Programmierbare Roboter

Programmierbare Roboter werden auf einen bestimmten Ablauf oder einen bestimmten Arbeitsschritt programmiert und können diesen dann beliebig oft durchführen. Die Arbeit eines solchen programmierbaren Roboters ist sehr viel genauer, präziser, schneller und kraftvoller als die Arbeit von Menschen. Ein menschlicher Arbeiter könnte die Genauigkeit, die Schnelligkeit und die Kraft eines solchen Roboters niemals erreichen. So lassen sich mit diesen Robotern viel Prozesse verbessern und der gesamte Fertigungs- oder Verpackungsablauf wird so optimiert.

Diese Art von programmierbarem Roboter wird hauptsächlich in der Automobilindustrie eingesetzt. Die Roboter gehören in die Disziplinen der Maschinenbau und Automatisierungstechnik.

Ursprünglich kommen diese Roboter aus der Reaktortechnik. Hier wurden Arme gesucht, die mit dem gefährlichen, den sogenannten heißen Zellen, also radioaktivem Material arbeiten konnten. Der erste Teleoperator- Arm wurde 1951 von Raymond Goertz entwickelt. Mit diesem Arm war es dann möglich Operationen an dem gefährlichen radioaktiven Material, aus der Ferne durchzuführen und so einen höheren Schutz für die Arbeiter zu gewährleisten.

Erst 1954 wurde der erste programmierbare Roboter dann offiziell von George Devol erfunden. Dieser meldete dann in den USA das Patent für den programmierbaren Manipulator an.

Die ersten programmierbaren Roboter in der Automobilbranche wurden zunächst in Deutschland und Japan von Mercedes-Benz eingesetzt. Diese waren mit hydraulischen Zylindern als Antriebswelle ausgestattet. Später wurden dann anstelle der hydraulischen Zylinder elektrische Stellenantriebe mit Mikroprozesssteuerungen eingesetzt. Bis heute sind die programmierbaren Roboter fast ausschließlich mit diesen Antriebswellen ausgestattet.

Der Aufbau programmierbare Roboter

Zunächst einmal gliedert sich der Aufbau eines solchen Roboters wie folgt:

– Manipulator (roboterarm)

– Effektor (Werkzeug oder Greifer)

– Und die Steuerung.

Der genaue Aufbau der programmierbare Roboter gestaltet sich:

–              Die Steuerung ist das elementare Element eines programmierbaren Roboters. Dies Steuerung überwacht die Bewegungen und so auch die Arbeiten und muss dementsprechend programmiert werden.

–              Der Antrieb eines programmierbaren Roboters ist entweder hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch und setzt die kinematische Kette in Bewegung. Der Antrieb besteht aus Getriebe, Moter und Regelung.

–              Die Sensoren, mit denen der Roboter ausgestattet ist, können inkrementale Drehgeber, Interferenzmuster oder Lichtschrankenfunktionen sein. Mit den Sensoren wird sichergestellt, dass der programmierbareRoboter sich innerhalb seiner Abgrenzungen bewegt. Die Steuerung wird von den Sensoren über die aktuelle Position informiert und nimmt gegebenen Falls Korrekturen vor.

–              Mit der Kinematik wird die physische Umsetzung von der lasttragenden Struktur gewährleistet, diese sorgt für die Abgrenzung zwischen Fertigungseinrichtung und Werkzeug/Werkstück. Bei den meisten Robotern sind 3 bewegliche Bewegungsachsen vorhanden, so können die gewünschten Vorgänge erreicht werden.

–              Das Greifsystem dient als Verbindungsstück zwischen Werkstück und Roboter. Das Greifsystem kann aus verschiedenen Arten bestehen, aus Stoffpaarung, Kraftpaarung oder Formpaarung.

–              Externe Sensoren können zum Beispiel Systeme wie Lichtschnittsysteme, Lichtschrankensysteme, Bildverarbeitungssysteme, Lasersysteme, Ultraschallsysteme oder Triangulationssysteme sein. Diese Sensoren geben dann die Rückmeldung über die Umgebung und machen flexible Reaktionen auf Änderungen möglich.

–              Auch eine Ausstattung von Industrieroboter-Armen mit bestimmten Werkzeug-Schnellwechselsystemen ist möglich. Mit diesem speziellen System wird ein programmierbarer Werkzeugwechsel möglich. Meist bestehen diese Schnellwechselsysteme aus mindestens einer Roboterseite, einer angepassten Anzahl an Werkzeugablagen und mehreren Werkzeugseiten. Die Unterscheidung der Medienkupplungen (Hydraulik, Luft, Wasser) oder Elektrosignalstecken (Daten-Bus, LWL) oder Elektro-Steckern, ist abhängig vom Einsatzort des jeweiligen Roboters. Der programmierbare Werkzeugwechsel kann zum Beispiel beim Palettieren, Schneiden, Fügen, Kleben oder Schweißen zum Einsatz kommen.

Fazit

Deutschland ist eines der führenden Länder, wenn es um die Entwicklung der Roboter geht. Hier stehen China und Japan weit hinten an. Deutschland ist dagegen mit an der Spitze dabei und mit Unternehmen wie Augsburger Unternehmen KUKA mit an der Weltspitze. Das Unternehmen KUKA hat sich auf die Entwicklung und Herstellung von Industrieroboter für die Automobilbranche spezialisiert. Aber auch China hat großes Interesse in diese Branche einzusteigen und setzt alles daran auf diesem Gebiet voranzukommen.

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