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Industrieroboter
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Heiko Röhrig
EGS Automatisierungstechnik GmbH
aktualisiert am 22.03.2021 - 16:50:51
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Industrieroboter

Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d.h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und ggfs. sensorgeführt sind (nach VDI-Richtlinie 2860). Diese Art von Roboter ist mit Greifer, Werkzeugen und anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und kann Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.

Synonym(e): Roboter im Industrieumfeld, Roboter




(for the englisch version got to industrial robots Wiki)

Nach europäischer Norm EN 775 ist ein Roboter ein automatisch gesteuertes, wiederprogrammierbares, vielfach einsetzbares Handhabungsgerät mit mehreren Freiheitsgraden, das entweder ortsfest oder beweglich in automatisierten Fertigungssystemen eingesetzt wird.


Weitere Details s. Tabelle "Die Komponenten des Systems Industrieroboter".

Industrieroboter-Typen (Roboter-Arten)

Roboter-Arten nach Kinematiken

Industrieroboter im Einsatz: Kombination aus SUMO Ecoplex2 und SUMO Fotoplex von EGS Automatisierungstechnik mit Yaskawa Roboter

Industrieroboter lassen sich in folgende Arten unterschieden:

  • Seriellen Kinematiken, bei der die Achsen seriell angeordnet sind
    • Knickarmroboter: für komplexe Bewegungsabläufe (u.a. im Mschinenbau und der Automobilbranche), serielle Achsenanordnung, auch bezeichnet als Gelenkarmroboter oder Gelenkroboter
    • Scara-Roboter: mit 3 Rotationsachsen + 1 Linearachse. Selective Compliance Assembly Robot Arm, hohe Präzision, bringen Werkstücke von definierten Positionen zum Ort der Montage und fügen von oben
    • Portalroboter: aufgebaut in Portalbauweise (TTT-Kinematik), Realisierung von großen Abmessungen, besonders geeignet für Transportaufgaben
    • Dual-Arm-Roboter: Arbeit mit geringen Traglasten (bis 20kg) für den Service- und Medizinbereich
    • Palettierroboter: automatisches Setzen von Paletten und Packstücke auf Ladungsträger
  • Parallele Kinematiken, bei der die Achsen parallel angeordnet sind
    • Hexapod-Roboter: flexible Konzepte u.a. für Simulatoren und Messmaschinen
    • Delta-Roboter: leichte und schnelle Roboter zum Verpacken in Fabriken, in der Montage und im High-Speed-Bereich
  • Sonstge

Der Aufbau eines Roboters

Die Komponenten eines Industrieroboters (Aufbau) sind: Manipulator (Roboterarm), Steuerung, Antriebe, Effektor (Greifer, Werkzeug usw.) und interne sowie externe Sensoren.


Manipulator

Industrieroboter-Manipulator Der Manipulator (Roboterarm) ist ein elektromechanisches Gebilde und besteht aus mehreren starren Gliedern, die durch eine bestimmte Gelenktechnik miteinander verbunden sind. Die Gelenke wiederum werden durch gesteuerte Antriebe in ihrer Position verändert. Am Ende dieser Gliederkette befindet sich die Basis, während das freie Ende mit einem beweglichen Greifer endet, der die Produktionsarbeiten durchführen kann. Um die Aufgaben ausführen zu können und die räumliche Zuordnung von Werkstück und Einrichtung zu realisieren, besteht die Kinematik meist aus drei Freiheitsgraden. Diese drei Freiheitsgrade erfordern drei Bewegungsachsen, also Roboterarme.

Der Manipulator erzeugt aus mehreren rotatorischen Bewegungen der einzelnen Achsen über Getriebe und die einzelnen mechanischen Elemente eine Bahnbewegung des TCP (Tool-Center-Point). Dabei haben die Motoren der einzelnen Achsen in der Regel Haltebremsen (Ausnahme Scara-Kinematik, die nur Haltebremsen an der Hubachse der Spindel aufweisen).

Die Traglast gibt die Masse an, welche am Manipulator höchstens befestigt werden kann.


Robotersteuerung

Industrieroboter-Steuerung

Die Robotersteuerung und Programmierung steuert via Servoverstärker die einzelnen Roboterachsen mittels Motoren nach Sollwerten an, die sie vom Achsrechner erhalten.

Antriebe

Der Antrieb besteht aus Getriebe, Motor und Reglung und kann sowohl elektrisch und hydraulisch als auch pneumatisch erfolgen.

Effektor

Das Greifsystem stellt die ungehinderte Verbindung zwischen dem Werkstück und dem Industrie Roboter dar. Um die genaue Position des Endeffektors zu bestimmen, werden verschiedene Koordinatensysteme herangezogen.

Sensoren

Interne Sensoren Sensoren geben Informationen zur Stellung der Manipulatoren an und vergleicht die jeweilige Ist- und Soll-Position. Externe Sensoren sorgt für Informationen aus der Umgebung, damit auf ungeplante Veränderungen reagiert werden kann.

Programmierhandgerät

Programmierhandgerät eines Industrieroboters Das Programmierhandgerät bzw. Bedienhandgerät, landläufig auch Teachbox genannt, dient dem Bediener oder Programmierer zur Handhabung bzw. Programmierung des Roboters. Es ist ausgerüstet mit einem Zustimmtaster (teilweise auch zwei für Links-/Rechtshänder), der während dem Programmieren bzw. Bewegen in Sicherheitsgeschwindigkeit aktiv in Mittelstellung gehalten werden muss. Landläufig wird der Zustimmtaster auch Totmannschalter genannt. Während des Bewegens im sogenannten Teachbetrieb (also mit in Mittelstellung gehaltenem Zustimmtaster und mit reduzierter Sicherheitsgeschwindigkeit) dürfen Türsicherheitskreise geöffnet sein.

|smartes Programmierhandgerät Alternativ zu den bekannten und üblichen Programmierhandgeräten etablieren sich smarte Programmierhandgeräte. Diese werden alternativ oder anstatt der Standardteachbox angeboten und sollen durch smarte Funktionalitäten und eine einfachere, grafische Art der Programmierung den Zugang des Bedienpersonals zur Robotik erleichtern

Robotersysteme

Robotersysteme bestehen aus Robotern, welche mit Software und Robotersteuerungen ausgestattet sind. Diese Systeme können so für individuelle Aufgaben eingesetzt werden, darunter als mobile Lösungen, hinter Schutzzäunen oder als MRK-Systeme. Meist sind Robotersysteme mit autonomen Fähigkeiten ausgestattet, welche über Sensoren eingesetzt werden. Die Technologien funktionieren auf Basis verschiedener Verfahren und Algorithmen wie der simultanen lokalisierung, Kartierung (SLAM) oder Pfadplanung.

Dienstleistungen rund um Robotersysteme sind Konzeption, Studien, Simulation von Anlagen und Komponenten, Materialflusssimulation, Prototypenbau, Lasten- & Pflichtenhefte, Vermessung oder Optimierung von Systemen. So können individuelle Automatisierungslösungen entwickelt und implementiert werden.

Referenzpunkt am Werkzeug / Tool Center Point

Die Werkzeugposition eines Industrieroboters wird über einen Referenzpunkt am Werkzeug, den sogenannten TCP (Tool Center Point) definiert. Dieser wird entweder in einer Werkzeugdatei manuell eingegeben (wenn z.B. aus CAD-Daten bekannt) andernfalls bieten die Roboterhersteller in der Regel eine Möglichkeit ihn durch Anfahren in unterschiedlichen Positionen in einer entsprechenden Vermeßungsroutine zu bestimmen.

Die Roboter-Koordinatensysteme

Industrieroboter Koordinatensysteme
Industrieroboter Koordinatensysteme

Um die Werkzeugposition genau definieren zu können, kommt ein Endeffektor, auf englisch Tool Center Point (kurz TCP), zum Einsatz. Das ist ein sogenannter Referenzpunkt, welcher sich an einer geeigneten Stelle am Werkzeug befindet. Oft werden Elektroden einer Schweißzange als TCP verwendet. Um also zu beschreiben, welche Position das Roboterwerkzeug einnehmen muss, reicht es die Position und Richtung der TCP im Raum zu definieren. Ein Koordinatensystem hilft bei der genauen Einordnung und Benennung der Position.

Kartesische Koordinaten
wird in der Regel im Auslieferungszustand des Roboters festgelegt. Somit erhält man die Richtungen der drei Koordinatensystemachsen durch Anwenden der „Rechte-Hand-Regel“ wenn man hinter dem Roboter, also an dem Kabelanschlüssen steht.
Zylindrische Koordinaten
spielt heutzutage nahezu keine Rolle mehr und wird zur Auswahl nur noch bei älteren Robotern verfügbar sein.
Werkzeug-Koordinaten
hat seinen Ursprung im TCP des aktuellen Werkzeuges. Das Werkzeugkoordinatensystem wird benötigt, um den Roboter in eine Koordinate, die sich auf das Werkzeug bezieht, zu verfahren.
Anwender-Koordinaten
dienen dazu, dem Programmierer bzw. Anwender die Arbeit zu erleichtern. Dabei handelt es sich um ein oder mehrere kartesische Koordinatensysteme, die frei im Bewegungsbereich des Roboters hinsichtlich Lage und Richtung definiert werden können. Damit lassen sich z.B. sehr einfach Palettieraufgaben auf schräg angeordneten Paletten berechnen.

Die Bewegungsarten eines Industrieroboters

Joint-Bewegung oder freie Raumbewegung (oder freien Raumbewegnung)
Hier steht lediglich die Zielposition im Vordergrund, es werden alle Achsen auf ihren Ziel-Encoderwert gefahren. Die Geschwindigkeiten werden dabei so interpoliert, dass die Bewegung aller Achsen gleichzeitig endet. Hinsichtlich der Bewegung, die das Roboterwerkzeug bzw. der Tool-Center-Point dabei macht, können keine Vorgaben getroffen werden. Die Geschwindigkeit für diese Bewegung wird in der Regel in % vom Maximum angegeben, da keine Bahngeschwindigkeit des TCP vorgegeben werden kann.
Linearbewegung
Hier werden die Achsen so interpoliert, dass der aktuelle TCP eine lineare Bahn zur Zielposition beschreibt.

Die Achsgeschwindigkeiten werden dabei so interpoliert, dass einerseits die vorgegebene Bahn und andererseits die vorgegebenen Bahngeschwindigkeit eingehalten werden.

Zirkularbewegung
Hier werden die Achsen so interpoliert, dass der aktuelle TCP über mehrere Punkte eine Kreisbahn oder einen Kreis beschreibt. Die Achsgeschwindigkeiten werden dabei so interpoliert, dass einerseits die vorgegebene Bahn und andererseits die vorgegebenen Bahngeschwindigkeit eingehalten werden.
Spline-Interpolation
Bei der Splinebewegung werden die Achsen so interpoliert, dass der aktuelle TCP mehrere Punkte über eine mathematische Funktion zu einer Bahn verbindet. Die Achsgeschwindigkeiten werden dabei so interpoliert, dass einerseits die vorgegebene Bahn und andererseits die vorgegebenen Bahngeschwindigkeit eingehalten werden.

Die Bahngeschwindigkeit wird in Länge/Zeit eingegeben eingegeben.

Programmierung

Es gibt keine einheitliche Programmiersprache zur Roboterprogrammierung. Jeder Hersteller hat dabei seine eigene Syntax und seine eigenen Funktionalitäten. Eine Normierung oder Vereinheitlichung ist nicht erfolgt. In der Regel wird das Programm am Programmierhandgerät des Roboters oder auf einem PC in einem speziellen Editor erstellt oder in einer Mischung aus beidem. Ferner gibt es noch die Möglichkeit der Offline-Programmierung, bei der in einer virtuellen Installation das Roboterprogramm erstellt wird und dieses dann in die reale Installation übertragen wird.

Industrieroboter von YASKAWA
Industrieroboter von YASKAWA im Einsatz

Howto Auswahl Roboter-Typ

Die Auswahl des richtigen Robotertyps für die aktuelle Anwendung bedarf der Berücksichtigung einiger Randbedingungen. Neben den nachfolgenden technischen Werten spielt darüber hinaus noch eine entsprechend tiefgreifende Erfahrung im Robotereinsatz, gepaart mit der fundierter Kenntnis des zu automatisierenden Prozesses eine wichtige Rolle.

Arbeitsbereich

Der aktive Arbeitsbereich eines Roboters ergibt sich aus der maximalen Reichweite abzüglich dem inneren Störkreis. Alle zu erreichenden Positionen des Prozesses müssen im verfügbaren Arbeitsbereich liegen. Darüber hinaus muss der Roboter zum Prozess bestmöglich angeordnet werden. Dabei ist auch die Aufstellhöhe zu beachten. Die richtige Positionierung sorgt dafür, dass der Roboter in günstigen Achsstellungen sein Programm abarbeitet, damit die bestmögliche Zykluszeit erreicht und Singularitäten vermeidet. Die Reichweite wird in den Datenblättern der Hersteller als Abstand des am weitesten entferntesten Punktes des Arbeitsbereiches vom Zentrum des Robotersockels (auch der Ursprung des Roboter Koordinatensystems) angegeben. Der Arbeitsbereich des Industrieroboters ist die Summe aller Punkte, die mit dem Schnittpunkt der letzten beiden Achsen erreicht werden können. Ferner sind bei der Anordnung noch die Werkzeugdimensionen sowie die Werkzeugorientierung zu berücksichtigen.

Traglast

Zu berücksichtigen ist die angegebene maximale Traglast des Roboters. Diese bezieht sich auf die Gesamtlast am Werkzeugflansch und beinhalten Werkzeug und Werkstück(e). Darüber hinaus ist die Entfernung des Nutzlastschwerpunktes zum Werkzeugflansch des Roboters zu berücksichtigen. Diese Grenzen werden von den Roboterherstellern in entsprechenden Diagrammen angegeben. Insbesondere bei großen bzw. voluminösen Werkstücken bzw. Werkzeugen sind darüber hinaus noch die maximal zulässige Trägheitsmomente auf die Achsen zu berücksichtigen.

Aufstellvarianten

Bei der richtigen Positionierung des Roboters zum Prozess kann es neben der Standardmontage -stehend auf dem Boden oder einem Sockel- unter Umständen sinnvoller sein eine andere Orientierung zu wählen. Er kann z.B. auch: über Kopf hängend oder 90° geneigt an der Wand montiert werden. Dies muss jedoch vom Hersteller erlaubt sein, teilweise bieten die Hersteller dazu spezielle Modelle. Ferner gibt es die Möglichkeit den Arbeitsbereich zu vergrößern, indem man den Roboter auf einer separaten Bewegungsachse montiert -Linear- oder Drehachse- zur Vergrößerung des Arbeitsbereiches (integriert und interpoliert von der Robotersteuerung)

Taktzeit/Geschwindigkeit

Die Gesamt-Taktzeit setzt sich aus Bewegungszeiten und den einzelnen Prozesszeiten zusammen. Die Roboterbewegungszeit ist abhängig von den Einzelachsgeschwindigkeiten, den Beschleunigungen der einzelnen Motoren, den programmierten Wegen sowie der geschickten Programmierung und den gewählten Achsstellungen. Die Prozesszeiten sind abhängig von dem/den eigentlichen Prozess(en), den Signallaufzeiten sowie ggf. erforderlichen Wartezeiten. Im Datenblatt eines Roboters angegeben sind in der Regel jedoch immer nur die Maximalgeschwindigkeiten der einzelnen Achsen.

Genauigkeit von Industrierobotern

Die Wiederholgenauigkeit ist ein typbezoger Wert, der nach ISO9283 ermittelt wird, und in Datenblättern den Datenblättern angegeben ist. Sie besagt: Wie genau ein Punkt mindestens wieder erreicht wird, wenn alle Achsen auf die gespeicherten Positionen gefahren werden. Die Absolutgenauigkeit ist ein exemplarbezoger Wert. Sie beschreibt wie genau ein Raumpunkt erreicht wird, der z.B. von einer Offlineprogrammierung errechnet wird. Absolutgenauigkeit kann durch spezielle Kalibriermaßnahmen für ein Exemplar verbessert werden.

Medienversorgung

Je nach der Anwendung des Roboters und daraus resultierender Komplexität des Werkzeuges müssen elektrische Energie bzw. Signale, Pneumatik/Vakuum oder Flüssigkeiten zum Werkzeug geführt werden. Dazu gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Fast alle Roboter haben im Standard eine gewisse Anzahl elektrische Adern bzw. Luftschläuche im inneren des Manipulators verlegt. Bei 6Achsern meist vom Sockel bis zur dritten oder vierten Achse. Darüber hinaus gehende Versorgungsleitungen müssen mit entsprechenden Nachrüstlösungen zum Werkzeug geführt werden. Dabei muss die Leitungsführung die erforderlichen Bewegungen des Roboters erlauben.

Umgebungsbedingungen

Die Umgebungsbedingungen, in denen ein Industrieroboter arbeitet, müssen bei der Auswahl und Auslegung berücksichtigt werden. Die -in der Regel für den Manipulator- angegebene IP-Schutzart gibt einen ersten Aufschluss. IP klassifiziert den Schutz gegen mechanische und flüssige (nicht aggressive) Verunreinigungen. Dabei steht die erste Ziffer für den Schutz gegen Berührung bzw. Fremdkörper und die zweite Ziffer für den Schutz gegen Wasser bzw. nicht aggressive Flüssigkeiten. Falls die vorhandene Schutzart des Manipulators nicht ausreicht, kann diese durch Verwendung von Roboterschutzhüllen erhöht werden. Die zulässige Umgebungstemperatur für Roboter und Steuerung wird in der Regel ebenfalls auf dem Datenblatt angegeben.

Industrieroboter Markt / Statistik(en)

Industrial Robots History

Der Markt für Industrieroboter wächst stetig und rasant. Die aktuellen Marktdaten werden regelmäßig von der IFR (International Federation of Robotics) erhoben und veröffentlicht. In der letzten Studie, die am 30.9.15 veröffentlicht wurde, zeichnet die IFR ein extrem positives Bild für den Roboterweltmarkt:

  • 2015 wurde mit einem Stückzahlwachstum um 15% weltweit gerechnet, 2020 sollen weitere 1,7 Mio. Industrieroboter installiert werden - weltweit sind es dann über 3 Mio. installierte Industrieroboter
  • Hauptwachstumstreiber ist Asien und dort insbesondere China
  • 70% des weltweiten Bedarfes teilen sich auf 5 Länder auf: China, Japan, USA, Korea, Deutschland
  • 2018 wurde erwartet, dass weltweit 400.000 neue Roboter installiert werden. Davon werden rund 270.000 Einheiten in Asien und rund 70.000 Einheiten in Europa zum Einsatz kommen. Die Bedeutung des asiatischen Marktes für die Hersteller wird also sowohl absolut als auch proportional zu Europa immer größer.
  • seit 2013 spielen auch chinesische Hersteller am lokalen Markt eine wesentliche Rolle.
  • bei der Roboterdichte liegt Deutschland auf Platz 3 mit 292 Robotern auf 10.000 Beschäftigte hinter Korea (478) und Japan (314), vor den USA mit 164. Im Vergleich dazu beträgt der Wert für China 36 Roboter/10.000 Beschäftigte.

Wichtige Hersteller von Industrierobotern mit größten Umsatz

Die größten Hersteller von Industrierobotern mit Firmendetails (ohne Anspruch auf Vollständigkeit), die in Deutschland aktiv sind:

FANUC, Yaskawa, KUKA, ABB, Dürr AG, Epson

Die jährlichen Umsätze von Industrierobotern in den unterschiedlichsten Branchen steigen von Jahr zu Jahr dabei an. 2016 betrug der Gesamtumsatz der sieben größten Hersteller ca. 24Mrd. Euro.

Übersicht der Hersteller und Anbieter von Automatisierungslösungen für Industrieroboter im Anbieterverzeichnis.

Es gibt auch Industrieroboter-Startups, wie z. B. Fruitcore.

Automatisierer, gemeinhin als Systemintegratoren bezeichnet, nehmen Bedarf der Produktion auf, um diese u.a. mit Industrierobotern zu automatisieren. Wie z.B. die Firma EGS Automation, die mit der Marke SUMO ein weites Spektrum an Standardautomationssystemen bietet. Die SUMO-Systeme sind universell und für bereits installierte Maschinen mit wenig Fläche konzipiert. Es kommen Roboter der Hersteller Yaskawa, Epson und Kuka zum Einsatz.

Kosten Industrieroboter

Die Kosten eines Industrieroboters sind pauschal fast unmöglich zu benennen. Das Problem ist, dass Industrieroboter nie von der Stange sind und auf eine bestimmte Problemlösung zugeschnitten werden. Industrieroboter sind zwar mehr oder weniger Modular und besitzen Basiseinheiten, müssen aber oft individuell angefertigt werden und mit passender Software ausgestattet werden. Bei einigen Herstellern kostet so gut wie jede Softwareoption einen Aufpreis. Bei anderen Herstellern wiederum sind viele Funktionen des Industrieroboters Serie. Ein sechsachsiger Industrieroboter mit Traglast 10 kg, Reichweite 1200 mm und Wiederholgenauigkeit +- 0,08 mm ist grob im mittleren fünfstelligen Bereich anzusiedeln. Eventuell sind bei einigen Angeboten Installation, Erstinbetriebnahme, Testläufe, Wartung und Umrüstung nicht mit eingerechnet und müssen mit zwei Dritteln hinzugerechnet werden.

Industrieroboter gebraucht

Auf verschiedenen Online Marktplätzen/Großhändlern können zudem Industrieroboter gebraucht erworben werden: Maschinensucher, ebay, robotsale, etc. Auch KUKA bietet Industrieroboter (u.a. aus der KR Reihe) gebraucht an.

Industrieroboter mieten

Anstelle des Kaufes von neuen Industrierobotern besteht jederzeit die Möglichkeit diese zu mieten. Meist bieten die Hersteller von Industrierobotern auch die Möglichkeit zum Mieten an, wobei ganze Pakete und Mietangebote abgegeben werden. Inhalte sind:

  • Roboter (aus verschiedenen Komponenten)
  • Steuergerät & Steuerleitung
  • Programmiergerät
  • optionale Möglichkeiten wie verschiedene Greifer, Kompressoren, Testboards oder Kabel

Vorteile der Mietmöglichkeiten sind:

  1. für kurzfristige Einsätze geeignet
  2. meist Option der käuflichen Übernahme
  3. oft keine Reparaturkosten
  4. oftmals Verfügbarkeit von Updates

Industrieroboter Bausätze

Industrieroboter können auch als Bausätze (u.a. in Online-Shops wie Conrad oder Robotoshop) gekauft werden. Die Bausätze sind vom PC aus steuerbar und können entweder als Spielzeug oder für DIY-Anwendungen genutzt werden.

Industrieroboter in der Forschung

Themen in der Roboter-Forschung sind z.B.:

  • Intelligente Industrieroboter
  • Wiederverwendbare Roboterapplikationen
  • Die sichere Mensch-Roboter-Interkation bzw. Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)
  • Schnelle Variantenprogrammierung
  • Einsatz von Roboter zur motorischen Aktivierung von Menschen
  • Teleoperation von Robotern
  • AutomationML (Automation Markup Language)
  • Innovative Roboter-Programmiermethoden


Einige bekannte Forschungsinstitute:

  • Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), Robotics Innovation Center (RIC), Bremen
  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA),Stuttgart
  • Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (IPR), Karlsruher Institut für Technologie
  • ROBOTICS – Institut für Robotik und Mechatronik, Joanneum Research , Klagenfurt
  • Institut für Robotik und Mechatronik, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Oberpfaffenhofen

Einsatzbereiche und Branchen

Die Einsatzmöglichkeiten des Industrieroboters sind sehr vielfältig. Er wird in den unterschiedlichsten Industrien und Branchen wie u.a. an Werkzeugmaschinen für die Werkzeugmaschinenautomatisierung eingesetzt.

Typische Anwendungsbereiche sind:

  • Handhabung
  • Palettieren
  • Bahnschweißen
  • Punktschweißen
  • Montieren
  • Prüfen, Messen
  • Reinigen
  • Kennzeichnen, Beschriften
  • Entgraten
  • Oberflächenbehandlung
  • Verbindungstechnologien
  • Lackieren
Industrieroboter 15-Achs im Einsatz
15-Achs Roboter von Yaskawa hier als "RoboBarkeeper"

Geschichte des Industrieroboters

Unimat PUMA 560 Industrieroboter
Erster Industrieroboter Unimat PUMA 560

Der erste Industrieroboter war der Unimate. Entwickelt wurde er schon 1961 von George Devol und Joseph Engelberger, einem amerikanischen Physiker, Ingenieur und Erfinder, der heute als Vater der Robotik gilt. Der Unimate revolutionierte die industrielle Fertigung auf der ganzen Welt, seine Funktionsweise basiert auf dem von Georg Devol entwickelten und patentierten mechanischen Arm.

Ein Unimation Roboter PUMA 560, Baujahr 1978. PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly), der erste Knickarmroboter mit 6 Servo-Motor-Achsen, Compilersprache VAL, hohe Geschwindigkeit, v.a. in den Handachsen.

Fotos: induux Standort: Fraunhofer IPA, Stuttgart (Museum Meilensteine der Robotik)

Berufsbilder im Umfeld der industriellen Robotik

Im Industrieroboter-Umfeld gibt es mehre Berufe, z.B.: Mechatroniker oder Industriemechaniker. Zwar wurden viele Jobs und Arbeitsstellen durch den technologischen Wandel ersetzt, zugleich durch die hohe Anzahl und extreme Produktnachfrage auch die Arbeitsnachfrage wieder erhöht.

Arbeitssicherheit / DGUV

Für Industrieroboter gelten insbesondere folgende Normen:

  • EN ISO 10218-1
  • EN ISO 10218-2

Informationen über die Sicherheitsanforderungen finden sich auf der Homepage der DGUV Fachbereich Holz und Metall (Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V.) oder in der entsprechenden | DGUV Information. Die Inhalte sind:

  1. Einführung in Robotertypen, -anwendungen und Unfallgeschehen
  2. Rechtsgrundlagen: EU-Vorschrift für Industrieroboter, Veränderungen an Roboteranlagen, Roboteranlagen/Verkettungen
  3. Betriebsanleitung und technische Dokumentation
  4. Schutzmaßnahmen für Industrieroboter und Anlagen: Rangfolge, Schutzeinrichtungen, Berechnungsbeispiele für Sicherheitsfunktionen
  5. Kollaborierende Robotersysteme: Mindestanforderungen, Kraft- & Leistungsbegrenzung, Geschwindigkeits- & Abstandsüberwachung, Sicherheitsstopps
  6. Wartung & Instandhaltung: Technische (Schutz)Maßnahmen, Ferndiagnose, Anforderungen an Konstruktion, Prüfungen

Es finden sich in der Informationsbroschüre des DGUV für Industrieroboter auch Checklisten z.B. für Betriebsanleitungen, Benutzerinformationen oder Technische (Nachweis)Unterlagen. Daneben sind Beispiele für Einbauerklärungen, Montageanleitungen, EU-Konformitätserklärungen oder Risikobeurteilungen enthalten.

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