Greifer fürs Große

Greifsysteme – Moderne Industrieroboter bewegen Gewichte von einer Tonne und mehr. Entscheidend für ein sicheres, präzises und effizientes Handling der schweren Teile sind jedoch effiziente Greifsysteme sowie Zubehör, das auf die hohen Lasten abgestimmt ist.

27. Mai 2010

Eine aktuelle Entwicklung in der Handhabungstechnik ist der zunehmende Einsatz von Industrierobotern mit sechs Achsen auch für das Handling von sehr schweren Teilen. So erreichen standardisierte Schwerlastroboter heute bereits Traglasten über 1.300 Kilogramm. Sie eignen sich insbesondere für Einsätze in der Baustoff-, Automobil- oder Gießereiindustrie: Hier palettieren sie Granitplatten, heben komplette Autokarosserien oder handhaben Fertigteile aus Beton.

Beim Bau von Windkraftanlagen bewegen sie Hohlräder, Lager und Naben. Zudem werden Schwerlastroboter künftig immer mehr anstelle von Hallenkränen eingesetzt, um schwere Teile mit hoher Taktrate und ohne riskante Pendelbewegungen präzise am definierten Ort und ohne Gefährdung der Arbeiter zu positionieren.

Auch in der Intralogistik werden Schwerlastroboter künftig wahrscheinlich eine immer größere Rolle spielen, prophezeit Matthias Poguntke, Leiter Produktmanagement und -marketing Automation beim Greiftechnikspezialisten Schunk in Lauffen am Neckar:

»In der Linie können Schwerlastroboter teilweise Hubeinrichtungen oder Shuttles ersetzen und dabei sicherstellen, dass Anlagen effektiv genutzt und Bestände minimiert werden.« Verglichen mit konventionellen Lösungen verschafften Schwerlastroboter Anwendern ein höheres Maß an Prozesssicherheit, Flexibilität und nicht zuletzt auch an Wirtschaftlichkeit.

Damit die Kraftpakete jedoch alle diese Erwartungen erfüllen können, benötigen sie ein entsprechend ausgelegtes Zubehör, das die enormen Kräfte und Momente aufnimmt und zugleich möglichst effizient arbeitet. Für den Schwerlastroboter Fanuc M-2000iA/1200 hat Schunk deshalb einen servomotorgetriebenen Schwerlastgreifer entwickelt, der es bei einem Hub von 100 Millimetern pro Finger auf eine Greifkraft von 23.000 Newton bringt und mit dem sich Teile bis 700 Kilogramm handhaben lassen. Die Steifigkeit des Greifers und seiner Backen wurde mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) so optimiert, dass auch bei den hohen dynamischen Belastungen keinerlei unzulässige Kräfte auftreten. Gleichzeitig wurde unnötiges Material entfernt, sodass der Greifer selbst lediglich 350 Kilogramm wiegt. Der konsequente Leichtbau ermöglicht so eine maximale Zuladung bei größtmöglicher Sicherheit.

Zentraler Antrieb

Der Antrieb des Greifsystems erfolgt mit Hilfe eines Elektromotors über ein zentral angeordnetes Trapezgewinde, das die Kraft gleichmäßig und präzise auf die rollengeführten Grundbacken überträgt. Zum Betrieb wird der Greifer als siebte Achse in die Steuerung des Roboters integriert. Das erspart zusätzliche Hardware und verhindert Kompatibilitäts- und Integrationsprobleme. Über spezielle Haftkissen in den Greiferfingern passt sich der Schwerlastgreifer den unterschiedlichen Werkstückgeometrien an, sodass sich auch Teile mit großen Toleranzen sicher handhaben lassen.

Mittlerweile ist der Schwerlastgreifer SLG Teil des Standardprogramms von Schunk. Für spezielle Anwendungen entwickeln die Greiftechnikspezialisten daneben auch kundenspezifische Schwerlastgreifer. Ein Beispiel dafür ist ein hydraulisch betätigter Greifer in einer Stahlhütte an den Putzplätzen für Stahlbrammen, der dort die bis zu zehn Meter langen und bis 2,8 Tonnen schweren Brammen hält.

Höchste Prozesssicherheit gewährleistet ein Federpaket für die Klemmung der Greifposition, das sich erst löst, wenn eine zusätzliche Hydraulikleitung mit 100 Bar Druck beaufschlagt wird. Diese mechanische Greifkrafterhaltung stellt sicher, dass die Werkstücke auch bei einem Ausfall des Hydrauliksystems absolut zuverlässig im Greifer gehalten werden.

Sichere Verriegelung

Ein Bestandteil der Schwerlastgreifsysteme von Schunk ist oft das Nullpunktspannsystem Unilock, das ursprünglich für den präzisen Werkstückwechsel in Werkzeugmaschinen entwickelt wurde. Das System nutzt pneumatisch betätigte stählerne Spannmodule als Aufnahme für einen oder mehrere Spannbolzen, die direkt in die Schwerlastteile, in ein Spannmittel oder seitlich in Spannpaletten eingeschraubt werden.

Über radial angeordnete Spannschieber werden die Bolzen eingezogen und verriegelt. Die Verriegelung erfolgt mechanisch über ein Federpaket und ist selbsthemmend und formschlüssig. Die Haltekräfte von bis zu 75 Kilonewton gewährleisten, dass auch schwere, bewegte Teile absolut sicher gehalten werden. Das federgespannte Nullpunktspannsystem stellt dabei sicher, dass die Werkstücke auch dann sicher gespannt bleiben, wenn der Druck im Luftsystem plötzlich abfallen sollte. Zur Entriegelung genügt ein Systemdruck von 6 bar.

Für einen zügigen Wechsel des Greifers und anderer Werkzeuge bei Schwerlastanwendungen hat Schunk zudem das Wechselsystem SWS-L-1210 für Schwerlastroboter entwickelt, das für eine Zuladung von 1.200 Kilogramm ausgelegt ist. Das System besitzt drei Verriegelungseinrichtungen und nimmt in allen drei Achsen statische Momente von bis zu 5.400 Newtonmeter auf. Integrierte Sensoren ermöglichen eine Abfrage des Verriegelungsszustands. Drei sogenannte Ready-to-lock-Sensoren erfassen zudem, ob der Wechselkopf weniger als 1,5 Millimeter vom Wechseladapter entfernt ist, sodass beide Teile gekoppelt werden können.

Zur einfachen Montage am Roboterarm besitzt der Wechsler die Lochbilder für die ISO-Flansche mit einem Durchmesser von 200 Millimeter und 250 Millimeter. Die kompatiblen Anschraubflächen ermöglichen den Einsatz zahlreicher Schunk-Komponenten auch bei Schwerlastanwendungen, darun-ter Fluidmodule, Servo- und Busmodule, Schweißstrommodule sowie Koax- und Lichtleitermodule.bt

Fakten

- Die Schunk GmbH & Co. KG in Lauffen am Neckar ist ein weltweit führender Hersteller von Spann- und Greiftechnik.

- Das Produktportfolio umfasst unter anderem Drehfutter, Spannbecken, stationäre Spannsysteme und Werkzeughaltersysteme sowie Greif- und Drehmodule, Roboterzubehör.

- Weltweit beschäftigt das Unternehmen rund 1.700 Mitarbeiter.

Erschienen in Ausgabe: 03/2010