Text 21. Rund um den Roboter

Die Robotertechnik oder Robotik  gehört zu den modernen Technologiegebieten. Robotik ist eine prinzipiell neue Gestaltung des Produktionsprozesses unter Ausnutzung von Robotern, Robotersystemen und Komplexen. Das Wort „Roboter“ kommt aus dem Tschechischen. Es wurde vom Dramatiker Karel Čapek erfunden und eingeführt. In seinem Stück beschreibt K. Čapek die fiktive Firma „Rossums Universal Robots“ („RUR“) zur Herstellung von Maschinenmenschen, welche er Roboter nennt. Im Tschechischen bedeute das Wort „robota“ „schwerste Arbeit“ oder „Zwangsarbeit“. Die ersten technologischen Hilfsmaschinen und -apparate waren in ihrer Gestalt wirklich  einem Menschen ähnlich. Das waren die Roboter der 1.Generation; ohne Sensoren und wenig flexibel. Die wichtigste Anforderung an Prozesseinrichtungen ist die Erleichterung der menschlichen Arbeit. Intensive Verbreitung solcher technologischen Hilfsmittel beginnt mit der Einführung der NC-Technik. Industrieroboter der 2. Generation etwa 1975-1980) wurden zum wichtigen Rationalisierungs- und Automatisierungsmittel. Diese Rolle spielen sie auch heutzutage. Roboter haben heute viele „Berufe“. Man bringt oft Industrieroboter (IR) mit flexibler Fertigung in Verbindung. Traditionsgemäß werden IR am meisten in der Auto- und Metallindustrie eingesetzt. Heute arbeiten in Deutschland schon mehr als 30% aller Roboter in der Fahrzeugindustrie. Industrieroboter unterscheiden sich von einfachen Werkstückeinlegegeräten. Sie sind in mehreren Bewegungsachsen frei programmierbar, ausgerüstet mit Greifern oder Werkzeugen. Zu den Grundelementen eines IR kann man Plattform (Fuß), Körper, mechanischen Arm und Manipulator als Arbeitsorgan zählen. IR sind automatische Handhabungseinrichtungen mit mehreren  Freiheitsgraden, für den industriellen Einsatz konzipiert. Ablauffolge und Richtung der Bewegungsachsen sind ohne mechanischen Eingriff veränderbar. Alle Prozessaufgaben werden vollautomatisch ausgeführt. Bei einfachen Manipulatoren können vorgegebene Bewegungsabläufe nicht verändert werden. Solche Manipulatoren werden nur von Menschen ferngesteuert. Nach ISO, Internationale Organisation für Standardisierung, soll ein IR aus Mechanik (Manipulator) und Steuerung bestehen. Ein internationaler Vergleich vom Robotereinsatz zeigt, dass die Bundesrepublik mit 22400 Robotern in Europa an der Spitze steht, gefolgt von Italien, Frankreich, Großbritannien und Schweden. In Europa „arbeiten“ 67000 UR, in den USA sind 42000 davon im Einsatz. Weltweit  führt Japan mit rund 180000 Robotern. Der größte deutsche IR-Hersteller KUKA Schweißanlagen+ Roboter GmbH gehört zur Industriewerke Karlsruhe Augsburg Aktiengesellschaft (IWKA) mit Sitz Karlsruhe. Mit ihren Tochtergesellschaften in Europa und Übersee bildet KUKA innerhalb dieses Konzerns eine leistungsfähige Gruppe mit über 2000 Mitarbeitern. In Augsburg hat KUKA eine auf Roboter spezialisierte Serienproduktion errichtet. Die Firma produziert 1000 Roboter pro Jahr. Man baut sie für die verschiedensten Anwendungen mit Traglastgrenzen von 8 bis 240 kg. Außerdem stellt das Unternehmen Steuerungen und Zubehör für IR her. Der Industrieroboter ist kein billiges Arbeitsmittel: es kostet zwischen 50000 und 400000 Mark, je nach Größe und Traglast. Dem Aufbau nach unterscheidet man in der 3. IR-Generation Standroboter und Portalroboter. Jeder IR verfügt über Haupt- oder Grundachsen und Neben- oder Handachsen. Die letzteren sind in der Roboterhand vereint. Von ihnen wird das Werkzeug gedreht, geneigt oder geschwenkt. Die IR- Achsen bewegen sich translatorisch (geradlinig) oder drehend (rotatorisch). Beide Bewegungen werden je nach Anwendung kombiniert. Die meisten Roboterkonstruktionen bevorzugen rotatorische Grundachsen. Ihr einziger Nachteil besteht in einer erhöhten Anforderung an die Steuerungstechnik. Für den IR- Antrieb werden pneumatische, hydraulische und elektrische Systeme eingesetzt. Für die richtige Funktion eines Roboters ist seine Steuerung mit vielen Sensoren (Gebern) von großer Bedeutung. Heute übernehmen die IR der 3.Generation verschiedene Arbeiten. Es hat mit dem Punktschweißen begonnen, dann kamen das Bahn- und Schutzgasschweißen dazu. Auch schneiden, kleben, dichten und beschichten können moderne IR. Zahlreiche Bearbeitungsvorgänge laufen nicht flexibel oder rationell genug ab; andere gefährden den Menschen und gelten als inhuman. Auch in solchen Fällen kommen IR zu Hilfe: sie be- und entladen, palettieren und entpalettieren mit hoher Positioniergenauigkeit. Sie werden in Gießereien und Schmieden beim Gussputzen und Entgraten angewandt. Aber ein besonders großes Rationalisierungspotential haben IR bei der Montage. Als Montageroboter werden sie im Bereich der Elektroindustrie/ Elektronik zum Bestücken von Leiterplatten, zum Zusammenbau von Steckern, Tastern und kleinen Baugruppen eingesetzt. Immer mehr kommen mobile „intelligente“ Roboter zur Anwendung. In der Zukunft erwartet man Roboter auch in anderen Bereichen, z.B.   kunstoffverarbeitende Industrie, Keramik- und Glasindustrie, holzbe- und verarbeitende Industrie usw. Auch im Dienstleistungssektor möchte man verstärkt IR-Hilfe ausnutzen. In vielen Fällen konkurrieren „intelligente“ Maschinen nicht mit dem Menschen, sondern mit einer nicht mehr wirtschaftlichen, unrationellen Technologie. Einige Forscher glauben an den ständigen Robotereinsatz in Kernkraftwerken, beim Aufbau von Raumstationen, in Medizin oder Katastrophenschutz. Manches davon ist vorstellbar, wird schon verwirklicht oder könnte realisiert werden. Anders wird vielleicht für immer Utopie bleiben. Folgende Grundkriterien sind für die Entwicklung und Konstruktion von IR wichtig: Wartungsfreiheit und eine Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren, Präzision, Traglast, Betriebssicherheit, Beweglichkeit und Wiederholgenauigkeit, noch mehr Flexibilität.