Der Arbeitsbereich eines Handhabungsgerätes bezeichnet den Bereich den das Gerät mit der Last (Schwerpunktachse der Last) erreichen kann. Der Arbeitsbereich wird durch, falls vorhanden, Schwenk-und Drehgruppen des Handhabungsgerätes eingeschränkt. Oft wird der Arbeitsbereich bewusst z.B. durch an den Achsen des Handhabungsgerätes befestigten und einstellbaren Anschlägen eingegrenzt. Man will damit in erster Linie Verletzungen von Personen an benachbarten Arbeitsplätzen aber auch Kollisionen mit vorhandenen Gebäudestrukturen oder Maschinen verhindern.

Krane mit Knickarm-Ausleger oder Schwenkarm verfügen über einen kreisförmigen Arbeitsbereich. Der Arbeitsradius gibt dabei den größtmöglichen Abstand zwischen der Schwenklager-Achse und der Last (Schwerpunkt) an. Es ist hier zu beachten, dass die Handhabung der Last leichter ist, je weiter man vom Schwenklager entfernt ist, da die Hebelverhältnisse hier optimaler sind. Grundsätzlich sollte man nicht nur aus diesem Grund den Arbeitsbereich min. 500 mm von der Säule entfernt beginnen lassen, sondern auch aus konstruktiven Gründen (Freiraum Hebegeräte, Medienversorgung u.v.m.)
Bei Parallelogramm-Manipulatoren ist der Arbeitsradius von der Hubhöhe und damit von der Länge des Lastarms abhängig, da der Arbeitsraum kugelförmig ist. In den meisten Layout-Darstellungen oder technischen Daten wird jedoch der maximale Arbeitsradius dargestellt bzw. angegeben. Hier ist Vorsicht bei der Planung geboten, denn der Arbeitsradius kann vor allem in den Hubendlagen beträchtlich verkürzt sein.

Der Arbeitsraum ergibt sich aus dem Arbeitsbereich unter Berücksichtigung der Hubhöhe. Bei Manipulatoren mit Auslegern und bei Schwenkkranen ergibt sich ein rotationssymmetrischer Arbeitsraum, bei den meisten Typen in Form eines Hohlzylinders. Bei Parallelogramm-Manipulatoren ist dieser, bedingt durch die Schwenkbewegung der Parallelogramm-Arme, kugelförmig. Hebezeuge oder Hubachse in Schienensystemen (Flächenkran) verfügen über einen quaderförmigen Arbeitsraum, der in Richtung der Längsschienen nahezu unendlich lang sein kann.

Balancer sind Manipulatoren oder Hebezeuge, welche die Gewichtskraft der Last mit einer gleich großen Hubkraft ausgleichen und sie somit in einen Schwebezustand versetzen. Man spricht daher auch von Ausgleichshebern, zum Teil ist auch von ausgewogenen Manipulatoren die Rede. Der Bediener kann die Last „schwerelos“ auf und ab führen. Durch diesen Gewichtsausgleich wird ein besonders feinfühliges Positionieren möglich. Balancer eignen sich besonders zum Fügen von Teilen, weil ein Teil an das andere angelegt werden kann, wobei lediglich die durch den Bediener eingebrachten Verschiebekräfte wirken. Die Massenträgheit der Last und der Totmassen des Gerätes muss durch die Kräfte des Bedieners überwunden werden. Es werden Druckluftbalancer, auch pneumatische Balancer genannt, und elektrische Balancer (Elektrobalancer) angeboten.

 

(frühere Bezeichnung war „Sachkundiger“)

Person, die durch ihre Berufsausbildung, ihre Berufserfahrung und ihre zeitnahe berufliche Tätigkeit über die erforderlichen Fachkenntnisse zur Prüfung der Arbeitsmittel verfügt.

Eine unwillentliche Bewegung der Last oder von Teilen eines Manipulators wird als Drift bezeichnet. Diese Bewegung entsteht durch das Moment, welches am Ende, meist durch das aufgenommene Lastgewicht, verursacht wird. Diese Bewegung birgt Gefahren in sich und ist daher zu vermeiden. Um diese Bewegung zu vermeiden setzen wir daher einstellbare Reibbremsen als Verzögerungsbremse oder Parkbremsen, Rasterungen bzw. Einstellmöglichkeiten an Drehlagern und Schienenabhängungen ein.

Eine Driftbremse ist eine Bremse die Bewegungen, die durch Lastmomente entstehen, über eine meist regulierbare Bremskraft verzögert.

Druckluftbalancer, auch pneumatische Balancer genannt, sind Balancer die mit Druckluft betrieben werden. Sie werden in Form von Manipulatoren oder Hebezeugen, wie Seilbalancern oder Zylinderbalancern angeboten. Das Herzstück eines Druckluftbalancers mit Balancer-Steuerung ist ein großvolumiger Druckregler mit Sekundär-Entlüftung. Dieser befüllt beim Anheben den Arbeitszylinder mit dem notwendigen Balancer-Druck. Die Sekundär-Entlüftung sorgt dafür, dass der Balancer-Druck auch beim Absenken konstant bleibt. Dadurch wird beim Heben und Senken ein Lauf mit etwa gleichem Wiederstand gewährleistet.
Um einen Balance-Zustand herstellen zu können, muss der Balancer-Druck exakt dem anhängenden Lastgewicht entsprechen. Dieses Lastgewicht ändert sich jedoch zwischen beladenem und leerem Hebezeug, durch unterschiedlich schwere Produkte, durch Gewichtsveränderungen während der Handhabung oder durch den Wechsel des Lastaufnahmemittels (Wechselgreifer mit unterschiedlichem Gewicht). Um diese Änderungen zu berücksichtigen, können verschiedene Balancer-Steuerungen genutzt werden.
Selbsttätige Balancer-Steuerung, auch als automatische Balancer-Steuerung bezeichnet, erkennt das Gewicht der anhängenden Last und sorgt dafür, dass der Druckregler einen dem entsprechenden Balancer-Druck herstellt. Diese Funktion kann zum Beispiel elektronisch erfolgen. Hier wird das Gewicht der Last durch eine integrierte Kraftmessung ermittelt und der Druckregler wird elektrisch angesteuert. Es gibt aber auch rein pneumatische selbsttätige Balancer-Steuerungen, wie zum Beispiel im 4Handling-Balancer oder in den 4Handling-Manipulatoren. Pneumatische Balancer mit einer selbsttätigen Balancer-Steuerung sind dann besonders sinnvoll, wenn Lasten mit verschiedenen Gewichten ausbalanciert werden sollen oder sich das Gewicht der Last während der Handhabung ändert, z.B. weil ein Behälter entleert oder befüllt wird oder an eine Baugruppe zusätzliche Teile montiert werden. Balancer mit automatischer Balancer-Steuerung sind universell einsetzbar. Allerdings sind nur wenige Hersteller in der Lage eine funktionierende bezahlbare automatische Balancer-Steuerung anzubieten.
Soll eine stets konstante Last balanciert werden, so genügt eine sogenannte Einlast-Steuerung. Die Last wird direkt an einem Druckregler eingestellt. Dieser Druckregler kann entfernt vom Bediener angebracht sein. Soll der Bediener den Balancer-Druck und somit die Hubkraft ändern können, kann ein Pilot-Druckregler als Fernbetätigung am Bediengriff des Balancers vorhanden sein. Druckluft-Balancer mit Einlast-Steuerung werden zum Beispiel eingesetzt, um ein Werkzeug in der Höhe verschieben zu können, z.B. ein Schweißgerät.
Soll eine Last mit immer gleichem Gewicht aufgenommen und abgesetzt werden können, empfiehlt sich eine Zweilast-Steuerung. Mit Hilfe eines Wegeventiles wird zwischen zwei Last-Zuständen hin und her geschaltet. Im Leerlast-Zustand ist der Balancer-Druck so eingestellt, dass der Balancer und ein ggf. vorhandenes Lastaufnahmemittel / Greifer ausgeglichen sind. So kann der Balancer Leerstrecken überwinden und das Lastaufnahmemittel bzw. der Greifer kann an die Last herangeführt werden bzw. von ihr abgenommen werden. Im Last-Zustand wird zusätzlich das Gewicht der Last ausgeglichen. Um auf gelegentliche Gewichtsänderungen reagieren zu können, kann der Druckregler für den Last-Druck als Fernbetätigung in Bedienernähe angeordnet sein. Das Umschalten zwischen den Last-Zuständen kann durch den Bediener erfolgen oder selbsttätig geschehen. Für ein selbsttätiges Umschalten kann beispielsweise der Zustand des Greifers (offen/geschlossen) ausgewertet werden. Um ein ungewolltes Umschalten zu verhindern, sind meist Last-Abfragen vorgesehen. Ein Umschalten auf Last kann dann nur erfolgen, wenn der Greifer geschlossen und die Last vorhanden ist.
Die Zweilast-Steuerung kann zu einer Mehrlast-Steuerung erweitert werden. Der Balancer-Steuerung muss dafür vom Bediener zum Beispiel per Wahlschalter die gewünschte Last vorgegeben werden. Der richtige Lastzustand kann aber auch durch geschickte Abfragen an der Last selbsttätig hergestellt werden.
Manche Druckluftbalancer verfügen über keine Balancer-Steuerung sondern eine Wegeventil-Steuerung, auch Auf-Ab-Steuerung genannt. Sie werden durch Befüllen bzw. Entleeren des Arbeitszylinders nach oben bzw. unten gefahren. Steht der Balancer in Ruhe, wirkt das Luftpolster im Arbeitsglied als Feder. Dadurch kann der Balancer mit der Last meist um einige Zentimeter von Hand nach unten oder oben geschoben werden. Das funktioniert vor allem bei geringen Lasten gut, allerdings um so schlechter, je niedriger die Hubstellung des Balancer ist, denn dann ist das Luftpolster entsprechend klein. Ein wesentlicher Nachteil liegt in der schlechten Dosierbarkeit und der teils großen Verzögerung zwischen der Betätigung der Handventile und der Hubbewegung. Für filigrane Vorgänge ist die Steuerung daher eher ungeeignet.
Eine Auf-Ab-Steuerung kann über ein Lastspeicher-Funktion verfügen. Hierbei handelt es sich um eine Balancer-Steuerung bei welcher der zum Heben nötige Druck im Hubzylinder als Eingangssignal des Druckreglers erhalten wird. Ist die Last gehoben, wird der dafür nötige Druck gespeichert. Nun kann die Last ohne Tasten und Hebel direkt von Hand geführt werden. Sollte sich das Lastgewicht während der Handhabung ändern, kann sich die Steuerung nicht daran anpassen.

Elektrobalancer, auch elektrische Balancer genannt, werde meist in Ein-Seilausführung aber auch mit Kette ausgeführt. Sie kommen als Hebezeug an einem Leichtkran-Schienensystem oder als Hubantrieb eines Seilmanipulators zum Einsatz. Als Antrieb dient in der Regel ein Servomotor, welcher über ein Getriebe eine Seilwinde antreibt.
Ein Elektrobalancer verfügt über eine elektronische Kraftmessung. Mit dieser wird die am Seil angreifende Zugkraft erfasst. Eine Änderung der Zugkraft wird in der elektronischen Steuerung des Balancers als Bedienkraft interpretiert und löst eine Änderung der Hubbewegung in der jeweiligen Richtung aus. Dabei bewirken hohe Bedienkräfte eine große Beschleunigung (bzw. Abbremsung) des Antriebs, geringere Bedienkräfte eine entsprechend kleinere. Wird keine Änderung erfasst, verfährt der Antrieb in der momentanen Geschwindigkeit weiter bzw. bleibt in Ruhe. In den Endlagen wird die Bewegung über Rampen gezielt angehalten. Zum Anheben oder Absetzen einer Last muss die Bedienung über einen speziellen Handgriff erfolgen, sonst kann die Last meist auch direkt angefasst und geführt werden.
Die wichtigsten Parameter, wie zum Beispiel für die Ansprechempfindlichkeit, die Ansprechschwelle, die Höchstwerte für Beschleunigung und Geschwindigkeit, für Rampen oder die höchste zulässige Last, können auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmt werden. Das erfolgt entweder per Schnittstelle über einen angeschlossenen Rechner oder direkt am Display des Gerätes. Zum Teil lassen sich auch bestimmte Höhen in der Steuerung hinterlegen, z.B. die oberste oder unterste Stellung.
Bei der Auswahl eines Elektrobalancers ist daher unbedingt auf die Triebwerksgruppe nach FEM 9.511 zu achten. Sie gibt die Nutzungsdauer des Elektrobalancers in Abhängigkeit vom Lastkollektiv des Einsatzes an. Während des Betriebes eines Elektrobalancers muss in regelmäßigen Abständen die bereits verbrauchte Nutzungsdauer ermittelt werden. Nach Ablauf der theoretischen Nutzungsdauer muss das Hebezeug außer Betrieb genommen oder grundlegend überholt werden, wobei z.B. Zahnräder, Wellen und Lager ersetzt werden.

Bei einem Federzug wird ein Seil per Federkraft auf eine Seiltrommel gewickelt. Die Rückzugkraft des Seiles ist einstellbar und kann als Gewichtsausgleich für Lasten genutzt werden, z.B. um einen Schrauber leichter von Hand heben zu können. Je weiter das Seil abgezogen wird, desto mehr wird die Feder gespannt und umso größer wird die Hubkraft des Federzuges.
Eine besondere Ausführung des Federzuges ist der Federbalancer. Seine Seiltrommel ist konisch geformt, mit zunehmender Spannung der Feder vergrößert sich der Hebelarm des Seiles. So wird eine gleichbleibende Rückzugkraft über den gesamten Hubweg des Federbalancers erreicht.
Sowohl Federzug als auch Federbalancer können jeweils nur ein gleichbleibendes Lastgewicht ausgleichen. Sie können sich nicht auf Änderungen des Lastgewichtes einstellen. Damit eignen sie sich nicht für Hebeaufgaben ähnlich denen eines Kranes. Für diese Aufgaben werden angetriebene Balancer angeboten, z.B. Elektrobalancer und Druckluftbalancer.

 

Beim formschlüssigen Greifen / Aufnahmen werden Konturen (Innen- oder Außenkonturen) der Last, wie z.B. Rippen eines Getriebes oder die Zylinderbohrungen eines Zylinderblocks, genutzt um eine tragende Verbindung zwischen Lastaufnahmemittel / Greifer und der Last herzustellen. Die Backen besitzen eine geeignete meist stark vereinfachte Gegenform dieser Kontur, so dass Backe und Last ineinander greifen. Auf diese Weise wird eine Bewegung zwischen Backe und Last gesperrt. Optimalerweise befinden sich die tragenden Flächen senkrecht zur Last, so werden Kräfte, welche ein Öffnen des Lastaufnahmemittels / Greifers begünstigen, vermieden. In diesem Fall wird die Haltekraft durch die Festigkeit der tragenden Konturen begrenzt. Dadurch können deutlich geringere Greifer-Schließkräfte gewählt werden als bei kraftschlüssigem Greifen. Dadurch wird meist eine wesentlich leichtere schlankere Dimensionierung des Lastaufnahmemittels / Greifers möglich. Durch formschlüssiges Greifen / Aufnehmen kann in der Regel eine höhere Sicherheit der Lastaufnahme gewährleistet werden, entsprechend sollte dem Formschluss immer der Vorzug gegeben werden. Dies ist jedoch nur bei stark eingeschränkter Formenvielfalt der Last möglich. Ein Nachteil des formschlüssigen Greifens / Aufnehmens besteht darin, dass eine exakte Positionierung zwischen Lastaufnahmemittel / Greifer und Last erfolgen muss, damit die Konturen ineinander greifen können. Dazu sind oftmals Positionierhilfen erforderlich.

(siehe auch Sicherheit)

Pneumatische Manipulatoren und Druckluftbalancer / pneumatische Balancer mit Gewichtserkennung sind in der Lage das Gewicht der Last zu erfassen und die Hubkraft daran anzupassen. Diese Steuerung wird auch als selbsttätige Balancer-Steuerung oder automatische Balancer-Steuerung bezeichnet. Eine Gewichtserkennung ist besonders sinnvoll, wenn Lasten mit unterschiedlichstem oder im Vorfeld unbekanntem Gewicht balanciert werden sollen oder wenn sich das Gewicht der Last während der Handhabung ändert. Bei den meisten Balancern erfolgt die Gewichtserkennung durch eine elektronische Kraftmessung. Der Balance-Druck wird in Abhängigkeit des Messwertes mittels eines elektropneumatischen Druckregelventils gesteuert. Es gibt aber auch rein pneumatische preisgünstigere Lösungen, wie den 4Handling-Balancer.

 

Der Begriff Handhabung im Sinne der manuellen Handhabungstechnik umfasst alle Maßnahmen um eine Last gezielt von einer Ausgangsposition bzw. Ausgangslage (Orientierung) in eine Endposition bzw. Endlage zu bringen. Dadurch wird der Materialfluss von Produkten zwischen einzelnen Prozessstellen hergestellt und die Lage des Produktes den Anforderungen der Prozesse angepasst. Das Wort Handling wurde aus dem Englischen eingedeutscht und steht synonym für Handhabung.

Ein Handhabungsmanipulator / handgeführter Manipulator ist eine kraftbetriebene Maschine, welche räumliche Bewegungen einer Last ermöglicht. Diese Bewegungen werden durch den Bediener durch direktes Führen an der Last bzw. am Lastaufnahmemittel / Greifer oder indirekt durch Steuerelemente erzeugt. Im Unterschied zu einem Kran sind gezielte Bahnbewegungen möglich, z.B. um ein Teil in eine Baugruppe einzufädeln. Der Manipulator besteht aus einem Tragwerk (oft ein Gelenkmechanismus), Elementen zum Steuern und Führen (oft als Bedienbügel) und dem Lastaufnahmemittel / Greifer. Das Lastaufnahmemittel kann über eine spezielle Kupplung oder einen Lasthaken am Tragwerk befestigt sein, so dass es ausgewechselt werden kann (loses Lastaufnahmemittel). Manipulatoren können an Decke, Boden oder Wand starr montiert oder in Kranbahnsystemen verfahrbar ausgeführt sein. Sie können aber auch über eine eigenstabile Basis (Stahlplatte) verfügen, so können sie mittels Stapler oder Hubwagen transportiert werden.
Manipulatoren sind ein wichtiges Hilfsmittel zur Gesunderhaltung der Mitarbeiter am Arbeitsplatz, vor allem als Prävention gegen Rückenleiden. Sie helfen Über- und Fehlbelastungen zu vermeiden und damit das Risiko von Schäden durch Muskel-Skelett-Belastungen zu senken.

Ein Hebezeug ist eine Maschine zum Heben und Senken von Lasten, welche in der Regel über einen Lasthaken zur Befestigung der Last bzw. eines Anschlagmittels oder Lastaufnahmemittels verfügt. Zu den meist kraftbetriebenen Hebezeugen zählen pneumatisch oder elektrisch betriebene Kettenzüge, Seilzüge, Seilwinden, Hubzylinder oder Bandzüge. Es gibt aber auch einfache handbetriebene Hebezeuge, wie Ratschenzüge, Stirnrad-Flaschenzüge, Flaschenzüge, Hand-Seilwinden und Federzüge.

Eine Hubachse, auch als starre Hubachse oder Teleskop-Hubachse bezeichnet, ist der zentrale Bestandteil eines kartesischen Manipulators und bewirkt eine starre Lastführung. Mit ihr können Lastmomente, z.B. durch eine außermittige Belastung, abgestützt werden. So wird es beispielsweise möglich, mit einer Last unter Maschinenumhausungen oder in den Innenraum eines Fahrzeuges einzutauchen. Ein typischer Anwendungsfall ist die Pkw-Sitzmontage. Hubachsen können einfach oder mehrfach teleskopierend (max. 2- fach) aufgebaut sein. Bei mehrfacher Teleskopierung verringert sich die „tote“ Länge im zusammengefahrenen Zustand, allerdings steigt mit der Anzahl der Teleskopstufen auch der maschinenbauliche Aufwand erheblich. Hubachsen bestehen aus Führungs- und Tragelementen und einem Hubantrieb. Dieser wird in der Regel elektrisch oder pneumatisch ausgeführt. Oftmals werden Standardkomponenten wie Kettenzüge, Seilzüge oder Hubzylinder zur Huberzeugung verbaut. Somit sind die gängigen Hebe-Charakteristiken und Bedienungen meist auch in Verbindung mit einer Hubachse erhältlich. Wird eine Hubachsen in einem X-Y-Schienensystemen eingesetzt, ergibt sich ein rechteckiger Arbeitsraum.

Der Kettenzug ist ein weit verbreitetes Hebezeug für die manuelle Handhabung von Lasten. Als Tragmittel dient eine spezielle Rundstahlkette. Diese wird über eine Kettennuss geführt und in einen Kettenspeicher gefördert. Um eine formschlüssige Verbindung der Kette mit der Kettennuss zu erreichen, besitzt die Nuss an ihrem Umfang Vertiefungen als Gegenform für die Kettenglieder. Die Kettennuss wird über ein Stirnradgetriebe durch einen Elektromotor, einen Druckluftmotor oder manuell angetrieben und so die Hubbewegung erzeugt. Außerdem verfügt ein Kettenzug über eine Bremse.
Am gebräuchlichsten sind elektrische Kettenzüge. Diese werden größtenteils mit zwei Hubgeschwindigkeiten, bedient über zweistufige Schalter, oder mit stufenloser Hubgeschwindigkeit angeboten. Druckluftkettenzüge verfügen in der Regel über eine stufenlose Steuerung. Ihr größter Nachteil liegt in der hohen Geräuschentwicklung durch die normalerweise verwendeten Druckluft-Lamellenmotoren.
Auf Grund des Polygoneffekts ist die Hubbewegung eines Kettenzuges nicht exakt gleichförmig, sondern sie wird von einer Schwingung mit geringer Frequenz überlagert. Dies kann zu unangenehmen Schwingungen bis hin zur Resonanz führen.
Ein wichtiger Vorteil des Kettenzuges ist die Möglichkeit sehr großer Hubwege, da die Ketten den Antrieb durchläuft. Bei größeren Hüben ist entsprechend nur ein größerer Kettenspeicher nötig. Kettenzüge werden in großen Serien hergestellt und sind daher sehr preisgünstig.
Ein wesentlicher Nachteil der gängigen Kettenzüge liegt, wie bei Elektrobalancern auch, in der Lebensdauerbegrenzung. Diese resultiert daraus, dass die Zahnräder, Wellen und Lagerungen nicht dauerfest, sondern nur für eine theoretische Nutzungsdauer dimensioniert sind. Bei der Auswahl eines Kettenzuges ist daher unbedingt auf die Triebwerksgruppe nach FEM 9.511 zu achten. Sie gibt die Nutzungsdauer des Kettenzuges in Abhängigkeit vom Lastkollektiv des Einsatzes an. Preisgünstige Kettenzüge sind meist in einer niedrigen Triebwerksgruppe eingestuft. Sie eignen sich daher eher, für geringere Belastungen (im Verhältnis zur Höchstlast gesehen) oder für einen selteneren Einsatz, wie zum Beispiel im Handwerk üblich. Soll ein Kettenzug unter Industriebedingungen fortwährend eingesetzt sein, ist eine entsprechend hohe Triebwerksgruppe notwendig. Während des Betriebes eines Kettenzuges muss in regelmäßigen Abständen die bereits verbrauchte Nutzungsdauer ermittelt werden. Nach Ablauf der theoretischen Nutzungsdauer muss das Hebezeug außer Betrieb genommen oder grundlegend überholt werden, wobei Zahnräder, Wellen und Lager ersetzt werden.

Der Knickarm-Ausleger ist eine typische Ausleger-Bauform für Manipulatoren. Er besteht aus einem Schwenklager, welches auf einer Säule, an einer Wand oder an der Decke befestigt sein kann, einem um dieses Lager beweglichen Schwenkarm und einem Knicklager mit einem daran befestigten Knickarm. Ein Knickarm-Ausleger ermöglicht einen kreisförmigen Arbeitsbereich.

Vorteile:
• Eintauchen unter Störkonturen / Umfahren von Hindernissen etc. ist bei geschickter Layout-Gestaltung möglich.
• geringere Schwenkkräfte auch nahe dem Schwenklager

Nachteile:
• deutlich preisintensiver als Schwenkkran
• kleinere Arbeitsradien / geringere Traglast möglich
• Driftneigung (Knickarme neigen dazu in eine 180°Stellung zu driften). –> Driftbremse oder Parkbremse erforderlich.

Beim kraftschlüssigen Greifen / Aufnehmen wird die Last durch die Reibkräfte zwischen den Backen und der Last gehalten. Die Reibung muss durch entsprechend hohe Schließkräfte (Spannkräfte) des Greifers / Lastaufnahmemittels erzeugt werden. Die aus diesen Kräften im Greifer / Lastaufnahmemittel entstehenden Belastungen sind oftmals deutlich größer als die durch die Last erzeugten. Damit werden sie für die Dimensionierung des Greifers / Lastaufnahmemittels zur maßgeblichen Größe. Sie erfordern meist eine wesentlich schwerere größere Dimensionierung als bei formschlüssigen Greifern / Lastaufnahmemitteln. Ein wesentlicher Nachteil kraftschlüssigen Greifens / Aufnehmens ist die starke Abhängigkeit der Reibkraft von der Oberflächenbeschaffenheit von Backe und Last. Abweichungen von den vordefinierten Zuständen können leicht zur Verringerung der Tragfähigkeit führen, z.B. wenn eine Last ölig ist oder ein Stück Stoff zwischen Backen und Last geraten ist. Ein kraftschlüssiges Greifen / Aufnehmen ist nur bei ausreichend stabilen Lasten mit geeigneten Flächen möglich.

Ein Kran ist eine Maschine mit der Lasten an einem Ort angehoben, zu einem anderen Ort gebracht und an diesem abgesetzt werden können. Die Bewegungen des Kranes werden vom Bediener gesteuert. Krane werden vor allem zum innerbetrieblichen Transport von Gütern oder Gebinden, zum Verladen von Gütern z.B. zum Be- und Entladen von Fahrzeugen und auf Baustellen im Hochbau eingesetzt. Für den Einsatz in der Produktionsumgebung werden vor allem Brückenkrane, Schwenkkrane und verschiedene Leichtkrane eingesetzt.

(Flanschausführung)

Sicherheitsvorrichtung zur Kontrolle der Geschwindigkeit der Aufwärts-/Abwärtsbewegung des Armes
Greift automatisch dann ein, wenn der Bediener den Lastgewichts¬ausgleich einschaltet oder ausschaltet. Dabei wird das plötzliche Hochschnellen des Armes verhindert, falls der Lastgewichtsausgleich eingeschaltet wurde, ohne dass vorher das zu handhabende Produkt fest eingehakt wurde, oder falls der Lastgewichtsausgleich ausgeschaltet wurde, ohne vorher das Produkt abgestellt zu haben.
Es verlangsamt die Luftzufuhr und den Luftaustritt des Ausgleichzylinders nur in den Fällen, in denen die Geschwindigkeit des Durchflusses die eingestellte Grenze überschreitet.

Rückschlagventil und Druckluftspeicher
Garantieren das Funktionieren des Manipulators im Falle einer Unterbrechung der Luftversorgung, wodurch es dem Bediener ermöglicht wird, die gerade begonnene Handhabung zu Ende zu führen. Das Rückschlagventil verhindert den Luftaustritt, der Luftspeicher garantiert eine konstante Luftreserve. Der Druckluftspeicher ist entweder in der Säule integriert oder als zusätzlicher Tank an bestimmten Stellen unserer HHM angeflanscht.

Bremsanlagen (Feststellbremen)
Außerdem besteht zudem noch die Möglichkeit alle horizontalen und vertikalen Achsen einzelner Handhabungs-Manipulator-Ausführungen mit pneum. Bremseinheiten auszurüsten. Bei einigen Modellen sind die horizontal wirkenden Bremsen im Gerätepreis enthalten.
Unter Verwendung dieser Bremssysteme kann auch die sogenannte „Todmannschlaltung“ eingesetzt werden. Dies bedeutet der Manipulator kann nur dann bewegt werden, wenn, der Bediener einen am Bediengriff angebrachten Hebel während des gesamten Arbeitsganges zieht. Mit diesem System soll verhindert werden, dass der Manipulator, weil der Bediener vergessen hat die Bremse zu betätigen, in einen Gefahrenbereich hineinfährt.
Bem.: In den Betriebsanleitungen wird auf die jeweiligen Sicherheitseinrichtungen und den Ort ihrer Anbringung/Montage am Manipulator noch einmal gesondert eingegangen!

 

Pneumatisches Bicomando mit AND-Element
Wird normalerweise an Bedienelementen angebracht und veranlasst den Bediener, zwei Taster zu drücken, um das Kommando auszuführen. Dabei müssen beide Taster nicht gleichzeitig gedrückt werden.
Außerdem werden die Taster beim Einbau tiefergelegt. Dadurch und durch ein mechanisches Schutzgehäuse wird ein versehentliches Betätigen der Bedienelemente verhindert.

Pneumatisches Sicherheits-Bicomando (Zweihand-Sicherheitsschaltung)
Wird normalerweise an den Bedienelementen für ,,Lösen“ angebracht und veranlasst den Bediener, zwei Taster gleichzeitig (mit einer max. Verspätung von 0,2 – 0,5 Sekunden) zu betätigen.

Steuerung ,,Lösen“ mit einem Taster und Sicherheitsvorrichtung ,,Nicht-Lösen“
Diese neue Vorrichtung bewirkt, daß sich im Falle des Betätigen des ,,Lösen“-Tasters durch den Bediener der Manipulator nur dann ausgleicht und das Produkt losgelassen wird, wenn es abgestellt oder am Endanschlag angekommen ist. In diesem Fall wird die Absinkgeschwindigkeit des Armes von dem oben beschriebenen ,,Anti–Hochschnell“-Vorrichtung kontrolliert.
Schließen der Greifvorrichtung bei kontinuierlichem Betätigen der Taster durch den Bediener
Diese Vorrichtung, die bis jetzt von einigen großen Firmen für spezielle Fälle verlangt wurde, befindet sich noch in der ,,Perfektionierungs-Phase“. Unter dem Gesichtspunkt der pneumatischen Logik jedoch wird das Funktionieren dieser Vorrichtung sehr erfolgreich sein.
Bei diesem Typ von Sjcherheitsvorrichtung muss der Bediener fortlaufend mit beiden Händen die Taster drücken, bis die Aufnahme des Produkts ausgeführt wird. Somit werden gefährliche Bewegungen seitens des Bedieners verhindert.

Vorgesteuertes Rückschlagventil
Verhindert bei Schlauchbruch der Aufnahmevorrichtung das Austreten der Luft aus dem Aufnahmezylinder.
Es wird entweder direkt am Zylinder angebracht oder direkt in der Nähe des Zylinders. In letzterem Falle wird es mit Sicherheitsschläuchen mit dem Zylinder verbunden.

,,Zustimmung / Anschlag zur Aufnahme bei Kontakt mit Produkt“
Besteht aus einem mechanischen Fühler (Tastrollen etc.) und ermöglicht die Aufnahme und den Lastgewichtausgleich nur dann, wenn die Aufnahmevorrichtung das Produkt berührt / in Kontakt steht.

,,Zustimmung / Anschlag für die wirklich ausgeführte Aufnahme“
Wird durch eine spezielle pneumatische Einrichtung oder durch eine mechanische Vorrichtung realisiert. Gibt die Zustimmung zur Umschaltung in den Lastgewichtskreislauf nur dann, wenn die richtige Aufnahme des Produktes gewährleistet ist.

Blockierung des Lastgewichtsausgleiches
Verhindert das Umstellen von Leer- auf Lastgewichtsausgleich, wenn die Greiferbacken am Endanschlag angekommen sind. Wird durch eine mechanische Vorrichtung realisiert.

,,Zustimmung zum Öffnen“
Verhindert das Öffnen der Greiferbacken und das Loslassen des Produktes, wenn dieses nicht vorher abgestellt wurde.
Realisiert mechanisch, durch Zylinder oder pneumatisch. Sowohl bei der mechanischen Realisierung als auch mittels Zylinder muss die Last vertikal angebracht sein, während es bei der pneumatischen Realisierung egal ist. Bei der pneumatischen Realisierung wird jedoch die Zustimmung gegeben, wenn der Ausgleichszylinder seinen Lauf beendet hat.

 

(Einsatz in der Automobilindustrie etc..)
(Säcke, Kartons, Bleche, Karosserieteile, Glasplatten, Tafeln, Gummiballen, Bildröhren)
Sicherheitsvorrichtung bei Einschalten des Lastgewichtsausgleiches
Ermöglicht durch einen Vakuumfühler / Vakuumtaster den Lastgewichtsausgleich nur dann, wenn das Produkt sicher aufgenommen wurde.
Zusätzlich kann man hier noch Vakuumsaugventil des Typ´s ISV (Rückschlagventile/ Fa. Festo) verwenden.
Fällt einer oder mehrere der Vakuumsauger aus, so besteht die Möglichkeit, daß das Vakuum auch in den anderen Saugern zusammenbricht und das angesaugte Werkstück herunterfällt.
Mit diesen Vakuumsaugventilen jedoch wird das verhindert. Ist hier ein Vakuumsauger defekt oder sitzt nicht sauber auf der angesaugten Fläche, wird ein Schwimmer durch den entstehenden Luftstrom gegen eine Dichtkante gedrückt und sperrt ab.
Durch eine kleine Düsenbohrung im Schwimmerboden strömt nur noch wenig Luft nach. Das Vakuum an den anderen Saugern wird dadurch kaum verringert (siehe Anhang).
Dies alleine ist aber in unseren Augen nicht ausreichend, denn ein defekter Sauger würde von unserem Vakuumwächter nicht erkannt werden, da das Vakuum durch den Einsatz dieser Ventile trotz dieser beschädigten Sauger aufgebaut werden würde, und der Manipulator ins Lastgewicht (Vakuumaufnahme des Bauteiles) schalten würde.
Hier kann es aber vorkommen, dass die notwendige Haltekraft aufgrund der fehlenden Saugfläche nicht ausreicht, und das Bauteil nach einiger Zeit oder aufgrund einer Kollision mit einer Störkante, abfallen könnte.
Aus diesem Grunde bietet hier nur der ein zusätzlich einzubauender Längenausgleich vom Typ:VAL für dieses Ventil die notwendige Sicherheit. Hier wird mittels einer einfachen mechanischen Einrichtung ein Kontakt zwischen anzusaugendem Bauteil und Sauger im Sinne einer Produkterkennung geschlossen.
Erst wenn dieser Kontakt hergestellt ist, schaltet der Manipulator in den Lastgewichtkreislauf und nimmt dann das Bauteil sicher auf. Wenn jetzt ein Sauger während der Handhabung der Bauteile mittels Vakuum ausfallen würde, wird der Vakuumkreislauf erhalten bleiben, da die Rückschlagventile diesen wie o.e. absichern.
Es kann in der Praxis nicht davon ausgegangen werden, daß gleichzeitig mehrere Vakuumsauger ohne Fremdeinwirkung ausfallen, so daß die in die notwendige Saugfläche eingerechnete Sicherheit (min. notwendige Haltekraft) ausreichend ist, um den Arbeitsablauf ohne Gefahr für das Bauteil und den Bediener zu Ende zu bringen.

„Anti-Fall“-Vorrichtung bei Druckluftausfall (Zusätzliche Ansteuerung von akustischen oder optischen Warneinrichtungen möglich)
Greift automatisch bei Druckluftausfall ein, wodurch der Bediener die aufgenommene Last aufgrund dieser Steuerung dazu gebracht wird das Bauteil langsam und kontrolliert abzustellen.
Das Eingreifen dieser Vorrichtung bewirkt ein schrittweises Um¬schalten vom Lastgewicht auf das Leergewicht und somit ein fortlaufendes Absenken des Manipulatorarms.
Die Absenkgeschwindigkeit wird abhängig von der Oberfläche des Produktes eingestellt: Auf glatter Oberfläche: langsames Absenken, auf rauer Oberfläche: schnelleres Absenken)

Vorrichtung des ,,kontrollierten Lösens“
Wird angewendet, um das Hochschnellen des Armes beim Absetzen des Produkts zu verhindern, das schwerer als 50 / 60 kg ist. Es steuert den Leergewichtsausgleich des Manipulators und gleichzeitig das schrittweise Öffnen des am Saugkreis angebrachten Ventils.
„Anti-Fallvorrichtung im Falle falscher Bedienung durch den Arbeiter

Diese Vorrichtung wird nur wenn wirklich notwendig eingebaut, da sie die Steuerung des Lösens der Vorrichtung verzögert / verlangsamt.
Wirklich notwendig ist diese Vorrichtung dann, wenn das zu handhabende Produkt teuer, leicht zerbrechlich oder sehr starr (Metall- oder Holzplatten) ist, und deshalb ein Herunterfallen des Produkts gefährlich oder schädigend sein kann.
Zwei Saugkreissysteme in diagonal oder schwarz-weiß-Aufteilung

Des Weiteren ist es möglich einen zweiten Saugkreis zu installieren unter Verwendung zusätzlicher Vakuumsauger, wobei jeder Saugkreis in der Lage ist, das Bauteil sicher zu halten.
Das Bestreben der Manipulatoren- bzw. Hebetechnik ist es leichte und ergonomische Geräte zu bauen, damit die Massenträgheitsmomente (horizontalen Ebene) so gering wie möglich gehalten werden können, so dass aus diesen Gründen weitestgehend in unseren Manipulatoren die wie unter den Pkt. B1-3 beschriebene Vakuum-Technik eingebaut wird, da diese den gleichen Sicherheitsstandard darstellt.

 

Ein mechanischer Greifer / Lastaufnahmemittel ist ein Greifer / Lastaufnahmemittel dessen Funktionen durch Umformung von Bedienkräften und / oder Gewichtskräften bzw. den entgegenwirkenden Hubkräften bewirkt werden.

Vorteile:
• keine Medienführung / Druckluftanschluss erforderlich
• kleinerer Bauraum möglich

Nachteile:
• zusätzliche Steuerfunktionen / Verriegelungen meist aufwändiger zu realisieren / nachträglich schwer realisierbar
• zusätzliche Steuerfunktionen führen schnell zu komplexen und damit oft weniger zuverlässigen Mechanismen (mehr Bauteile –> höhere Ausfallwahrscheinlichkeit)
• z.T. höherer Konstruktionsaufwand –> höhere Kosten bei Sonderlösung
• je nach Konstruktion kraftaufwändigere Bedienung

Weiterentwicklung des Manipulators im Hinblick auf das Konzept Industrie 4.0. Dieses System kann manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch z.B. für Pick Place Aufgaben oder als Roboterassistenzsystem vor Ort eingesetzt werden. Integriert sind leichtbauende Antriebe für die horizontalen und vertikalen Bewegungsachsen, sowie Sensortechniken die es ermöglichen Werker und teilautomatisierte Handhabungsgeräte in einem kooperativen Arbeitsumfeld interagieren zu lassen umso die Schaffung neuartiger rationeller und ergonomischer Arbeitsprozesse zu ermöglichen. Der Mechapulator ist einfach, modular und reparaturfreundlich aufgebaut.

Wenn Arbeitsplätze umgestaltet werden sollen, löst dies bei vielen Mitarbeitern Verunsicherung und Skepsis aus. Schließlich sollen sie gewohnte Arbeitsabläufe aufgeben und sich neuen Anforderungen stellen.
Die Akzeptanz der Mitarbeiter für eine bestimmte Arbeitserleichterung entscheidet oftmals darüber, ob die einmal angeschaffte Handhabungstechnik genutzt wird und so zur Zeiteinsparung, zur Gesunderhaltung der Mitarbeiter, zur Qualitätssteigerung und zur Verbesserung der Mitarbeitermotivation beitragen kann oder nicht. Wird ein Werker zur Arbeit mit einer Handhabungsanlage gezwungen, die er grundsätzlich abgelehnt, wird man eher nachteilige Effekte feststellen müssen. Statt Verbesserungen zu erreichen, werden sich nur neue Probleme auftun, egal wie ergonomisch die Konstruktion sein mag.
Daher unser Rat: Binden Sie die wortführenden und betroffenen Mitarbeiter immer in Form z.B. eines Workshops bereits in der Planungsphase ein
Die Mitarbeiter können zum Beispiel zuerst gezielt nach Verbesserungsvorschlägen an der jeweiligen Arbeitsstation befragt werden. Dann sollten den Mitarbeitern die Ziele offengelegt werden, welche mit einer neuen Handhabungsanlage erreicht werden sollen. Die dabei auftretenden Überschneidungen stellen wichtige gemeinsame Argumente für die geplante Veränderung dar. Die Mitarbeiter sollten dabei helfen konkrete Anforderungen an eine Handhabungslösung zusammenzutragen. Oft haben sie konkrete Vorstellungen, wie eine Lösung aussehen sollte. Diese sollte man mit Interesse aufnehmen, das vermittelt zum einen dem Mitarbeiter Wertschätzung und führt zum anderen zu wichtigen Kriterien für die spätere Auswahl und Bewertung möglicher Lösungskonzepte.

Lose Lastaufnahmemittel sind Einrichtungen, welche leicht auswechselbar am Tragmittel oder direkt am Kran / Manipulator befestigt werden können, um Lasten aufzunehmen. Sie gelten als Maschine im Sinne der Maschinenrichtlinie. Die Verbindung zwischen Lastaufnahmemittel und Kran / Manipulator wird durch einen Lasthaken oder eine Schnellwechselkupplung hergestellt. Im Gegensatz zum Greifer sind Lastaufnahmemittel nicht fester Bestandteil des Kranes / Manipulators. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden die Begriffe Greifer und Lastaufnahmemittel jedoch oftmals synonym verwendet.
Die Aufnahme der Last kann mechanisch durch Formschluss (z.B. beim C-Haken oder der Krangabel), durch Kraftschluss (z.B. Zange) oder in einem Gefäß (z.B. einer Pfanne oder einem Kübel) erfolgen. Erfolgen alle Bewegungen manuell durch den Bediener oder werden sie durch Umformung einer Hubbewegung erzeugt, spricht man von einem mechanischen Lastaufnahmemittel. Lastaufnahmemittel denen eine Hilfsenergie zugeführt werden muss, werden in pneumatische, elektromechanische und hydraulische Lastaufnahmemittel unterschieden. Die Last kann aber auch mittels Saugkraft (Vakuumsauger) oder Magnetkraft (Elektromagnete, Permanentmagnete, Elektro-Permanentmagnete) gehalten werden.
Auch Traversen, Hebeklemmen, Ladegabeln, Lasthebemagnete und Coilhaken werden zu den Lastaufnahmemitteln gezählt.

Hilfsmittel zur Planung ergonomischer Arbeitsplätze bzw. objektiver vorhandener Arbeitsbelastung
Hrsg.: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin u. dem Länderausschuss für Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik 2001

Unter den Begriffen Kransysteme, Schienensysteme, Hängebahnsysteme, Leichtkransysteme oder Kleinkransysteme bieten die verschiedensten Hersteller Baukastenlösungen zur Erstellung von Flächenkranen und Hängekrananlagen an. In den Baukästen finden sich unter anderem Kranprofile und Verstärkungsprofile in verschiedenen Größen, Kranfahrwerke, pneumatische und elektrische Fahrantriebe, Bremsen, Energiezuführungen, Katzrahmen, Bahnaufhängungen, Puffer und Dämpfer und entsprechende Hebezeuge.
Früher herrschten Kransysteme mit gewalzten Stahlschienen vor, mittlerweile setzen sich aber Schienensysteme aus stranggepresstem Aluminium durch. Diese sind zwar etwas kostspieliger, ermöglichen dafür aber ein deutlich kraftsparenderes Verschieben. Durch die ermüdungsärmere Bedienung steigt die Produktivität und die geringere Losbrechkaft ermöglicht ein präziseres Positionieren.

Parallelogramm-Manipulatoren ermöglichen einen Arbeitsbereich in Form eines Hohlkugel-Segmentes. Meist ist der Schwenkarm, seltener der Knickarm, als Parallelogramm-Mechanismus ausgebildet. Der Antrieb erfolgt normalerweise durch einen pneumatischen Leichtlaufzylinder mit Teflon-Dichtungen oder einen Rollenmembran-Zylinder. Die Steuerung ist meist als Balancer-Steuerung ausgeführt oder als Wegeventil-Steuerung mit Tastern oder Hebeln für Auf und Ab. Das Parallelogramm-Gestänge (Zug- oder Druckstangen) gewährleistet die parallele Ausrichtung der angrenzenden Drehlager-Achsen zueinander über den gesamten Hubbereich. Parallelogramm-Manipulatoren ermöglichen normalerweise die Abstützung von Lastmomenten im Sinne einer starren Lastführung. Bei der Planung des Arbeitsbereiches ist besonderer Augenmerk auf das Verhältnis von Hubhöhe zum Arbeitsradius zu legen.

(ähnlich einer PKW- Handbremse)

Eine Parkbremse ist eine pneumatische Friktionsbremse, welche einen Manipulator während einer Betriebsunterbrechung in der Parkposition hält und ein unkontrolliertes Driften verhindert. Besonders vorteilhaft sind Bremsen, welche z.B. durch einen Hebel am Bedienbügel gelöst werden und die selbsttätig wirksam werden sobald sich die Hand vom Hebel löst. Ihre Betätigung kann nicht vergessen werden. Somit ist einem Driften wirksam entgegengewirkt und es kann auf eine Driftbremse verzichtet werden.
Parkbremsen werden vom Bediener oft intuitiv dafür genutzt, das Gerät anzuhalten. Dieser Belastung halten jedoch nicht alle gängigen Bauformen dauerhaft stand. Die Folge ist ein frühzeitiger Verschleiß der Reibbeläge. Manche Hersteller schließen deshalb diese Verwendung aus.

Eine pendelnde oder auch schlaffe Lastführung ist die Eigenschaft von Manipulatoren keine Momente abstützen zu können, welche zum Beispiel durch außermittige Belastungen entstehen. Als Hebezeug dient in der Regel ein Seilzug oder Kettenzug. An diesen Geräten wird die Last bzw. das Lastaufnahmemittel häufig per Lasthaken befestigt. Die Last bzw. Last und Lastaufnahmemittel hängt sich in Schwerpunktlage aus, d.h. der Schwerpunkt befindet sich zwangsläufig in der Achse des Lasthakens (bzw. der Kette / des Seiles). Um dies zu korrigieren, können gezielt Gegengewichte oder Handhebel zum Einsatz kommen.
Ein wesentlicher Vorteil der pendelnden Lastführung besteht darin, dass bei eventuellen Kollisionen die Belastungen für das Hebezeug / den Manipulator den Greifer / das Lastaufnahmemittel und das Produkt deutlich geringer sind als bei starrer Lastführung, denn der Greifer kann durch Kippen der Belastung ausweichen.

Ein pneumatischer Greifer bzw. ein pneumatisches Lastaufnahmemittel wird mittels pneumatischer Energie geöffnet und geschlossen. Es können weitere pneumatische oder mechanische Funktionen vorhanden sein (Drehen, Kippen, …).

Vorteile:
• Die Last kann mit einer genau vordefinierten Kraft gespannt werden. Das ist bei empfindlichen Produkten wichtig, um Schäden zu vermeiden. Außerdem ist bei kraftschlüssigen pneumatischen Greifern / Lastaufnahmemitteln die Haltekraft besser beeinflussbar. Sie unterliegt dann im Wesentlichen nur noch den Schwankungen des Reibwertes.
• Es können leicht Steuerungsfunktionen, wie Verriegelungen gegen unbeabsichtigtes Lösen, Produkterkennung, Zustands-Signale z.B. für selbsttätige Umschaltung von Leer- auf Last-Zustand eines Balancers (z.B. bei Zweilast-Steuerung nötig) integriert werden, auch nachträglich.

Nachteile:
• Zusätzliche Kosten durch Pneumatik-Steuerung, Medienführung, Druckluft-Anschluss
• Druckluft nicht immer überall verfügbar
• deutlich mehr Bauraum erforderlich (Bedienbügel, P-Steuerung, …)

alter Begriff – siehe „Befähigte Person“.

Vakuum-Schlauchheber, teils auch Hubschlauch genannt, eignen sich für schnelle und häufige Hebevorgänge. Sie ermöglichen eine pendelnde Lastführung. Das Handhabungssystem besteht aus einem Vakuum-Erzeuger, der Hubeinheit, der Bedieneinheit und dem Vakuumgreifer / Vakuumsauger.
Als Vakuum-Erzeuger dient diesem Vakuumhebegerät meist ein elektrisches Vakuum-Gebläse, welches in der Regel als Seitenkanal-Verdichter (Vakuumpumpe) ausgeführt ist. Das Vakuum-Gebläse ist während der gesamten Handhabung in Betrieb. Bei manchen höherwertigen Ausstattungen lässt er sich bei Arbeitsunterbrechungen ausschalten um Energie zu „sparen“. Das Gebläse fördert fortwährend die Luft aus dem Hubschlauch und dem Vakuumsauger und erzeugt dadurch einen Unterdruck. Wird der Vakuumsauger auf die Last gesetzt, wird das System zur Umgebung abgedichtet und es kann sich ein stärkerer Unterdruck ausbilden. Dieser Unterdruck sorgt dafür, dass die Last am Vakuumgreifer haftet und sich der Hubschlauch zusammenzieht. Dadurch wird die Last gehoben. Die Größe der Hubkraft wird dabei durch den Durchmesser des Hubschlauches bestimmt. Durch die Verwendung spezieller Drosselventile kann die Geschwindigkeit des Hebens variiert werden. Zum Senken der Last wird der Hubschlauch belüftet. Dadurch verringert sich der Unterdruck und die Last wird gesenkt. Das Belüften erfolgt meist per Tastendruck oder durch Betätigen eines Handhebels. Der Bediener hat dabei keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Bewegung. Ist eine feinfühlige und zielgenaue Handhabung erforderlich, kann auf Bedienelemente mit variabler Drosselwirkung zurückgegriffen werden. Diese werden beispielsweise als Motorrad-Griffe ausgeführt, je nachdem wie schnell oder langsam gehoben werden soll, kann dieser weiter oder weniger weit geöffnet werden. Ein richtiges Balancieren ist mit dieser Hebehilfe jedoch nicht möglich.
Ein wesentlicher Nachteil des Schlauchhebers liegt in seiner geringen Energieeffizienz. Anders als bei anderen Hebehilfen und Hebezeugen wird auch im Stillstand Energie „verbraucht“, denn die Vakuumerzeugung muss kontinuierlich arbeiten, auch wenn kein Hub ausgeführt wird. Außerdem ist das Geräuschniveau dieser Handhabungssysteme hoch. Der Einsatz eines Schlauchhebers macht vor allem Sinn, wenn auf Grund der Porosität der Last ein Vakuum-Gebläse notwendig wird, denn dann kann auf einen zusätzlichen Hubantrieb verzichtet werden. Alternativ zum Vakuum-Hubschlauch kann ein 4Handling-Balancer mit Vakuumgreifer eingesetzt werden. Der Hub folgt hier ohne Kraftanstrengung in stufenloser Geschwindigkeit den Händen des Bedieners. Dadurch wird ein deutlich zielgenaueres Heben und sogar einen Schwebezustand der Last erreicht. Die Last kann in gleichbleibender Höhe transportiert werden, ohne dass der Bediener Korrekturen vornehmen müsste. Durch die hohen Griffstangen an den Seiten des 4Handling-Balancers wird ein Bücken selbst bei größeren Höhenunterschieden unnötig. So wird ein rückenschonendes Handling erreicht. Die Bedienung des 4Handling-Balancers ist besonders intuitiv und dadurch schnell verinnerlicht. Der Vakuumgreifer am 4Handling-Balancer wird automatisch aktiviert, wenn er auf die Last aufgesetzt wird. Beim Absetzen der Last gibt der Vakuumgreifer sie automatisch wieder frei.

 

Ein Schwenkkran ist ein Kran bestehend aus einem Schwenklager, welches entweder auf einer Säule (Säulenschwenkkran), einer Wand (Wandschwenkkran) oder der Decke (Deckenschwenkkran) befestigt ist, einem als Schiene ausgebildeten Ausleger und einer daran entlang verfahrbaren Laufkatze mit Hebezeug (Kettenzug, Seilzug, Schlauchheber…) sowie einer Bedieneinheit. Er kann weiter über einen Schwenkantrieb, einen Fahrantrieb, etc. verfügen. Der Ausleger besteht in der Regel aus einem Schienenprofil ausgesteift durch eine oder mehrere Streben. Außerdem werden niedrig bauende Schwenkkräne angeboten, bei denen der Ausleger meist aus einem Doppel-T-Träger besteht. Es sind Traglasten bis 2,0t und Arbeitsradien bis 8,0m üblich. Die Bedieneinheit kann auch als Fernbedienung vorhanden sein. Für schnelle und häufige Handhabungen bei geringen Traglasten sind Ausleger-Schienen aus Aluminium besonders zu empfehlen. Durch die geringere Auslegermasse werden die Bedienkräfte beim Schwenken deutlich geringer und der Bediener erhält exaktere Kontrolle über die Last. Niedrig bauende Schwenkkrane mit I-Träger aus Stahl sind in der Regel am schwerfälligsten.
 
Vorteile:
• preiswerte universelle Standardlösung, z.T. ab Lager lieferbar
• große Arbeitsradien bei hoher Traglast möglich
 
Nachteile:
• hohe Bedienkräfte bei Schwenkbewegungen nahe dem Schwenklager erforderlich -> Layout so gestalten, dass möglichst weit außen gearbeitet wird!

Der Schwenkbereich bezeichnet den Winkel der mit einem Ausleger horizontal bestrichen werden kann. Bei Säulenschwenkkränen sind Winkel von bis zu 270° üblich. Je nach Bauweise ist aber auch ein endloses Schwenken möglich. Um ein Hineinragen des Auslegers in Fahrwege oder andere Arbeitsbereiche und Kollisionen mit Gebäude- oder Maschinenkonturen zu vermeiden, sind meist optional einstellbare Anschläge zur Begrenzung des Schwenkbereiches erhältlich.

Für exakte Positioniervorgänge einer Last mit Hilfe eines Manipulators müssen Toleranzen oft durch zusätzliche gezielte Freiheitsgrade ausgeglichen werden, welche Bewegungen gegenüber einem Einweiser oder einer anderen starren Positionierung ermöglichen. Das wird durch eine sogenannte Schwimmung erreicht. Eine Schwimmung besteht aus einem oder mehreren Lagern oder Führungen, welche den Freiheitsgrad erzeugen, aus Anschlägen zur Begrenzung der Bewegung und meist einer Rückstellung. Diese Rückstellung kann beispielsweise durch Federn erfolgen. Eine spezielle Form der Rückstellung ist die Zentrierung. Durch sie wird ein Freiheitsgrad in die Mittellage zurück gestellt, wenn beim Positionieren Abweichungen von der Nulllage in mehreren Richtungen zu erwarten sind.

 

Beim Seilbalancer handelt es sich um einen Balancer, bei welchem ein oder mehrere Drahtseile als Tragmittel verwendet werden. Je nach Antrieb unterscheidet man sie in Druckluftbalancer und Elektrobalancer. Es gibt im Wesentlichen zwei Ausführungen: Die als separate Hebezeuge angebotenen Seilbalancer sind meist als Seilzug aufgebaut. Hier versetzt ein Motor über ein Getriebe oder ein Zylinder über eine Kugelgewindespindel eine Seiltrommel in Drehung und wickelt so das Seil auf dem Umfang der Trommel auf und ab. Es gibt aber auch Seilbalancer, bei denen die Bewegung linear z.B. durch einen Zylinder erzeugt und durch einen Flaschenzug übersetzt wird. Durch die häufige Umlenkung des Drahtseils im Flaschenzug ist allerdings der Seil-Verschleiß besonders groß. Derartige Seilbalancer werden z.B. in Knickarm-Manipulatoren integriert, wobei der Flaschenzug und der Zylinder entlang eines Auslegerarmes verbaut sind.
Wesentliche Nachteile des Seilbalancers: Wird ein Seilbalancer ohne Last oder mit nur geringer Last verschoben und soll dabei z.B. eine Kranbrücke oder ein schwerer Ausleger mitgezogen werden, so wird z.T. nur das Seil herausgezogen, der Balancer bewegt sich aber erst spät oder gar nicht. Außerdem reagieren die Drahtseile empfindlich auf Verdrehung. Als Verbindung zum Greifer sollte deshalb ein leicht drehbarer Wirbel (Endlosdreheinheit) verwendet werden.

Der Seilzug, zum Teil auch als Seilwinde bezeichnet, ist vor allem in der Krantechnik verbreitet. Es gibt aber auch Seilzüge, die speziell als Hebezeug für die manuelle Handhabung von geringeren Lasten angeboten werden. Diese Seilzüge sind meist Seilbalancer.
Als Tragmittel des Seilzuges dient ein spezielles Drahtseil, das auf den Umfang einer Seiltrommel aufgewickelt wird. Diese Trommel ist bei den in der manuellen Handhabungstechnik üblichen Größen als einrillige Seiltrommel ausgeführt, auf welche das Drahtseil spiralförmig geordnet in einer Lage aufgewickelt wird. Die Seiltrommel wird in der Regel über ein Getriebe durch einen elektrischen Motor oder einen Druckluftmotor angetrieben.

(Handhabungsgeräte)
Zur Information in Kurzform einige Erläuterungen zu den Sicherheitseinrichtungen unserer Handhabungsmanipulatoren.
In Bezug auf die verschiedenen Einsatzorte unser Manipulatoren (Ex-geschützte Arbeitsplätze, Reinraumbedingen etc.) und auch auf die besonderen Kundenforderung eingehend, stellen die nachfolgend aufgeführten Bauteile und Schaltungen nur einen Überblick dar.
Unsere Handhabungs-Manipulatoren werden bereits seit einigen Jahren mit bestimmten, je nach Manipulator-Typ ausgelegten Sicherheitssystemen ausgerüstet.
Nach vielfacher Erfahrung in der Planung, dem Bau und Gebrauch hat sich nunmehr die Serienausstattung mit diesen Systemen als notwendig und grundlegend erwiesen.
Ziel dabei ist es, dem Kunden im Rahmen der Funktionalität leistungsfähige Manipulatoren zu liefern, die all den Sicherheitsnormen entsprechen, denen heutzutage alle industriellen Unternehmen unterliegen, um den Arbeitern die größtmögliche Sicherheit am Arbeitsplatz zu gewährleisten.
Die Auswahl unter diesen Sicherheitssystemen erfolgt durch uns unter Berücksichtigung der Art des Gerätes, des zu handhabenden Produkts und der speziellen Bedürfnisse des Kunden.
Aufgrund der Eigenheiten dieser Vorrichtungen und ihrer unterschiedlichen Typologie müssen wir unbedingt wissen, was die wirklichen Be¬dürfnisse des Kunden sind.
Dabei muß man immer berücksichtigen, daß solche Sicherheitssysteme die Funktionalität, Wendigkeit, Funktions¬fähigkeit und Einfachheit der Aufnahmevorrichtung beeinträchtigt.
Deshalb nachfolgend eine kurze technische Beschreibung der Sicherheits¬systeme, die speziell in den Manipulatoren der Automobilindustrie verbaut werden. Darüber hinaus können je nach Kundenwunsch zusätzliche Sicherheitseinrichtungen eingebaut werden.

 

Manipulatoren werden oftmals als Sondermaschinen an spezielle Einsatzbedingungen angepasst, z.B. in der Automobilindustrie. Dadurch wird eine hohe Ergonomie erreicht, werden Fehlerrisiken ausgeschaltet und möglichst flüssige reproduzierbare Arbeitsabläufe geschaffen. Durch diese Spezialisierung wird die Flexibilität des Gerätes jedoch stark eingeschränkt. Beispiel: Bei der Montage von Heckklappen an Fahrzeugkarosserien werden Manipulatoren mit speziellen Greifer eingesetzt. Diese verfügen über Aufnahmekonturen um die Teile passgenau aufzunehmen. Über Voreinweiser und Einweiser wird die Position beim Aufnehmen aus der Bereitstellung und bei der Montage am Fahrzeug exakt definiert. Gezielte „schwimmende“ Freiheitsgrade ermöglichen einen Ausgleich von Toleranzen der Teile und der Karosserie. Bei einem Produktwechsel wird der Manipulator jedoch in der Regel unbrauchbar und um auf einen Ausfall des Gerätes vorbereitet zu sein, müssen meist als Notstrategie ebenso spezialisierte Geräte, wenn auch in vereinfachter Form, bereit gehalten werden, so genannte Backup-Geräte.

 

Als starre Lastführung wird die Eigenschaft von Manipulatoren bezeichnet, zusätzlich zur Last Momente abstützen zu können, welche zum Beispiel durch außermittige Belastungen entstehen. Eine starre Lastführung ist meist sinnvoll, wenn:
• ein Aushängen der Last in Schwerpunktlage nicht erwünscht ist.
• Lasten mit unterschiedlichsten Schwerpunktlagen aufgenommen werden sollen.
• sich die Last unter einem Hindernis befindet.
• ein besonders exaktes reproduzierbares Handling gefordert ist.
• Bedienkräfte weit außerhalb des Last-Schwerpunktes eingebracht werden (auskragende Bedienbügel für große Produkte).

Ein wesentlicher Nachteil der starren Lastführung besteht darin, dass bei eventuellen Kollisionen die Belastungen für das Hebezeug / den Manipulator den Greifer / das Lastaufnahmemittel und das Produkt deutlich höher sind, als bei pendelnder Lastführung, denn der Greifer kann der Belastung nicht durch Kippen ausweichen. Entsprechend umsichtig sollte die Bedienung solcher Geräte erfolgen. Starre Lastführung ist üblich bei: Teleskop-Hubachsen; Parallelogramm-Manipulatoren; Knickarm-Manipulatoren mit Hubachse; Pantograph-Manipulatoren / Scheren-Manipulatoren.

 

(Bereich, der mit der aufgenommenen Last nicht erreicht wird)

Manipulatoren mit Knickarmausleger verfügen über einen kreisförmigen Arbeitsbereich. Je nach Konstruktion des Manipulators verfügen die meisten Geräte auch über einen Totradius. Der Totradius gibt den kleinstmöglichen Abstand zwischen der Schwenklager-Achse und Last (Schwerpunkt) an und beschreibt so einen kreisförmigen Bereich, der mit der Last nicht erreicht werden kann.

Die Tragfähigkeit ist die höchstzulässige Lastmasse, mit welcher ein Anschlagmittel, ein Hebezeug, ein Kran, ein Manipulator oder ein Lastaufnahmemittel unter Berücksichtigung seiner bestimmungsgemäßen Verwendung (Art und Beschaffenheit der Last, Umgebungsbedingungen etc.) belastet werden darf. Dabei bleiben dynamische Kräfte, wie zum Beispiel Beschleunigungskräfte unberücksichtigt. Die Traglast-Beschriftung muss dauerhaft und deutlich sichtbar angebracht sein. Die Begriffe Tragfähigkeit und Traglast werden synonym verwendet. Zum Teil findet man auch die Abkürzung WLL für Working Load Limit.
Bei in Reihe hintereinander angeordneten Hebeeinrichtungen ist die Einhaltung jeder Traglast für sich zu überprüfen. Dabei ergibt sich die Lastmasse jeweils aus der Eigenlast aller folgenden Hebeeinrichtungen und der aufzunehmenden Last.
Beispiel: Ein Manipulator mit einer Traglast von 400kg ist mit einem Lastaufnahmemittel mit einer Traglast von 500kg und einem Eigengewicht von 100kg ausgerüstet. Die aufzunehmende Last darf dann 300kg nicht übersteigen.
Die Lastmasse ist den Konstruktionsunterlagen, Frachtpapieren o.ä. zu entnehmen. Im Zweifelsfall muss sie durch Berechnung oder Wiegen ermittelt werden. Sie darf niemals nur geschätzt werden!
Bei Anschlagmitteln kann je nach Anschlagart außerdem noch ein Anschlagfaktor zu beachten sein, um den die Traglast zu vermindern ist. Bei außermittigem Schwerpunkt der Last ist die Lage des Schwerpunktes bei der Auswahl von Länge und Traglast der Anschlagmittel zu berücksichtigen. Der Kranhaken muss sich immer mittig über dem Schwerpunkt befinden. Andernfalls kann es beim Anheben zu starkem Pendeln kommen, verbunden mit den entsprechenden Gefahren. Beispiel: Bei einer Anordnung wie in der folgenden Abbildung verteilt sich die Last nicht zu gleichen Teilen auf die beiden Haken, sondern der rechte trägt den Großteil der Last. Die tatsächlich an den beiden Anschlagösen wirkende Last kann mittels einer Auflagerberechnung ermittelt werden.

 

(weitere Hinweise zu Verordnungen, Gesetze etc. finden Sie auf: www.4handling.de)
 
Krane, handgeführte Manipulatoren und Lastaufnahmemittel sind gemäß DGUV Vorschrift 52 (bisher: BGV D 6) §25f bzw. DGUV 100-500 (alte Bezeichnung: BGR 500) Kapitel 2.8 „Betreiben von Lastaufnahmemitteln im Hebezeugbetrieb“ mindestens vor der ersten Inbetriebnahme sowie jährlich und nach besonderen Vorkommnissen wie z.B. Schadensfällen durch eine befähigte Person (früher Sachkundiger) gemäß Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 1203 „Befähigte Personen“ der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin BAuA zu prüfen. Die wiederkehrenden Prüfungen sind zu dokumentieren. Bei erfolgreicher Prüfung wird das Gerät mit einer Plakette gekennzeichnet.

Bei Vakuum-Lastaufnahmemitteln, auch Vakuumheber genannt, erfolgt die Verbindung zur Last mit Hilfe von Unterdruck. Dieser Unterdruck wird mittels Vakuum-Gebläse oder Vakuum-Ejektoren zwischen Vakuumsaugern oder Vakuum-Flächengreifern und der Last erzeugt.

 

Autor: R. Lesch, 05.02.2018

Weitere Themen in Kürze:
1. Dokumentation
2. Einbauerklärung / Herstellernachweis
3. Risikoanalyse
4. Risikobeurteilung
5. Gefährdungsbeurteilung