Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Kraftsensitive Greifer auf Basis von thermischen Formgedächtnislegierungen
Herausforderung
Industrielle Manipulatorenn zur Werkstück- oder Werkzeughandhabung sind Kernkomponenten in nahezu allen Produktionsanlagen. Angesichts der steigenden Industrieanforderungen an Leistung, Präzision, Bauraum und Effizienz existiert auch ein Bedarf dafür, dass Roboter und industrielle Greifer schneller, leichter und präziser werden.
In der Regel werden diese Greifer entweder elektromechanisch oder pneumatisch angetrieben. Während elektrische Antriebe viel Raum in Anspruch nehmen, ist bei pneumatischen Greifern vor allem der hohe Energieverbrauch und die Notwendigkeit zusätzlicher Anbausensoren von Nachteil.
Lösung
Greifer auf Basis von thermischen Formgedächtnislegierungen (FGL) sind kompakt und nicht auf zusätzliche Sensorik angewiesen. Angetrieben durch einen elektrisch aktivierbaren FGL-Draht, lassen sich diese Bowdenzugaktoren gleichermaßen flexibel verlegen wie Pneumatikleitungen. Eine intelligente Regelung über den elektrischen Widerstand des Drahtes ermöglicht eine stufenlos einstellbare Greifkraft, individuelle Verfahrzeiten und eine exakte Feinpositionierung der Greifbacken. Dadurch eignen sich diese Systeme besonders zum feinfühligen Greifen empfindlicher Bauteile.
Aufgrund des hohen spezifischen Arbeitsvermögens können Kräfte von bis zu 100 N erreicht werden. Damit sind Greifer auf Basis von Formgedächtnislegierungen prädestiniert für produktionstechnische Anwendungen. Da die Aktivierungsgeschwindigkeit durch die elektrische Leistung bestimmt wird, sind Greifzeiten von unter 500 ms möglich. Dabei kann je nach Auslegung eine Lebensdauer von über 1 Mio. Greifvorgängen erreicht werden. Aufgrund der einfachen Skalierbarkeit liegen potenzielle Einsatzfelder auch im Bereich der Mikrogreifer zum Beispiel in medizintechnischen Anwendungen.