gegriffen, sondern gehalten wird.

Automatisches Greifen: Einteilung und Anforderungen

Greifer können nach vielen Kriterien gegliedert werden. Eine erste mögliche Einteilung teilt die Greifer nach ihrem Wirkprinzip in mechanisch, pneumatisch, pneumostatisch/ pneumodynamisch, elektrisch und adhäsive. Bei dieser Klassifizierung ist es jedoch schwierig z.B. mechanisch-pneumatische Greifer einzusortieren.
Eine andere Einteilung sortiert Greifer nach ihrem Halteverfahren, das sehr unterschiedlich ist. Es können vier große Bereiche unterschieden werden: unterstützende, klemmende, haftende und baggernde Verfahren. Der Unterschied zwischen unterstützend und klemmend ist darin zu sehen, dass unterstützende Greifer das Objekt aktiv durch z.B. Klauen, Haken, Bolzen stützen, das Objekt bei klemmenden Greifern hingegen durch formpaarige Auflage reibungsklemmend gestützt wird. Wobei sich auch hier in der Praxis überschneidende Lösungen etabliert haben.

Eine sehr differenzierte Klassifizierung der Greifer zeigt die folgende Abbildung:


Abbildung aus Hesse/Monkman/Steinmann/Schunk, 2004, S. 66

Die Anforderungen an die Greifertechnologie in der Logistik sind sehr hoch. Die größten Herausforderungen und damit Anforderungen sind u.a.:

In der Entladung von Containern werden z.B. Stückgüter sehr eng bepackt angeliefert und müssen in Tunnellagen sowie unterschiedlichen Treppenkonstellationen gegriffen werden. Ebenso spielen die Oberflächen von mehrfach genutzten Verpackungseinheiten eine große Rolle, da dabei Vakuumsauger oftmals Schwierigkeiten mit der Haftung haben. Eine weitere Anforderung zeigt sich in der Greifzeit, die vor allem unter den heutigen dynamischen Rahmenbedingungen eine große Rolle in der Wirtschaftlichkeit ganzer Handhabungssysteme spielen. Die Anforderung an einen Greifer sollten daher im Vorfeld genau analysiert werden.

Greifersensorik

Im Bereich der Wahrnehmung werden drei Arten unterschieden:

  1. Erkennung der Objekte durch eine Abstandsmessung oder eine Auswertung von Annäherungseffekten
  2. Erfolgskontrolle beim Greifen, in der Bewegung und beim Ablegen
  3. Bestimmung von Objektposition und Orientierung im Raum bzw. im Verhältnis zu anderen Objekten

Wenn es die Aufgabenstellung erforderlich macht, dann müssen Roboter und Greifer zur Wahrnehmung fähig sein. Unterschieden wird zwischen Tast-, Näherungs- und Messende Sensoren.



Funktion


Tastsensorik
Sie reagieren auf Berührung und geben bei Kontakt eine Information an die Steuerung. Das Ertasten kann sowohl mechanisch mit z.B. durch Integration in einen Sauggreifer wie auch pneumatisch sein. Letzteres funktioniert durch eine Druckveränderung, die eine Aktion veranlasst. Je besser die Auflösung desto mehr Feinheiten des Objekts sind wahrnehmbar.

Näherungssensorik
Intelligente und kontrollierte selbständige Greifaktionen sind durch sensorisierte Greifer möglich. Es sind berührungslos arbeitende Sensoren, die ein Signal abgeben. Daraus wird die Information des Abstandes zum detektierenden Objekt abgeleitet. Dies kann akustisch, induktiv, kapazitiv, fluidisch oder auch optisch geschehen.

Messende Sensorik
Mit Entfernungsmessungen sind akustische Echtzeitmessungen und die Lasertriangulation möglich.


Wichtigste Kenngrößen zur Greifercharakterisierung

Für die Charakterisierung der Greifer gibt es grundsätzlich primäre und sekundäre Kenngrößen. Die Abbildung zeigt übersichtlich die wesentlichen Angaben zur Typenbezeichnung, Bauart und Baugröße.


Abbildung aus: Hesse/Monkman/Steinmann/Schunk, 2004, S. 71

Anwendungsbereiche und Herausforderungen

Anwendungsgebiete finden sich viele in der Logistik. Überwiegend werden quaderförmige Packstücke und Kartonagen unterschiedlicher Größe, Gewicht und Oberflächen gegriffen. Darüber hinaus ist das Transportbehältnis entscheidend. In der Logistik werden folgende Bereiche für die Handhabungstechnik zukünftig weiter an Interesse gewinnen:

Ein weiterer großer Bereich innerhalb logistischer Prozessabläufe sind Behälter, Kisten und Kästen, die gegriffen und gehandhabt werden müssen. Diese können ebenfalls in ihrer Form, Masse und Oberflächenbeschaffenheit variieren und zu einer Herausforderung für die Greifertechnologie werden. Ein Vorteil zum Beispiel bei der Depalettierung von Kistenlagen kann der Mehrfachgriff sein, der vor allem eine große Auswirkung auf die Greifzeit und damit auf die Wirtschaftlichkeit hat.
Daneben werden Spezialgreifer benötigt, die spezielles Stückgut greifen können. Dazu kann zum Beispiel ein Greifer zum Depalettieren von Versandhauskatalogen gehören. Die Herausforderung hierbei liegt in der Zwischenlagenthematik, da sich Zwischenlagen unterschiedlicher Beschaffenheit und Art und Weise zwischen einzelnen Kataloglagen befinden. Die Greifertechnologie muss sich daran ausrichten und neben dem Greif-mechanismus eine Lösung zum Umgang mit Zwischenlagen finden.

Die Greifertechnologie wird sich kontinuierlich weiterentwickeln und den Herausforderungen der Logistik stellen. Durch die wachsenden Anforderungen werden sie komplexer und müssen sich mit anderen Komponenten zu Hightech-Systemen zusammenschließen. Dabei werden nicht nur die einzelnen komplexen Teilsysteme wie z.B. die Greifer, sondern die Kombination derer im Hinblick auf die gesamte Aufgabenstellung zum Erfolg führen.


 | Zuletzt aktualisiert 08.09.2010