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Industrieroboter

01. Was ist ein Roboter?

„Ein Roboter ist ein universell einsetzbarer Bewegungsautomat mit mehreren Achsen, dessen Bewegungen hinsichtlich Folge und Wegen bzw. Winkeln frei programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind.“ (Die DIN 2860 wurde ohne Ersatz zurückgezogen.)

Roboter sind also universell einsetzbare Automaten zum Ausführen unterschiedlicher Arbeitsaufgaben. Sie dienen zum Bewegen, Positionieren und Orientieren von Werkstücken und Werkzeugen in mehreren Achsen. Die Bewegungsabläufe sind programmgesteuert und variabel. Sie werden mittels Sensoren überwacht und ggf. korrigiert. An der letzten „Handachse“ befindet sich der Effektor, der die eigentliche Roboteroperation ausführt. Effektoren sind zum Beispiel Greifer, Schweißzangen, Messtaster und andere Fertigungsmittel.

Entsprechend dem Einsatzgebiet unterscheidet man:

  • Industrieroboter

  • Serviceroboter

  • Geländeroboter.

02. Welche Grundtypen von Industrierobotern gibt es?


>> 3.2.1/17. ff.

Industrieroboter werden nach ihrer Bauform definiert. Diese wird durch die Anordnung und Kombination der Bewegungsachsen bestimmt. Es wird zwischen Linearachsen und Drehachsen unterschieden.

Grundtypen von Industrierobotern
BauformBewegungsachsen
Vertikal-Knickarm-Roboter3 Drehachsen
Schwenkarm-Roboter (SCARA-Roboter)3 Drehachsen
1 Linearachse
Selective Compliance Assembly Robot Arm
Horizotal-Knickarm-Roboter2 Linearachsen
1 Drehachse
Lineararm-Roboter2 oder 3 Linearachsen
Portalroboter3 Linearachsen

03. Wie ist der Aufbau von Industrierobotern?

Industrieroboter bestehen aus bis zu sechs Hauptbaugruppen:

  1. Achsen

    (rotatorisch oder linear) zur Ausführung der Bewegungen im Arbeitsraum.

  2. Effektor

    (Greifer oder Hand) um Werkstücke oder Werkzeuge zu greifen, festzuhalten, zu transportieren und zu positionieren.

  3. Steuerung

    zur Eingabe und Speicherung der Programmabläufe. Die Bewegungsabläufe werden extern oder vor Ort im Teach-In-Verfahren programmiert.

  4. Antriebe

    zum geregelten Bewegungsablauf jeder Achse bzw. zum Halten der Position.

  5. Messsystem

    zum Messen der Position bzw. der Winkel jeder Achse, der Verstellgeschwindigkeit und der Beschleunigung der einzelnen Achsen.

  6. Sensoren

    zum Erfassen von Störeinflüssen (z. B. Lageveränderungen, Musterabweichungen des Werkstücks).

Prinzipskizze eines Industrieroboters:

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04. Welche Bedeutung hat das Kartesische Koordinatensystem für Roboter?

Das Kartesische Koordinatensystem (benannt nach Cartesius) bezieht sich im mathematischen Sinne auf das Rechtwinklige. In der Robotertechnik bezieht sich dieses Koordinatensystem auf die Linearachsen. So arbeiten Portal- und Linearroboter nach dem Kartesischen Koordinatensystem.

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05. Mit welchen Steuerungsarten können Industrieroboter arbeiten?


>> 2.5

Aufgabe der Robotersteuerung ist es, die Bewegung der Effektoren zu realisieren. Es werden grundsätzlich zwei Steuerungsarten und damit zwei Bewegungsarten unterschieden.

  • Die PTP-Steuerung (Point-To-Point)

    wird eingesetzt für Arbeitsaufgaben, bei denen der Roboter nur an bestimmten Positionen Aufgaben ausführen muss.

    Beispiel

    Hier klicken zum Ausklappen

    Verschrauben, Punktschweißen.

  • Die Bahnsteuerung

    wird eingesetzt für bahnbezogene Arbeitsaufgaben, bei denen der Roboter den Effektor eine Bahnkurve entlang führt.

    Beispiel

    Hier klicken zum Ausklappen

    Nahtschweißen, Entgraten, Beschichten

06. Was ist das Linien- und das Zellenprinzip beim Robotereinsatz?

  • Das Linienprinzip entspricht dem Fließprinzip. Die Arbeitsaufgaben sind in Teilaufgaben gegliedert und auf mehrere Roboter verteilt.

  • Das Zellenprinzip entspricht dem Einzelarbeitsplatz, an dem das Montageobjekt komplett montiert wird. Hierbei können auch mehrere Roboter zum Einsatz kommen.

07. Welche Besonderheiten sind beim Robotereinsatz zu beachten?


>> 3.2.1/17. f.

Es gelten folgende Richtlinien und Normen für Sicherheitsmaßnahmen:

  • VDI 2853:

    Sicherheitstechnische Anforderungen an Bau, Ausrüstung und Betrieb von Industrierobotern

  • VDI 3228 – 3231:

    Technische Ausführungsrichtlinien für Werkzeugmaschinen und andere Fertigungsmittel

Besondere Bedeutung hat die Beachtung der Kollisionsfreiheit des Roboters zur Peripherie und zu anderen Robotern. Der Bewegungsraum des Roboters ist gegenüber dem Menschen technisch so abzugrenzen, dass es ebenfalls nicht zur Kollision kommen kann.

08. Welche Unfallursachen durch den Einsatz von Industrierobotern lassen sich nennen?

  • Unvorhergesehene Roboterbewegungen

  • Lösen von Werkstücken oder Werkzeugen aufgrund der Fliehkraft oder Schwerkraft bei ungenügender Haftung im Greifer

  • angetriebene Werkzeuge (z. B. Schleifscheiben)

  • heiße Werkstücke

  • Strahlung beim Schweißen.