Greifer für Roboter und Cobots: Varianten, Unterschiede und Funktionen

Zupacken muss er und das - je nach Produkt - mit dem gebotenen Feingefühl und präzise. Zwar spielen bei der Automatisierung unterschiedlichster Anwendungen Roboter und Cobots die Hauptrolle, wirklich erfolgreich erfüllen sie ihren Job aber nur dank des passenden Greifers. Über die Jahre sind vor diesem Hintergrund eine Vielzahl an Greifern entstanden, die heute beim Handling von Teilen, Komponenten, Kartonagen oder Paletten Prozesse beschleunigen und Menschen entlasten. 

‍

Welche Roboter-Greifer gibt es? Die Populärsten.

Wie kann man sich so einen Robotergreifer vorstellen, den viele Techniker auch als Greifertechnik oder Greifsystem kennen und der Endeffektor der kinematischen Kette an Roboter oder kollaborativer Anwendung ist? Einfach gesagt, handelt es sich um eine Baugruppe, deren Mechanik und Elektrik häufig der menschlichen Hand und deren Fähigkeiten nachempfunden ist.

Die Robotergreifer werden am sogenannten Toolflansch des Roboters oder Cobots arretiert. Um Fertigung flexibel zu gestalten, ist auch der Tausch von Greifern häufig automatisiert. Zum Einsatz kommt dann ein sogenannter Schnellwechsler. Die Greifer werden in einem "Greiferbahnhof" vorgehalten. In dieser Vorrichtung befinden sich alle verfügbaren Robotergreifer und sichern den schnellen Wechsel. Das geht vollautomatisiert oder aber auch werkzeuglos und manuell. Greifer werden nach Funktionsweise und Zweck unterschieden in: pneumatische, elektrische, magnetische und Vakuumgreifer. Bis auf letztere lassen sich alle wahlweise als Außengreifer oder Innengreifer nutzen. Vakuumgreifer sind reine Außengreifer, die z. B. beim Verpacken von Produkten in Kartons genutzt werden. Natürlich gibt es weitere Klassen und Varianten von Greifern. Hier kümmenr wir uns um die wichtigsten Typen.

Wie unterscheiden sich Außengreifer von Innengreifern? Ein Außengreifer fasst unter Zuhilfenahme von zwei oder drei Fingern ein Werkstück von außen. Das durch die Greifkraft von außen fixierte Teil kann jetzt durch einen Roboter oder Cobot z. B. einer Bohr-Anwendung zugeführt werden. Innengreifer kommen für die Bearbeitung sehr großer Elemente zum Einsatz. Zwei oder drei Fingern greifen in das Werkstück und üben Druck auf die Innenwand aus. So fixiert, können auch sehr große Teile bearbeitet werden, die sich von außen schwer greifen lassen.

Wie lassen sich Greifer grob nach ihrer Arten einteilen?

• Parallelgreifer
• Zweifingergreifer
• Dreifingergreifer
• Sauggreifer

Diese sehen wir uns nun in unterschiedlichen Ausprägungen an.

Pneumatische Greifer

Pneumatische Greifer arbeiten mit Druckluft und Kolben, die Softgripper oder Finger in Bewegung versetzen. Laufen diese Finger parallel aufeinander zu, nennt sich das Parallelgreifer. Die Finger nennt man in diesem Fall Greifer-Backen. Ein Zweifingergreifer ähnelt in der Bewegung, der von Daumen und Zeigefinger, deren Fingerspitzen V-förmig zusammengehen. Beim Dreifingergreifer gestaltet sich das genauso; ein dritter Finger realisiert dann zusätzlich die automatische Zentrierung runder Teile. Es gibt vielfältige Varianten, auch mit mehr als drei Fingern.

Welche Vorteile haben pneumatische Greifer?

• Verhältnismäßig niedrige Kosten
• Ein kleiner Arbeitsradius und kurze Reaktionszeiten
• Maschinensicherheit: sie können schnell kraftlos geschaltet werden

Welche Nachteile haben sie?

• Limitierung bei der Positions- und Kraftsteuerung
• Nur geeignet, wenn Druckluft vorhanden ist

In unserem Shop finden Sie eine Auswahl pneumatischer Greifer.

Elektrische Greifer

Müssen Teile mit hohen Geschwindigkeiten in Anlagen transportiert werden und braucht es dafür wenig Greifkraft, sind elektrische Greifsysteme das Mittel der Wahl.  Auch bei dieser Greifertechnik gibt es verschiedene Arten wie den Parallelgreifer. Hier machen die zwei Finger eine Bewegung, die parallel zueinander stattfindet. Alternativ ist dieser Ablauf V-förmig und damit charakteristisch für den Zweifingergreifer. Beim Dreifingergreifer wird ebenfalls in V-förmiger Bewegung gegriffen und zusätzlich mit einem dritten Finger ein rundes oder zylindrisches Teil zentriert.

Vorteile elektrischer Greifsysteme:

• Integrierte Sensoren für die Einstellung von Geschwindigkeit, Greifkraft und Position und damit mehr Produktvielfalt

Nachteile:

• Etwas teurer
• Zwingend konstante Stromversorgung erforderlich

Hier geht es direkt zur Auswahl unserer elektrischen Greifer.

Magnetgreifer

Beim Magnetgreifer erklärt sich vieles (fast) von selbst. Hier wird am Endeffektor Magnetismus genutzt, um Dinge aller Art zu greifen, zu heben und abzulegen. Egal ob einfaches Bauteil, schwere Komponente oder Halbzeug - einzige Voraussetzung für eine funktionierende Handhabung: das Objekt muss ferromagnetisch sein. Magnetische Greifer nutzen das magnetische Feld, das von einem integrierten Permanentmagnet erzeugt wird. Jetzt muss lediglich der Roboter oder Cobot den Greifer zum ferromagnetischen Objekt bringen und es kommt zusammen, was einander anzieht. Das magnetische Feld wird dabei vom Roboter gesteuert, also ein oder ausgeschaltet.

Vorteil: 

• Sehr hohe Haltekräfte bei niedrigem Eigengewicht und verhältnismäßig kleinem Bauraum

Nachteil:

• Alles, was nicht magnetisch ist, fällt bei dieser Greifer Variante im besten Sinne des Wortes durch

In unserem Shop finden Sie Details zu Magnetgreifern.

‍

Vakuumgreifer

Hier macht der Unterschied die Power. Um es konkret zu sagen: mithilfe der Differenz zwischen Vakuum und Atmosphärendruck werden beim vakuumgestützten Greifsystem Objekte vom Sauggreifer gehoben, gehalten und/oder bewegt. Ausgangspunkt des Vakuums: eine Druckluftanlage oder eine elektromechanische Pumpe. Das Vakuum über klassische Druckluftversorgung eignet sich für schwerere Bauteile, Sauggreifer mit elektromechanischer Pumpe eher für Filigranes. Klassische Anwendung: Leichtbaurobotik mit Pick & Place leerer Trays oder das Verpacken von Produkten. Wie universell Vakuumgreifer sind, zeigt die Erfolgsgeschichte von BJB. Hier packt ein Greifer sogar unterschiedliche Objekte und verpackt damit Artikel versandfertig in Kartons.

Vorteil von Vakuumgreifern:

• Sehr flexibel: Vakuumgreifer können sogar für folierte Artikel genutzt werden.

Größter Nachteil:

• Sensibel gegenüber Staub oder Abrieb
• Je nach Objekt durchaus knifflig: auch Papier und Karton sind zu einem gewissen Teil luftdurchlässig
• Anfallende Stromkosten durch Drucklufterzeugung und elektromechanische Pumpen

Hier entlang zu Vakuumgreifern.

Das folgende Video zeigt das Prinzip eines Vakuumgreifers, der auch im Shop erhältlich ist:

‍

Wie wähle ich den passenden Roboter-Greifer aus?

Das wichtigste vorweg: Es gibt, bis auf kleine Ausnahmen, nichts, was es nicht gibt. Und Robotergreifer oder Greifer für kollaborierende Anwendungen, die es nicht im Sortiment unser Lieferanten Schunk, Robotiq, Festo, Gimatic oder Schmalz gibt, können fast immer individuell exakt auf die Kundenanforderung ausgelegt werden. Das zeigt: Es gibt nicht die eine Greiferlösung für jeden, aber für jeden den passenden Greifer.

Wie wählt aber nun den richtigen Robotergreifer aus? Um diese Frage komplett zu beantworten, bedarf es der präzisen Klärung folgender Themen:

• Welchem Zweck dient der Robotergreifer?
• Aus welchem Material ist die Komponente, die die Greifertechnik aufnehmen soll?
• Wie kann die Form des Objektes oder der Objekte beschrieben werden?
• Ist das Objekt formstabil, oder nicht?
• Welche geometrische Form hat das Objekt? Ist es eckig, rund oder extrem flach?
• Welches Gewicht muss der Robotergreifer oder der Greifer an einem Cobot maximal souverän handhaben?
• Gibt es verschiedene Typen von Objekten (z. B. unterschiedliche Bauteile mit verschiedenen Geometrien) deren Handlung das Greifsystem innerhalb eines Prozesses/ einer Anlage beherrschen muss?
• Ist für Ihren (übergeordneten) Prozess/ eine vorgesehene Automatisierung das Abgreifen/ Abrufen von Daten am Robotergreifers erforderlich?
• Wie gestaltet sich die Arbeitsumgebung des Greifers? Gibt es ausreichend Raum oder sind die Verhältnisse beengt oder sogar räumlich limitiert?

Basierend auf diesen Parametern wählen Sie den für sich passenden Robotergreifer in unserem Shop aus. Wichtiger Hinweis: Wir arbeiten sehr eng mit unterschiedlichen Lieferanten zusammen. Das ermöglicht uns für XITO den denkbar größten Variantenreichtum anzubieten – von der Stange und auf Maß gefertigt.

Wie viel kosten Roboter-Greifer?

Gegenfrage: Was kostet ein Auto? Auch bei der Frage nach den Kosten für einen speziellen Robotergreifer gibt es nichts, was es nicht gibt. Pauschale Antworten sind nur schwer möglich, da sich Aufwand und Nutzen eines Robotergreifers an vielen weiteren Parametern wie z. B. der zu fertigenden Menge (Prototyp vs. Großserie) orientieren. Verallgemeinernd kann man aber sagen, dass XITO vergleichsweise kostengünstige Robotergreifarme anbietet, um dem Anspruch gerecht zu werden, Unternehmen aller Größe eine solide Automatisierung zu ermöglichen. Konkrete Preise erfahren Sie in unserem Shop.

‍