Schweißtische und Manipulatoren für ein effektives Schweißen
Handhabungstechniken und Drehtische um genau schweißen zu können
Der Materialfluss in Produktionsprozessen umfasst neben Fördern und Lagern auch den Bereich der Handhabung als Teilfunktion. In der Handhabung werden Werkzeuge oder Werkstücke in eine zum Bearbeitungsvorgang oder zur Ablage erforderliche und definierte Lage gebracht. Hierfür hat sich nach der manuellen Positionierung schon frühzeitig eine technische Unterstützung entwickelt, um die Präzision und Geschwindigkeit der Prozesse deutlich zu steigern; die dafür eingesetzten Geräte werden unter dem Begriff Handhabungstechnik zusammengefasst.
Diese Handhabungsgeräte werden oftmals nach biomechanischen Vorbildern konzipiert, kennzeichnend hierfür ist unter anderem der Einsatz von Drehgelenken. Die Betrachtung der menschlichen Bewegungsabläufe und deren Umsetzung in technische Bewegungseinrichtungen mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit hat die Entwicklung der Handhabungstechnik entscheidend beeinflusst. Die Weiterentwicklung dieser Bewegungseinrichtungen verläuft sowohl in Richtung Generalisierung (kostengünstige Baukastenelemente) als auch in Richtung tiefergehender Spezialisierung (kompakteres Maschinenlayout); bestimmend ist immer die Betrachtung des Nutzwertes als Verhältnis zum Gesamtaufwand der Lösung einer Handhabungsaufgabe und folgt damit natürlich nicht zuletzt betriebswirtschaftlich erforderlichen Kostenaspekten in Produktionsprozessen.
Der Einteilung nach Bewegungsmöglichkeiten (oder Freiheitsgraden) der Bewegungseinrichtungen folgend, gibt es Geräte, die einen oder mehrere Orientierungssinne zulassen. Ein Rundschalt- oder Drehtisch zum Beispiel ermöglicht die rotatorische Bewegung eines Werkstückes um eine einzelne Achse. Ein Manipulator (lat. manus = die Hand) kann entweder von Hand (z.B. zur Kraftunterstützung) oder von einem Programm gesteuert werden (bei vielfach wiederholten Bewegungsabläufen) und bietet mehrere Orientierungssinne. Diese Geräte finden auch häufig bei schweisstechnischen Fügeprozessen Verwendung.
Rundschalt- oder Drehtische werden meistens manuell, pneumatisch, oder elektromorisch angetrieben, sind auf unterschiedlichste Lasten (je nach Werkstück) ausgelegt und komplexere Modelle können je nach Fügeaufgabe mit Spülgasanschlüssen versehen und mit Hohlwellen ausgestattet sein. Die Geräte werden zum einen als Standardmaschinen für verschiedene Anwendungen in Serie hergestellt, aber auch als Module für komplexere Anlagen als integrierte Systemlösung konzipiert. Als Effektor oder Werkstückhalterung kommen hierbei ebenfalls sehr unterschiedliche anwendungsspezifische Lösungen zum Einsatz - von der einfachen manuell bedienbaren Spannzange bis zu hochkomplexen Werkstückaufnahmen mit Positionierunterstützung.
Manipulatoren ermöglichen die Bewegung eines Werkstückes oder Werkzeugs in mehreren Orientierungssinnen und können rotatorische und translatorische Bewegungsaktionen und Kombinationen beider ausführen. Zur Erfüllung dieser Aufgaben bestehen Manipulatoren als multifunktionale Handhabungsautomaten aus einer Reihe von starren Bauteilen, die durch Schub- oder Drehgelenke miteinander verbunden sind. Sie können sowohl manuell gesteuert und mechanisch betrieben sein (Einsatz z.B. in Chemie und strahlungsgefährdeten Bereichen) als auch elektronisch gesteuert und motorisch betrieben in industriellen Produktionsprozessen (Schweissen, Lackieren, Bestücken uvam.). Bei einer Aufgabenstellung in der Werkstückführung und -positionierung ist ein Manipulator mit Greifsystemen ausgestattet, bei automatisiertem Betrieb oftmals auch mit sensorischen Systemen zur Werkstück- oder Lageerkennung und entsprechenden Positionierhilfen. Diese Greifsysteme können rein mechanisch (z.B. Backen-, Winkel-, Mehrpunktgreifer) oder über Druckdifferenzen (z.B. Saugtraversen) oder elektromagnetisch betrieben sein, je nach Aufgabe. Werden Werkzeuge als Effektoren am Manipulator eingesetzt, können neben rotierenden, abstrahlenden, messenden und pressenden auch stoffverbindende Einrichtungen, wie z.B. Schweissköpfe Einsatz finden. Hierbei sind neben der kinematischen Steuerung (meist extern) noch die Antriebs-, Versorgungs-, Positionier- und Zuführeinrichtungen an den Handhabungsgeräten unterzubringen. Beim Einsatz in in Fügeaufaben der Schweisstechnik, die eine der häufigsten industriellen Anwendungen für Manipulatoren darstellt, werden Schweisszangen und Schweissbrenner eingesetzt (z.B. im Karosseriebau).
In der Schweisstechnik finden Drehtische und Manipulatoren eine breites Anwendungsfeld in industriellen Produktionsabläufen und Handhabungsaufgaben mit einer Vielfalt von Ausführungen je nach Prozessanforderung und Handhabungsaufgabe. Sie können relativ flexibel auf die Anforderungen angepasst werden und so die Prozesseffizienz merklich steigern - richtig geplant und eingesetzt, können sie somit auch die Produktions- und Qualitätskosten erheblich beeinflussen.
