Grundlagen der Handhabungstechnik

5 Flexible Handhabungstechnik (S. 242-243)

Flexibilität ist die Eigenschaft eines Systems, insbesondere eines Fertigungssystems, gegenüber wechselnden Anforderungen bzw. Aufgaben in allen seinen Teilsystemen selbstanpassungsfähig zu sein. Die Flexibilität der direkt mit den Werkstücken in Kontakt tretenden Komponenten wie Greifer, Spannvorrichtungen, Werkstückaufnahmen und Magazine lässt sich nicht beliebig steigern, insbesondere nicht zu vertretbaren Kosten. Ein Greifer ist z. B. flexibel, wenn er nacheinander ohne Umbau geometrisch unterschiedliche Werkstücke mit angepasster Greifkraft anfassen kann. Oft ist man deshalb auch schon damit zufrieden, wenn die Anpassung noch geringer manueller Nachhilfe bedarf. Technisch gesehen hat die manuell zu bedienende Universalmaschine aus der Sicht der Handhabung eine sehr große Flexibilität. Das ist technisch nur schwer nachvollziehbar. Man kann verschiedene Arten von Flexibilität unterscheiden:

Funktionsflexibilität
Durch einfaches Umrüsten können unterschiedliche Handhabungsfunktionen ausgeführt werden.

Objektflexibilität
Ein möglichst großes Teilespektrum kann ohne große Umrüstzeiten mit dem gleichen Gerät zugeführt werden.

Störungsflexibilität
Sie ist gegeben, wenn eine Störung bzw. eine Werkstückfehlorientierung automatisch behoben wird und der Werkstückfluss keine Unterbrechung erleidet.

Die technischen Mittel um flexibel zu sein, sind freiprogrammierbare Handhabungseinrichtungen, Revolvergreifer oder Mehrfinger-Gelenkgreifer, Effektorwechseleinrichtungen, maschinelle Sichtsysteme (machine vision), freiprogrammierbare Werkstückbereitstellsysteme sowie werkstückneutrale Förder-, Lager- und Umsetzeinrichtungen. Auf einige Komponenten soll eingegangen werden.

5.1 Industrieroboter

Der Industrieroboter ist ein Aktorsystem, mit dem komplex wirkende Operationen in einem dreidimensionalen Arbeitsraum (work envelope, working zone, working volume) ausgeführt werden können. Man kann ihn als multifunktionalen Handhabungsautomat betrachten. Dafür braucht er extern aufgegebene Informationen (Programmierung) und solche von Sensoren (interne, z. B. Wegmesssysteme und externe z. B. Kamerasysteme mit Bildauswertung). In einem dynamischen Industrieprozess ist der Roboter nur ein Baustein für einen hochflexiblen Betrieb. Roboter soll man möglichst nur in Verbindung mit einer ganzheitlich betrachteten betrieblichen Automation einsetzen. Nur wenn die Peripherie des Roboters (robot peripherals) auf den optimalen Einsatz ausgelegt ist, kann der Roboter erfolgversprechend arbeiten [5-1, 5-2, 5-3].

Industrieroboter (industrial robot, manipulating industrial robot)
Universell einsetzbarer Bewegungsautomat mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen freiprogrammierbar sind, d.h. ohne mechanischen Eingriff. Sie können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.

Der Industrieroboter wird inzwischen in vielen Branchen zur Werkzeug- oder Werkstückhandhabung erfolgreich eingesetzt. Das Bild 5.1 zeigt die Handhabung von Getränkekästen, stellvertretend für viele andere Anwendungen.