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Vorbemerkung

Diese DGUV Information wurde im Sachgebiet Maschinen, Anlagen, Fertigungsautomation und -gestaltung des Fachbereichs Holz und Metall der DGUV erstellt. Sie wendet sich insbesondere an die Praktiker im Betrieb. In der DGUV Information werden die wichtigsten sicherheitstechnischen Merkmale von Industrierobotern aufgezeigt. Ebenso spricht sie die wichtigsten Anforderungen aus den aktuell geltenden Rechtsquellen an und bereitet sie praxisnah auf. Sie soll einen schnellen Zugriff auf alle zu berücksichtigenden Aspekte bei Planung, Abnahme, Überwachung und Betrieb von Industrierobotern und Industrieroboteranlagen ermöglichen.

Hinsichtlich der Kommentierung von Anforderungen aus Gesetzestexten und Normen wird auf die Verbindlichkeit der Originalquellen verwiesen. Insbesondere kann es vorkommen, dass sich Anforderungen aus Rechtsvorschriften und Normen nach Drucklegung ändern. Vor Anwendung der jeweiligen Schrift sollte daher der aktuelle Stand beim Herausgeber geprüft werden.

Besonderer Dank gilt den Herren Richard Schwarz, Wieland Link und Dr. Matthias Umbreit für die Erstellung der Entwurfsfassung dieser DGUV Information.

Für weitergehende Informationen wird auf Fachliteratur bzw. auf die für Industrierobotersicherheit zutreffende Normenreihe

DIN EN ISO 10218 "Industrieroboter - Sicherheitsanforderungen" verwiesen.

Diese Schrift ersetzt die Berufsgenossenschaftliche Information "Industrieroboter" (BGI 5123) vom Juni 2008.

1 Einführung

1.1 Robotertypen

Roboterkinematik

Der mechanische Aufbau eines Industrieroboters besteht aus einer räumlichen Anordnung von Bewegungsachsen. Die Achsen 1 - 3 werden als Haupt-, die Achsen 4 - 6 als Neben- oder Handachsen bezeichnet. In Abhängigkeit von der ausführbaren Achsbewegung (translatorisch, rotatorisch) unterscheidet man verschiedene Robotertypen.

Anordnung der Hauptachsen

Roboter unterscheiden sich hauptsächlich durch die Art der Kinematik der Hauptachsen.

Unterschieden wird hier zwischen Achsen mit translatorischer Bewegung ( T) und Achsen mit rotatorischer Bewegung ( R).

Serielle Kinematiken

Serielle Kinematiken bestehen aus einer Anzahl von Armgliedern, die mit Gelenken verbunden sind. Das letzte Gelenk trägt das Werkzeug.

Abb. 1 Kinematik der Hauptachsen [A]

Abb. 2 Vertikal Knickarmroboter RRRRRR_Kinematik [A]

Abb. 3 Die gebräuchlichsten Anordnungen von Hauptachsen bei seriellen Kinematiken und die hieraus resultierenden Koordinaten [A]

In der Roboterhand sind weitere Bewegungsachsen zur Positionierung und Orientierung des Werkzeuges/Greifers angeordnet.

Vertikal-Knickarmroboter

Der gebräuchlichste Vertreter der seriellen Kinematiken ist der Knickarmroboter. Ein klassischer Knickarmroboter hat drei rotatorische Grundachsen und mindestens eine, meistens aber drei rotatorische Handachsen. Die Vorteile dieser Kinematik liegen im geringen Platzbedarf und in den universellen Einsatzmöglichkeiten (Abbildung 4).

Abb. 4 Vertikal-Knickarmroboter [A]

Durch Montage zweier Knickarmroboter auf einer gemeinsamen Säule erweitert sich die Universalität nochmals (Abbildung 5).

Abb. 5 Dual Arm Roboter [B]

Der Begriff "Scara-Roboter" steht für "Selective Compliance Assembly Robot Arm". Diese Roboter haben meist vier Achsen; die erste, zweite und vierte Achse sind rotatorisch, die dritte Achse ist translatorisch. Dieser Robotertyp ist aufgrund seiner Kinematik zu sehr schnellen Bewegungen fähig und wird vor allem für Pick-and-Place-Anwendungen eingesetzt (Abbildung 6).

Abb. 6 Scara-Roboter [A]

Portalroboter werden u. a. zur Automatisierung von Werkzeug- oder Spritzgussmaschinen verwendet. Durch die Be- und Entladung von oben wird die freie Zugänglichkeit zur Maschine für Wartungs- und Rüstarbeiten gewährleistet.

Portalroboter gibt es in vielen Varianten. Die gebräuchlichste Ausführung ist das Linienportal, das aus einer horizontalen und einer vertikalen Linearachse besteht, an die entweder direkt ein Greifer oder dazwischen noch zusätzliche rotatorische Handachsen angebaut sind.

Flächenportale haben noch eine zweite Horizontalachse. Dadurch erhält man große Arbeitsräume (Abbildung 7).

Portal- und Knickarmroboterwerden auch kombiniert. An einer horizontalen Portalachse wird seitlich oder hängend ein 6-Achs Roboter montiert. Damit erhält man auch unter räumlich begrenzten Bedingungen maximale und flexible Arbeitsräume.

Abb. 7 Portalroboter/Flächenportal [C]

Parallele Kinematiken

Die Arme des Parallelkinematik-Roboters (auch Delta-Roboter oder einfach Parallelroboter) sind auf einer gemeinsamen Grundplatte gelagert. Varianten dieser Kinematik mit 3 bis 6 Achsen sind gängig (Abbildung 8 und Abbildung 9). Er kann entweder an der Decke hängend oder auf den Boden montiert werden.

Durch die koordinierte Ansteuerung aller Motoren wird eine dreidimensionale Bewegung des Endeffektors erreicht. Werden mehr als 3 unabhängig angetriebene Arme verwendet, lässt sich das Werkzeug auch drehen und/oder kippen.