Kompaktzylinder im End-of-Arm-Tooling sollten als Teil der vollstaendigen Roboter-Nutzlast ausgewaehlt werden, nicht als isolierte Katalogkomponenten. Addieren Sie Greifer- oder Zylinderkoerper, Finger, Montageplatte, Sensoren, Ventile, Fittings, Schlaeuche, Kabel und Werkstueck. Danach pruefen Sie Schwerpunkt, Traegheit, Greifkraft, Handgelenkschnittstelle, Zyklustiming und sicheren Zustand nach Luftverlust.
Universal Robots definiert Nutzlast als das kombinierte Gewicht am Werkzeugflansch und verlangt, dass der Schwerpunkt konfiguriert wird (Universal Robots payload guidance, abgerufen 2026-07-10). Damit ist "der Greifer liegt unter der Roboter-Nutzlast" keine vollstaendige Freigabeaussage.
Nutzen Sie aktuelle ISO-Seiten, Roboterhersteller-Hinweise und optionsspezifische Katalogdaten, wenn Sie Kompaktzylinder fuer EOAT dimensionieren. Vermeiden Sie unbelegte Nutzlastverhaeltnisse, Platzsparprozente, Kundengeschichten, feste Speicherregeln oder werbliche Leistungsvergleiche, wenn das Projekt keine passenden Testnachweise besitzt.
EOAT-Nutzlast ist die Gesamtmasse am Roboterflansch einschliesslich Werkstueck. Kombinierter Schwerpunkt ist die massengewichtete Lage dieser kompletten Nutzlast. Wirksame Greifkraft ist die im Katalog definierte Fingerkraft bei genanntem Druck, Hubzustand und Greifpunktabstand.
Wichtige Erkenntnisse
- Roboter-Nutzlast umfasst Werkzeug und Werkstueck; der gerechnete 2.30-kg-Aufbau hat einen kombinierten Schwerpunkt von 114 mm (Universal Robots).
- Berechnen Sie Traegheit, bevor Sie Zykluszeit schaetzen.
- SMC definiert MHZ2-Greifkraft pro Finger bei genanntem Druck und Kontaktabstand.
- Validieren Sie Greifbestaetigung, Energieisolation und Luftverlustzustand an der realen Maschine.
In unserem Quellenvergleich war die nuetzliche Designgrenze klar: ISO 9409-1 regelt die Flanschschnittstelle, der Roboterhersteller regelt Nutzlast- und Traegheitsgrenzen, der Greiferkatalog regelt Fingerkraft und Momentgrenzen, und der Maschinentest beweist, dass das kombinierte EOAT das Teil tatsaechlich haelt.
Kurzantwort: EOAT als Last- und Momentbudget behandeln
Die fuenf Beispielkomponenten unten ergeben 2.30 kg und erzeugen einen kombinierten Schwerpunkt 114 mm vom Flansch entfernt. Universal Robots sagt, dass die Nutzlast sowohl Greifer als auch Werkstueck einschliessen muss und Masse, Schwerpunkt und Traegheit gemeinsam zu konfigurieren sind (Universal Robots maximum payload guidance).
Nutzen Sie drei zusammenhaengende Pruefungen:
Gesamte Nutzlastmasse = Summe aller angebauten Komponenten und des Werkstuecks
Kombinierter Schwerpunktabstand = Summe jeder Masse x Flanschabstand / Gesamtmasse
Statischer Flanschmoment-Proxy = Summe jeder Masse x Flanschabstand
Die Momentrechnung unten ist ein veranschaulichendes Arbeitsblatt, keine Roboterfreigabe. Ersetzen Sie jeden Wert durch gemessene Komponentenmasse und zeichnungsbasierten Abstand. Das Roboterhandbuch bleibt die Autoritaet fuer erlaubte Masse, Schwerpunktfenster, Momente, Traegheit, Orientierung und Beschleunigung.
| Beispielposition | Masse | Abstand vom Flansch | Masse x Abstand |
|---|---|---|---|
| Handgelenkadapter | 0.35 kg | 20 mm | 0.0070 kg m |
| Ventil und Sensoren | 0.15 kg | 45 mm | 0.0068 kg m |
| Pneumatikgreifer | 0.55 kg | 70 mm | 0.0385 kg m |
| Finger und Pads | 0.25 kg | 120 mm | 0.0300 kg m |
| Werkstueck | 1.00 kg | 180 mm | 0.1800 kg m |
| Gesamt | 2.30 kg | Kombinierter Schwerpunkt: 114 mm | 0.2623 kg m |
Ein leichterer Aktuator ist nicht automatisch das bessere EOAT. 250 g Fingermasse 50 mm naeher zum Flansch zu bringen kann das Masse-Abstands-Budget staerker verbessern als dieselben 250 g von einem Ventil nahe dem Flansch zu entfernen. Gewichtsreduktion ist wertvoller, wenn sie zugleich den Schwerpunktversatz verkuerzt.
Was zaehlt zur Roboter-Nutzlast und zum Handgelenkmoment?
ISO 9409-1:2004 ist eine 6-seitige Schnittstellennorm, 2023 bestaetigt. Sie definiert kreisfoermige Plattenmasse, Bezeichnung und Orientierung, stellt aber ausdruecklich keinen Zusammenhang zur Tragfaehigkeit her (ISO 9409-1, bestaetigt 2023). Ein passender Lochkreis beweist also mechanische Passung, nicht Roboter-Nutzlast oder Handgelenkkapazitaet.
Zaehlen Sie jedes Teil, das den Werkzeugflansch ueberschreitet:
- Adapterplatte, Schnellwechsler, Nachgiebigkeitselement und Befestiger
- Kompaktzylinder oder Pneumatikgreiferkoerper
- Kundenspezifische Finger, Pads, Anschlaege, Schutzteile und mitgefuehrte Hardware
- Ventil, Verteiler, Sensoren, Steckverbinder, Fittings und Kabelhalter
- Bewegte Schlauch- und Kabelschlaufen, wenn das Roboterhandbuch sie verlangt
- Das schwerste erlaubte Werkstueck, inklusive Toleranzen und anhaftendem Prozessmaterial
Lokalisieren Sie danach den Schwerpunkt jedes Teils im Flanschkoordinatensystem. Der kombinierte Schwerpunkt liegt nicht zwingend am Werkzeugmittelpunkt. Robotersteuerungen nutzen Nutzlastdaten zur Bewegungs-Kompensation, und Universal Robots warnt, dass die Beschleunigung reduziert werden kann, wenn der Schwerpunkt ausserhalb des bewerteten Fensters liegt.
ISO 9283 deckt Leistungskenngroessen von Robotern und entsprechende Pruefmethoden in einer 60-seitigen Norm ab, die nach Bestaetigung 2021 aktuell bleibt (ISO 9283:1998). Fuer Nutzlast, Handgelenkmoment, Traegheit und Leistungsfenster zaehlen die modellspezifischen Daten des Roboterherstellers.
Wie berechnen Sie Greifkraft waehrend der Roboterbeschleunigung?
Das SMC-MHZ-Auswahlbeispiel multipliziert das Gewicht eines 0.1-kg-Werkstuecks mit 20 und erhaelt 19.6 N erforderliche Greifkraft, warnt aber, dass hohe Beschleunigung, Verzoegerung oder Stoss zusaetzliche Reserve benoetigen (SMC MHZ catalog, aktueller Katalog). Behandeln Sie diese Regel als Herstellerhinweis, nicht als universelle Reibungsrechnung.
Fuer einen symmetrischen externen Reibgriff mit zwei Backen ist ein transparenter erster Screen:
Erforderliche Haltekraft pro Backe = m x (g + a) x S / (n x Reibungskoeffizient)
`m` ist Werkstueckmasse, `a` die Beschleunigung in Schlupfrichtung, `S` der gewaehlt Auslegungsfaktor und `n` die Zahl wirksamer Kontaktflaechen. Die Gleichung nimmt gleiche Backenbelastung und einfachen Reibschluss an. Sie deckt Formschluss, schraegen Kontakt, Stoss, Rotation oder ungleichmaessige Pads nicht ab.
Bei einem vertikalen Pick von 1.0 kg mit zwei Backen, Reibungskoeffizient 0.40 und Auslegungsfaktor 2.0 steigt die erforderliche Kraft von 24.5 N pro Backe im Stillstand auf 49.5 N pro Backe bei 10 m/s2 Beschleunigung. Das sind Arbeitsblattwerte, keine Katalogratings.
Welche Kompaktaktuator-Architektur passt zur EOAT-Aufgabe?
Die SMC-MHZ2-Familie reicht von 6 bis 40 mm Bohrung; der Katalog nennt bis zu 180 Zyklen pro Minute fuer 6-25-mm-Groessen und 60 fuer 32-40-mm-Groessen (SMC MHZ catalog). Das sind Modellgrenzen unter Katalogbedingungen, keine garantierte Taktleistung einer Roboterzelle.
Waehlen Sie die Architektur aus der EOAT-Aufgabe:
| Werkzeugaufgabe | Bessere Startarchitektur | Hauptpruefung |
|---|---|---|
| Teil zwischen bewegten Fingern halten | Pneumatikgreifer | Kraft pro Finger, Fingermoment, Hub, Teileschaden |
| Anschlag, Stift, Riegel oder Auswerfer schieben | Kompaktzylinder | Bohrungskraft, Stangen-Seitenlast, Hub, Endaufprall |
| Versetzte Platte oder Nest bewegen | Gefuehrter Kompaktzylinder | Fuehrungsmomente, Ausrichtung, bewegte Masse |
| Entlang eines langen, schmalen Werkzeugs reichen | Kolbenstangenloser oder gefuehrter Schlitten | Schlittenmomente, Dichtungs- oder Fuehrungsgrenzen, Bauraum |
| Programmierbare Positionen oder Profile nutzen | Elektrische oder servo-pneumatische Achse | Feedback, Steuerung, Wiederholgenauigkeit, sicherer Halt |
Ein Kompaktzylinder kann zum Beispiel einen Positionierstift betaetigen, waehrend ein separater Pneumatikgreifer das Teil haelt. Der Roboter sieht beide Geraete, ihren Adapter und das Werkstueck weiterhin als eine Nutzlastkonfiguration.
Dieser Abschnitt ist bewusst kein weiterer Greifertypenkatalog. Fuer Parallel-, Winkel-, Drei-Backen-, Kniehebel- und Weitwinkel-Auswahl nutzen Sie den bestehenden Leitfaden zu Pneumatikgreifertypen. Fuer ein stationsbezogenes Kompaktzylinderbeispiel ausserhalb des Roboterhandgelenks siehe Kompaktzylinder in der PCB-Montage.
Wie kontrollieren Sie Fingerlaenge, Versatz und Backenmoment?
Das SMC-MHZ2-Beispiel nennt 24 N bei 0.4 MPa und 30 mm Greifpunktabstand und definiert die wirksame Greifkraft als Schub eines Fingers (SMC MHZ catalog). Derselbe Koerper kann eine andere nutzbare Kraft und Fuehrungslast haben, wenn die Finger laenger werden.
Pruefen Sie vier Groessen getrennt:
- Greifkraft pro Finger: Katalogkurve bei realem Druck und Greifpunktabstand lesen.
- Finger-Fuehrungsmoment: Werkstueckkraft am realen Kontaktversatz ansetzen, inklusive Roboterbeschleunigung und Stoss.
- Kontaktpressung: Klemmkraft durch Pad-Kontaktflaeche teilen und mit der Schaedigungsgrenze des Werkstuecks vergleichen.
- Fingersteifigkeit: Bestaetigen, dass Durchbiegung das Teil nicht ausserhalb Prozess- oder Sensorfenster bewegt.
XHF flacher Parallel-Pneumatikgreifer
Was passiert, wenn die Katalogkraft reicht, aber die Finger die erlaubte Laenge oder das Moment ueberschreiten? Nutzen Sie kuerzere Finger, verlagern Sie den Kontakt naeher, fuegen Sie formschluessige Merkmale hinzu, vergroessern Sie die Padflaeche oder waehlen Sie einen Greifer mit staerkerer Fuehrung. Druckerhoehung allein kann Teilemarkierung verstaerken, ohne Fingerdurchbiegung zu beheben.
Behandeln Sie den Kontaktpunkt als Designvariable. Ein kompakter Koerper mit langen Fingern kann einen weniger kompakten Lastpfad erzeugen als ein etwas groesserer Greifer, dessen Backen das Teil ohne Adapter erreichen. Vergleichen Sie den Flansch-zu-Kontakt-Abstand, nicht nur die Koerperabmessungen.
Montage, Fuehrung der Medien und Service-Bauraum
ISO 9409-1 wurde 2023 bestaetigt und definiert auf nur 6 Seiten die kreisfoermige mechanische Schnittstelle, waehrend sie sagt, dass die Norm die Schnittstellengroesse nicht mit Tragfaehigkeit korreliert (ISO 9409-1). Die Montageplatte muss daher Roboterhandbuch, Werkzeuglast, Befestiger, Steifigkeit und Lokalisierung separat erfuellen.
Modellieren Sie den vollen Bauraum in beiden Backenstellungen und ueber die Roboterbahn. Schliessen Sie Fittings, Drosseln, Sensorstecker, Schlauchbiegeradius, Kabelzugentlastung, Zugang zu Befestigern, Schnellwechselbewegung und den Platz zum Entfernen des Greifers ohne Demontage des Handgelenks ein.
Fuehren Sie flexible Medien so, dass sie keine versteckte Last werden. Eine enge Schlauchschlaufe kann an einem kleinen Greifer ziehen, waehrend eine uebergrosse Schlaufe an einer Vorrichtung haengen oder ins Kamerafeld geraten kann. Verankern Sie das Servicebuendel nahe am Handgelenk, halten Sie wiederholtes Biegen in der vorgesehenen Flexzone und pruefen Sie jede extreme Roboterpose.
Nutzen Sie Passstifte oder Lokalisierungsmerkmale, wenn wiederholbare Werkzeugorientierung wichtig ist. Schrauben liefern Klemmkraft; sie sollten ein Praezisions-EOAT nicht allein ueber Durchgangslochspiel lokalisieren. ISO 9409-1 schafft Schnittstellen-Austauschbarkeit, nicht Ebenheit, Steifigkeit oder Toleranzkette eines kundenspezifischen Adapters.
Wie beeinflussen Ventile, Schlaeuche und Sensoren das Timing?
SMC nennt 180 Zyklen pro Minute fuer MHZ2-Bohrungen von 6-25 mm und 60 Zyklen pro Minute fuer 32-40-mm-Modelle, aber das sind maximale Katalogfrequenzen (SMC MHZ catalog). Das reale EOAT-Timing haengt auch von Ventildurchfluss, Schlauchvolumen, Druck waehrend der Bewegung, Fingermasse, Sensoren und SPS-Sequenz ab.
Setzen Sie das Ventil nahe ans Handgelenk, wenn kuerzeres Pneumatikvolumen die Reaktion wesentlich verbessert, aber rechnen Sie Ventilmasse, Kabelmasse, Waerme, Schutzart und Servicezugang in das Nutzlastbudget. Eine entfernte Ventilinsel reduziert Handgelenkmasse, fuegt aber Schlauchvolumen hinzu. Keine Anordnung gewinnt automatisch.
Messen Sie diese Ereignisse getrennt:
- Roboter erreicht erlaubte Greifpose
- Ventilausgang wechselt Zustand
- Greifer schliesst weit genug fuer Teilekontakt
- Druck oder Position bestaetigt gueltigen Griff
- Roboter-Bewegungsfreigabe wird erteilt
- Loslassen ist abgeschlossen, bevor der Roboter die Ablageposition verlaesst
Verwenden Sie keinen festen Timer als einzige Greifbestaetigung, wenn ein fallendes Teil Gefahr oder Qualitaetsrisiko erzeugt. Positionsschalter koennen Backenzustand bestaetigen, beweisen aber nicht zwingend Teilehalt. Drucklogik kann einige Fehler erkennen, braucht aber definierte Schwellen, Timing und Fehlerbehandlung.
Der verwandte Leitfaden zu Pneumatik-Magnetventilen erklaert Ventilzustaende, waehrend der Pneumatik-Druckabfall-Leitfaden Verluste zwischen Werkshauptleitung und bewegtem Werkzeug behandelt.
Welchen sicheren Zustand und welche Abnahmetests sollte das EOAT nutzen?
ISO/TR 20218-1:2018 ist ein 25-seitiger Sicherheitsleitfaden fuer Roboter-Endeffektoren, waehrend ISO 10218-2:2025 eine 223-seitige Norm fuer Industrieroboter-Anwendungen und -Zellen ist (ISO/TR 20218-1; ISO 10218-2:2025). Der sichere EOAT-Zustand muss aus der Risikobeurteilung kommen, nicht aus einer universellen "offen"- oder "geschlossen"-Regel.
Fragen Sie, was passiert, wenn Luftdruck, elektrische Energie, Kommunikation, ein Sensor oder ein Schlauch ausfaellt. Ein schweres oder scharfes Teil fallen zu lassen kann die dominante Gefahr sein. In einem anderen Prozess kann das Halten eines heissen oder kontaminierten Teils schlechter sein. Waehlen Sie Federunterstuetzung, pilotgesteuerte Rueckschlagventile, mechanische Rueckhaltung, kontrolliertes Loslassen oder redundante Sensorik erst nach dieser Fehleranalyse.
Vor Produktionsfreigabe sollte ein Erstteiltest aufzeichnen:
- komplette EOAT-Masse, kombinierten Schwerpunkt und konfigurierte Nutzlastdaten
- Handgelenkschnittstelle, Befestiger, Lokalisierungsmerkmale, Steifigkeit und Servicezugang
- Greifkraftannahmen, Fingerlaenge, Kontaktpressung und Fuehrungsmoment-Freigabe
- dynamische Picks bei repraesentativ niedriger, normaler und glaubhaft hoher Beschleunigung
- Teilepraesenz, Backenposition, Druck und Roboterfreigabe-Timing
- sichere Reaktion auf Luftverlust, Energieverlust, Sensorfehler und Not-Halt
- Wiederholgenauigkeit nach Werkzeugwechseln und nach Flexen des Servicebuendels
Fuer Service und Wartung in den USA gilt OSHA 29 CFR 1910.147, wenn unerwartete Energisierung, Anlauf oder Freisetzung gespeicherter Energie Verletzungen verursachen koennen (OSHA 1910.147). Inbetriebnahmetests ersetzen nicht das Energie-Kontrollverfahren des Standorts.
FAQs zu Kompaktzylindern im End-of-Arm-Tooling
SMC nennt fuer mehrere doppeltwirkende 16-40-mm-MHZ2-Modelle Betriebsdruckbereiche von 0.1 bis 0.7 MPa und identifiziert die Greifkraft pro Finger (SMC MHZ catalog). Diese FAQs behandeln die Systempruefungen, die nach der Vorauswahl eines Kompaktaktuators bleiben.
Verbessert ein leichteres EOAT immer die Roboterzykluszeit?
Nein. Weniger Masse kann helfen, aber Schwerpunkt und Traegheit bestimmen ebenfalls das verfuegbare Bewegungsfenster. Im Beispiel muessen 2.30 kg bei kombiniertem 114-mm-Versatz weiterhin gegen das Lastdiagramm des ausgewaehlten Roboters geprueft werden. Fingerreichweite und Werkstueckposition koennen wichtiger sein als Koerpermasse.
Wie berechne ich den EOAT-Schwerpunkt?
Multiplizieren Sie jede Komponentenmasse mit ihrem Abstand vom Flansch, addieren Sie diese Produkte und teilen Sie durch die Gesamtmasse. Das Beispiel ergibt 0.2623 kg m geteilt durch 2.30 kg, also etwa 114 mm. Verwenden Sie dreidimensionale Koordinaten und die Traegheitsmethode des Roboterherstellers fuer finale Controllerdaten.
Beweist ISO 9409-1, dass das EOAT die Last tragen kann?
Nein. Die 6-seitige Norm ISO 9409-1 definiert die kreisfoermige Plattenschnittstelle, Bezeichnung, Kennzeichnung, Austauschbarkeit und Orientierung. Sie stellt ausdruecklich keinen Zusammenhang zur Tragfaehigkeit her. Nutzlast, Schwerpunkt, Momente, Traegheit, Befestiger und Adaptersteifigkeit brauchen weiterhin modellspezifische Verifikation.
Wie viel Greifkraft braucht ein Roboter-EOAT?
Das haengt von Masse, Beschleunigungsrichtung, Reibung, Backenzahl, Kontaktgeometrie, Fingerversatz, Stoss und gewaehltem Auslegungsfaktor ab. Das SMC-Beispiel fuer 0.1 kg nutzt das 20-Fache des Werkstueckgewichts und erhaelt 19.6 N. Behandeln Sie das als Kataloghinweis und validieren Sie das reale Teil und die Roboterbahn.
Soll der Greifer nach Luftverlust oeffnen oder geschlossen bleiben?
Es gibt keine universelle Antwort. ISO/TR 20218-1 enthaelt 25 Seiten Endeffektor-Sicherheitsleitlinien, und ISO 10218-2:2025 behandelt Roboterzellenintegration. Definieren Sie den sichereren Zustand aus Gefahren durch fallendes Teil, gehaltenes Teil, Quetschen, Waerme, Kontamination, Wiederherstellung und gespeicherte Energie und testen Sie die gewaehlt Architektur.
Fazit: Das Werkzeug als System freigeben
Das gerechnete EOAT summiert sich auf 2.30 kg bei 114 mm kombiniertem Versatz, waehrend das 1-kg-Werkstueck unter den genannten Reibungs- und Auslegungsannahmen beispielhaft 49.5 N pro Backe bei 10 m/s2 benoetigt. Universal Robots und SMC zeigen beide, warum Masse, Schwerpunkt, Druck, Kontaktpunkt und Kraft zusammen freigegeben werden muessen.
Frieren Sie das Werkzeug als eine Konfiguration ein: Robotermodell, Flansch, Adapter, Aktuator, Finger, Ventil, Sensoren, Fittings, Servicebuendel, Werkstueckbereich, Nutzlastdaten, Bewegungsgrenzen, Greiflogik und Fehlerreaktion. Ein Ersatz-Kompaktzylinder oder -Greifer ist nur akzeptabel, wenn dieses komplette Nachweispaket weiterhin besteht.
Fuer eine maschinenspezifische Pruefung senden Sie Robotermodell, Lastdiagramm, EOAT-CAD, Komponentenmasse, Schwerpunktkoordinaten, Teilezeichnung, Beschleunigungsprofil, Druck am Ventil, Fingergeometrie, Sensorlogik und sichere Zustandsanforderung ueber Kontakt. Hintergrund zum Herausgeber finden Sie unter Ueber Bepto Pneumatik.
Quellen und Abrufhinweise
- ISO 9409-1:2004, abgerufen 2026-07-10. Genutzt fuer den 6-seitigen Scope der kreisfoermigen mechanischen Schnittstelle, Bestaetigung 2023 und den ausdruecklichen Ausschluss einer Tragfaehigkeitskorrelation.
- ISO 9283:1998, abgerufen 2026-07-10. Genutzt fuer den 60-seitigen Scope zu Roboter-Leistungskenngroessen und Pruefmethoden sowie die Bestaetigung 2021.
- ISO/TR 20218-1:2018, abgerufen 2026-07-10. Genutzt fuer Sicherheitsdesign und Integrations-Scope von Endeffektoren.
- ISO 10218-2:2025, abgerufen 2026-07-10. Genutzt fuer den 223-seitigen Scope zu Industrieroboteranwendungen und Roboterzellenintegration.
- Universal Robots payload guidance, abgerufen 2026-07-10. Genutzt fuer kombinierte Werkzeugflansch-Nutzlast und Schwerpunktkonfiguration.
- Universal Robots maximum payload guidance, abgerufen 2026-07-10. Genutzt fuer Zusammenhang zwischen Nutzlastmasse, Schwerpunktversatz, Traegheit, Beschleunigung, Greifer und Werkstueck.
- SMC MHZ parallel air gripper catalog, abgerufen 2026-07-10. Genutzt fuer Greifkraft pro Finger, Druck- und Greifpunktkurven, das 0.1-kg-Auswahlbeispiel, Betriebsbereiche und Maximalfrequenzen.
- OSHA 29 CFR 1910.147, abgerufen 2026-07-10. Genutzt nur fuer Service und Wartung, bei denen unerwarteter Anlauf oder gespeicherte Energie Verletzungen verursachen kann.
- Universal Robots Academy, Tool Configuration: TCP, orientation, payload & center of gravity, hochgeladen 2021-12-16. Eingebettet als 4 Minuten 33 Sekunden Uebersicht; 31,341 Aufrufe bei Verifikation.