Geschickte Greifer

Artikel vom 25. Januar 2019 

Flexibles Greifen

Ob Hammer, Handy oder Halskette: Mit unseren Händen können wir flexibel die unterschiedlichsten Gegenstände aufnehmen, halten und ablegen. In der Industrie gibt es dagegen viele Greifer, die auf spezielle Aufgaben oder Werkstücke abgestimmt sind. Ausnahmen sind der Greiffinger DHAS und der adaptive Formgreifer DHEF von Festo. Geschickt nehmen sie fast alles auf, was ihnen in ihr Greifwerkzeug kommt.

Ein Greifer bringt eine Schraube, ein anderer nimmt die Mutter auf, der nächste hält eine Leiste. Immer wieder ist ein anders geformtes Werkstück an der Reihe, für jedes braucht es einen Spezialgreifer. Mit dem Greiffinger DHAS und dem adaptiven Formgreifer DHEF sieht das ganz anders aus: Diese Greifer können sich eigenständig an unterschiedliche Produkte und Formen anpassen. Sie sind besonders gut für Prozesse geeignet, in denen mehrere Gegenstände mit verschiedenen Formen gehandhabt werden.

Inspiriert von der Fischflosse – der Greiffinger DHAS

Bei der Produktentstehung des DHAS haben die Entwickler von Festo von der Tierwelt gelernt: Wie die Schwanzflosse eines Fisches knickt die Struktur mit Fin Ray Effect® bei seitlichem Druck nicht weg, sondern wölbt sich um den Druckpunkt herum.

Zwei flexible Bänder bilden die Grundstruktur des Greiffingers. Sie sind über Zwischenstege miteinander verbunden. Beim Greifen passt sich der stabile, aber gleichzeitig nachgiebige Greifer aus Polyurethan der Kontur eines Werkstückes problemlos an. Eine Kombination aus zwei oder mehreren DHAS Greiffingern schließt sich sanft um die Gegenstände und hält sie sicher, ohne sie zu beschädigen. Besonders geeignet ist der DHAS daher zum Greifen empfindlicher Objekte mit unregelmäßiger Oberfläche. Beispielsweise findet er in der Lebensmittelindustrie beim Sortieren von Obst und Gemüse Anwendung.

Der Greiffinger DHAS wird in der Lebensmittelindustrie zum Sortieren von Obst und Gemüse eingesetzt.
Der Greiffinger DHAS wird in der Lebensmittelindustrie zum Sortieren von Obst und Gemüse eingesetzt.

Anpassungsfähig wie eine Chamäleonzunge – der Adaptive Formgreifer DHEF

Inspirationsgeber für den Adaptiven Formgreifer DHEF ist das Chamäleon. Um Beute zu fangen, lässt das Tier seine Zunge wie ein Gummiband herausschnellen. Kurz bevor seine Zungenspitze das Insekt erreicht, zieht sie sich in der Mitte zurück, während sich die Ränder weiter vorwärtsbewegen. Dadurch passt sich die Zunge der Form und Größe des jeweiligen Beutetieres an und kann es fest umschließen.

Der DHEF funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Sein zentrales Element ist eine mit leichtem Überdruck gefüllte Silikonkappe, die der Chamäleonzunge nachempfunden ist. Die Verformung der Kappe wird mit einem pneumatischen, doppelwirkenden Zylinder gesteuert. Durch Belüften der Druckluftanschlüsse wird eine Kolbenstange ein- und ausgefahren. Die innenliegende Kolbenstange ist mit der Spitze der Sillikonkappe verbunden. Beim Einfahren der Stange stülpt sich die Kappe nach innen. Dadurch kann ein Greifobjekt eingeschlossen und gegriffen werden. Auch die Aufnahme mehrerer Gegenstände, wie etwa Schrauben aus einer Schale, lässt sich über eine entsprechende Ansteuerung mit Proportionalventilen realisieren.

Die Silikonkappe des Adaptiven Formgreifers DHEF stülpt sich nach innen und schließt das Greifobjekt ein.
Die Silikonkappe des Adaptiven Formgreifers DHEF stülpt sich nach innen und schließt das Greifobjekt ein.

Vom Prototyp zum Serienprodukt

In Zukunft werden zunehmend individuelle Produkte gefertigt. Adaptive Maschinen und Fertigungsanlagen werden daher immer wichtiger. Komponenten, wie die Greifer, die sich eigenständig an unterschiedliche Produkte und Szenarien anpassen, können dabei eine wichtige Rolle spielen.

Der Greiffinger DHAS und der Adaptive Formgreifer DHEF sind aus interdisziplinären Forschungsarbeiten des Bionic Learning Network hervorgegangen. Sie wurden zunächst als Prototypen konzipiert und anschließend zum Serienprodukt weiterentwickelt.