Einführung ART

Handhabungsgeräte

• Manuell: Manipulator
• Programmgesteuert: Hart-codiert (Bestückungsautomat), Frei-codierbar (Industrieroboter)

• Handhabungsgeräte
• Führen Bewegungen über alles Bewegungsachsen aus
• Benutzer steuert sie per Hand/Fuß
• Telemanipulator: ferngesteuert

Selbstständig arbeitendes, künstliches System, dessen Verhalten entweder schrittweise durch vorgegebene Entscheidungsregeln oder zeitkontinuierlich durch festgelegte Beziehungen bestimmt wird und dessen Ausgangsgrößen aus seinen Eingangs- und Zustandsgrößen gebildet werden

„Ein automatisch gesteuertes, wiederprogrammierbares, vielfach einsetzbares Handhabungsgerät mit mehreren Freiheitsgraden, das entweder ortsfest oder beweglich in automatisierten Fertigungssystemen eingesetzt wird.“

• Den Roboter (Hard- und Software), bestehend aus dem Manipulator, ortsfest oder beweglich, der Energieversorgung und dem Steuersystem
• Dem Werkzeugaufnahmeflansch
• Alle Ausrüstungen, Geräte oder Sensoren, die der Roboter zur Ausführung seiner Arbeit benötigt
• Jede Kommunikationsschnittstelle

• Handhaben hoher Last / unabhängig von Luft, Raum, Hitze
• Hohe Wiederholungsgenauigkeit und Präzision
• Unterstützen Menschen z.B. durch kooperierende Arbeiten
• Schaffen neue Arbeitsplätze und neue Tätigkeitsfelder
• Rationalisierung: Direkt(Mechanisierung, Automatisierung), Indirekt(Vorausplanung)

• Höhere Qualitätsstandards für die Produkte
• Wirtschaftlicher Druck (steigende Kosten, Arbeitskräftemängel)
• Sicherheit bzgl. Gesundheitsschädlichen Arbeitsbereichen (Ergonomie)
• Kombinieren die Effizienz von Automatisierungsanlagen und der Flexibilität vom Menschen
• Für komplexe, ermüdende Tätigkeiten

• Kombination der Effizienz von Automatisierungs- Anlagen und Flexibilität vom Menschen
• Hauptsächlich für komplexe und ermüdende Aufgaben mit überschaubarer Anzahl an Teilen

• Greifer
• Sensorik
• Steuerung
• Sicherheitstechnik
• Handhabungssystem
• Materialflusseinrichtungen
• Bewegungskinematiken

• normgerecht
• fertigungsgerecht
• montagegerecht
• kostengerecht
• logistikgerecht
• beanspruhungsgerecht
• ergonomiegerecht
• recyclinggerecht
• demontagegerecht

• Zusammenbau eines Produktes mit allen notwendigen Hilfsarbeiten während und nach der Werkstückfertigung. Aufwand und Qualität einer Montage sind abhängig von: Art und Anzahl der Montageoptionen, Durchführung
• Art und Anzahl der Montageoptionen sind abhängig von: Baustruktur, Werkstückgestaltung, Fertigungsart des Produkt

• Speichern (Magazinieren)
• Handhaben (Erkennen, Ergreifen, Bewegen)
• Positionieren (orientieren und ausrichten)
• Fügen (bewegen der Kontaktteile zueinander und verbinden)
• Einstellen (justieren und Toleranzen ausgleichen)
• Sichern (Teile sollen nicht verrutschen)
• Kontrollieren

Fügen: durch Verbindungsverfahren an Füge- oder Wirkflächen, auch das Bewegen eines Teils zu den Kontaktflächen des Gegenteils

Einstellen (Justieren): um Toleranzen auszugleichen, vorgeschriebenes Spiel herzustellen, usw.

Sichern: der Montageteile gegen selbsttätiges Verändern der Füge- bzw. Einstellpositionen unter späteren Betriebsbedingungen

Kontrollieren: Je nach Automatisierungsgrad der Montage müssen Prüf- und Messoperationen durchgeführt werden, die zeitlich zwischen einzelnen Montageoperationen liegen können.

• So wenig Teile wie möglich
• Lineare Fügebewegungen
• Fügen senkrecht von oben
• Keine biegeschlaffen Teile
• Keine separaten Verbindungselemente
• Große Fügeräume
• Allseitige Zugänglichkeit
• Greif- und Ordnungsmöglichkeiten
• Vormontierte Baugruppen
• Fügehilfen

• Maßnahme am Einzelteil (kurzfristig für bestehende Produkte)
• Maßnahmen an Baugruppen (mittelfristig für geplante Produkte)
• Maßnahmen am Produktaufbau (langfristig für Nachfolgeprodukte)

• Geometrisch bestimmte Gegenstände
• werden von Handhabungseinrichtung bewegt

(Bauteile/Werkzeu/Prüfmittel/Vorrichtungen)

• Geometrisch: Form, Ausdehnung, Abmessung, Seitenverhalten, Symmetrie
• Kennzeichnend: Bohrung, Absatz, Ausschnitt, Nut, Fase
• Physikalisch: Werkstoff, Schwerpunkt, Steifigkeit, Masse, Bearbeitungszustand

• Ruheverhalten: Standsicherheit, stabile Orientierung, Stapelfähigkeit
• Förderverhalten: Gleitfähigkeit, Rollfähigkeit, Richtungsstabilität

"Summe der aufeinander folgenden Zustände eines oder mehrerer Werkstücke, hervorgerufen durch äußere Kräfte, wobei Werkstückeigenschaften und Werkstückverteilung entscheidend mit einwirken"

• Selbstständiges Gleiten tritt nur ein, wenn die Hangabtriebskraft FH größer als die entgegen wirkende Reibungskraft FR ist.
• Gleiten erfordert einen sichern Stand des Teiles auf der Gleitbahn, um ein Kippen auszuschließen.
• Die Gleitbewegung darf bei empfindlichen Werkstücken keine Oberflächenschäden an den Auflageflächen hervorrufen.

• Freie Bewegung durch Schwerkraft: Fallen
• Erzwungene Bewegung durch Hilfskräfte: Rollen, Gleiten
• Impulsive Bewegung: Wälzgleiten, Kippen, Wenden

• Orientierung: Winkelbeziehung zwischen den Achsen des körpereigenen Koordinatensystems und denen des Bezugskoordinatensystems
• Position: Ort den ein bestimmter körpereigener Punkt im Bezugskoordinatensystem einnimmt

• OG = Orientierungsgrad: Anzahl rotatorischer Freiheitsgrade(OG3, OG2, OG0)
• PG = Positionierungsgrad: Anzahl translatorischer Freiheitsgrade (PG3, PG2, PG1, PG0)
• Ordnungszustand: OZ = OG/PG

Handhaben: Schaffen, verändern oder vorübergehendes Aufrechterhalten einer vorgegebenen, räumlichen Anordnung von geometrisch bestimmten Körpern in einem Bezugskoordinatensystem

• Steifigkeit der Kinematik
• Trägheit
• Leistung-Beschleunigung der Motoren
• Genauigkeit des Greifers
• Verschleiß
• Genauigkeit benutzter Sensoren
• Umgebungsbedingung
• Motorregelung
• Getriebe

• Teilen
• Vereinigen
• Drehen
• Verschieben
• Halten
• Lösen
• Prüfen

• Kennzeichnende Funktion: Hauptfunktion in einem Handhabungssystem
• Installierte Funktionen: Teilfunktionen, die für die Realisierung der kennzeichnenden Funktionen innerhalb eines Gerätes auszuführen sind

• Einrichtungen zum speichern (Gurt, Palette, Magazin)
• Einrichtung zum Menge verändern (Zuteiler, Weiche)
• Einrichtung zum Bewegen (Dreheinrichtung, Industrieroboter)
• Einrichtung zum Halten (Greifer, Spanner)
• Einrichtung zum Prüfen (Prüfeinrichtung, Meßeinrichtung, Sensor)

• Produktionsaufgabe muss mit Randbedingungen bekannt sein
• Durchgehen vorzunehmender Produktionsschritte
• Schnittstelle beachten
• Integration von Muss-/Prüfvorgängen
• Grafische Darstellung erleichtert Fehlersuche

• Kopplung vom innerbetrieblichen Materialfluss zu einem Bearbeitungs- oder Montagesystem her
• Aufgabe: alle Vorgänge im maschinennahen Bereich, die die Funktionen Teilebereitstellung (Zubringen), Zuteilen (meist Vereinzeln), Bewegen, Ein- und Ausgeben, Weitergeben und Ablegen betreffen

Dient zum Aufbewahren von Vorräten(wichtig für reibungslosen Ablauf)

Einrichtungen zum Speichern:

• Beschickungsspeicher
• Ausgleichsspeicher
• Störungsspeicher
• Zwischenspeicher
• Sammelspeicher

• Magazin (Werkstücke geordnet)
• Stapelmagazine (Werkstücke teilgeordnet)
• Bunker (Werkstücke ungeordnet)

• Schöpfen mit Schwenksystemen
• Gleiten entlang von Richtkanten und Anschlägen
• Fallen in Profilöffnungen und Passieren von Formdurchlässen
• Einleiten von Schwingungen in Kombination mit Ausrichtelementen
• Ausnutzen von Fliehkraftwirkungen
• Entnehmen von Teilen mit Greifern

• Geordnetes Aufbewahren von Werkstücken
• Unterschiedliche Bauformen: Trichtermagazin, Stufenmagazin, Förderbandmagazin, Kettenmagazin, Plattenmagazin

• Bewegen: dient dem Verändern der räumlichen Anordnung von Körpern
• Ordnen: Bewegen von Körpern aus einer unbestimmten in eine vorgegebene Orientierung
• Ordnen Aufgabe: Aus beliebiger Werkstücklage in der zufälligen Schüttung liegt mit Hilfe von Ordnungseinrichtungen am Ende nur noch die eine geforderte Orientierung vor

• Bewegen von Körpern aus einer vorgegebenen in eine andere vorgegebene Position entlang einer nicht definierten Bahn
• Kontinuierliches Weitergeben: Einsatz von Zugmittelssytemen (Förderband)
• Diskontinuierliches Weitergeben: Weitergabe von Arbeitsgut durch die im Takt arbeitende Einrichtung (Hubrechentransport)

Elektromagnetische Schwingfördertechnik: Antrieb ohne gleitende und reibende Bauteile, Sparsamer Energieverbrauch, Robuster und einfacher Aufbau

Einteilung nach der Art der Bewegung der Werkstücke:

• Schwingsystem bei einer Linearschwingrinne
• Bewegungsablauf von Rinne und Werkstück

• Ordnen von Teilen während des Hochlaufens auf der Wendel eines Vibrationsförderers oder längs einer Förderstrecke
• Nutzen Werkstückeigenschaften aus (geometrische Form)

Jede Werkstückorientierung wird angenommen und durch geeignete Ordnungselemente in die gewünschte überführt

Nur diejenigen Werkstücke werden akzeptiert und weitergefördert, die schon von der Einrichtung eine bestimmte Orientierung vorweisen, alle anderen Werkstücke werden abgewiesen und landen im Bunkervorrat

• Transportanlage für Arbeitsgegenstände bzw. Werkstückträger
• Verbindung von Arbeitsstationen
• Zeitsynchron oder zeitasynchron

Nachteile von Werkstückträgern:

• Bindung an bestimmtes Transfersystem
• Zusätzlicher Platzbedarf n
• Produkttypengebundenheit

• Feste Verkettung
• Lose Verkettung
• Kombinierte Verkettung
• Reihenverkettung
• Parallelverkettung
• Reihen-Parallel-Verkettung
• Innenverkettung