Lernfeld 13 · Prüfung Teil 2

Handhabungstechnik und Robotik

Handhabungstechnik und Industrieroboter erklärt: Achsen und Bauarten, Greifer, Greifkraft, Bewegungsarten, Taktzeit und Schutz der Roboterzelle.

13 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Handhabungsgeräte bewegen Werkstücke und Werkzeuge, ohne sie zu bearbeiten: Einlegegeräte an Pressen, Portale über Werkzeugmaschinen und Industrieroboter in Schweiß- und Montagezellen. Ein Knickarmroboter hat meist sechs Drehachsen. Drei davon bringen den Greifer an jeden Punkt des Arbeitsraums, die drei Handachsen stellen seine Ausrichtung ein. Portalroboter arbeiten mit Linearachsen in einem kartesischen Raum, SCARA-Roboter sind schnell beim waagerechten Bestücken.

Der Greifer passt sich dem Teil an. Backengreifer halten kraftschlüssig über Reibung oder formschlüssig durch angepasste Backen, Sauggreifer nehmen glatte, flache Teile wie Bleche auf, Magnetgreifer nur ferromagnetische Werkstücke. Bei einem reibschlüssigen Backengreifer muss die Reibkraft beider Backen das Gewicht und die Beschleunigungskraft sicher übertragen; darum gehen Masse, Beschleunigung, Reibzahl, Anzahl der Backen und eine Sicherheit in die Berechnung ein. Formschluss braucht deutlich weniger Greifkraft.

Beim Programmieren unterscheidet man Punkt-zu-Punkt-Bewegungen (PTP), bei denen alle Achsen gleichzeitig auf schnellstem Weg zum Ziel fahren, und Linearbewegungen (LIN) auf einer geraden Bahn, etwa beim Fügen. Beim Teachen fährt der Roboter im Achs- oder Weltkoordinatensystem mit verringerter Geschwindigkeit. Der dreistufige Zustimmtaster stoppt die Bewegung, wenn du ihn loslässt oder ganz durchdrückst. Im Automatikbetrieb schützen trennende Schutzeinrichtungen mit verriegelten Türen oder Lichtgitter.

Das solltest du dir merken

Sechs Achsen braucht ein Roboter, um Lage und Ausrichtung eines Teils frei einzustellen.
PTP ist schnell, die Bahn dazwischen aber nicht festgelegt; LIN fährt eine gerade Bahn.
Der Zustimmtaster gibt nur in der Mittelstellung frei; loslassen oder durchdrücken stoppt den Roboter.
Formschlüssige Greifer brauchen weniger Greifkraft als reibschlüssige.
Die Taktzeit ist die Summe aller Bewegungs-, Greif- und Wartezeiten eines Arbeitsspiels.

Formeln

Greifkraft je Backe bei Reibschluss: $F_{G r e i f} = \frac{m \cdot ( g + a ) \cdot S}{n \cdot μ}$; $F_{G r e i f}$ in N, $m$ Masse in kg, $g$ Fallbeschleunigung, $a$ Beschleunigung nach oben in m/s², $S$ Sicherheit, $n$ Anzahl der Reibflächen, $μ$ Reibzahl
Ausbringung je Stunde: $N = \frac{3600 s/h}{T}$; $N$ Teile je Stunde, $T$ Taktzeit in s

Typische Fehler in der Prüfung

Die Beschleunigung beim Anheben vergessen und nur mit der Gewichtskraft gerechnet; der Greifer ist dann zu schwach.
Die Anzahl der Backen oder Reibflächen in der Greifkraftformel weggelassen.
PTP-Bewegung in der Nähe von Hindernissen programmiert, obwohl die Bahn dazwischen nicht vorhersehbar ist.

Tipps aus der Werkstatt

Ein Industrieroboter mit sechs Achsen kann jeden Punkt in seinem Arbeitsraum in beliebiger Orientierung erreichen. Beim Teachen im Handbetrieb gilt reduzierte Geschwindigkeit und die Zustimmtaste. Den Schutzbereich nur bei stillgesetzter Anlage betreten.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Handhabungstechnik und Robotik“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 13 (Sicherstellen der Betriebsfähigkeit automatisierter Systeme); DIN EN ISO 10218 sinngemäß. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.