aiMOOC

Pick-and-Place-Anlage Ehingen – Greifer und Werkstückkontakt beurteilen

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Einleitung

Überwurfmuttern und Schneidringe werden bei einer Pick-and-Place-Aufgabe erkannt, aufgenommen, transportiert und zueinander orientiert. Dieser vollständige Berufsschul-aiMOOC hilft dir zu beurteilen, wo ein Greifer ein empfindliches Werkstück berühren darf, wodurch es gehalten wird und wann eine Ablage ohne Teileverlust plausibel erscheint. Du vergleichst Kraftschluss und Formschluss, fertigst Kontakt- und Prüfskizzen an, rechnest mit einem synthetischen Datensatz und entwirfst einen verantwortbaren Freigabeplan.

Abgesicherter Realbezug (Quellenstand 2025): Der Betreiberbericht Liebherr: „Unser Weg zur Smart Factory…“, UpLoad 02/2025 nennt für den Standort Ehingen in der Schlauch- und Rohrmontage einen Industrieroboter, der Überwurfmuttern und Schneidringe ineinandersetzt. Bilderkennung dient dazu, Teile zu identifizieren sowie Greifkoordinaten und Ablagewinkel zu bestimmen. Unbekannt bleiben Roboterhersteller, Greiferbauart, reale Kontaktkräfte, Greifbacken, Sicherheitskonzept, Steuerungsprogramme und interne Prüf- oder Freigabeparameter. Sämtliche folgenden Maße, Kraftannahmen, Zustandsabläufe, Erkennungsmerkmale, Sensorideen und statistischen Daten sind ausdrücklich synthetische Lehrmodelle und keine Dokumentation der echten Maschine.

Zielgruppe: Auszubildende aller Geschlechter im zweiten Ausbildungsjahr der Berufe Mechatroniker, Industriemechaniker und Technischer Produktdesigner. Die Jahresfolge und berufliche Zuordnung sind redaktionelle Lernempfehlungen, die mit Betrieb und Berufsschule abzustimmen sind. Es wird nur mit Papier, Karton, CAD oder ausdrücklich freigegebenen Anschauungsmodellen gearbeitet. Reale Maschinenarbeit nur nach betrieblicher Unterweisung und unter qualifizierter Anleitung. Dieses Lernangebot ist ergänzend, kein offizieller Liebherr-Lehrgang und kein Ersatz für Betriebsanweisungen, Risikobeurteilungen, Prüfpläne oder Freigaben.

Lernziele: Du unterscheidest Werkstück- von Greifermerkmalen, begründest zulässige Berührstellen, erklärst Reibschluss und geometrische Sicherung, benennst Nachweisgrenzen, rechnest ein vereinfachtes Haltemodell, erkennst Verwechslung und Verlust und entscheidest, wann ein Prozess gesperrt bleiben muss.

Bauteile und Greifaufgabe verstehen

Überwurfmutter und Schneidring voneinander abgrenzen

Eine Überwurfmutter und ein Schneidring sind verschiedene Bauteile einer Verbindung. Im realen Montageprozess dürfen funktionsrelevante Flächen nicht durch beliebige Greifversuche beschädigt werden. Für eine Kontaktentscheidung sind daher Teilezeichnung, Abmessungen, Geometrievarianten, Schwerpunktslage, zulässige Berührzonen, empfindliche Kanten, Oberflächenzustand und Montageorientierung erforderlich. Ohne die originalen Unterlagen lässt sich nicht seriös behaupten, welche Fläche tatsächlich als Greifstelle vorgesehen ist.

Wikimedia-Fachabbildung einer noch nicht festgezogenen Schneidringverschraubung, mit Gehäuse, Überwurfmutter, Schneidring und Rohr. Kein Bild der Anlage in Ehingen.

Bild der zusammengesetzten Verschraubung als allgemeiner technischer Hintergrund, nicht als Betriebs- oder Greifanweisung.

In der Bildauswertung sind vier Fragen getrennt zu beantworten: Identität (welche Variante?), Position (wo liegt das Werkstück?), Orientierung (wie liegt es?) und Kontaktfähigkeit (darf und kann es dort gehalten werden?). Ein richtig berechneter Bildmittelpunkt belegt noch nicht, dass der Greifer tatsächlich kraft- oder formschlüssig hält.

Merkmalskarte als Ausgangspunkt

Selbst erstellte Merkmalskarte eines rein fiktiven Kartonmodells
Merkmal	Modell-Überwurfmutter	Modell-Schneidring	Offener Nachweis
Form	Ring mit markierter Außenkante	Kleinerer Ring mit einer absichtlich empfindlichen Papierlippe	Echte Teilezeichnung
Lage	Flach oder schräg möglich	Kann verkippt liegen	Toleranz und Orientierungsgrenze
Potenzielle Kontaktzone	Markierter äußerer Kartonmantel	Ausschließlich markierter Außenabschnitt	Zulässigkeit beim realen Werkstück
Möglicher Fehler	Doppelgriff oder falscher Winkel	Abrutschen oder Druckschaden	Funktionsprüfung und Dokumentation

Eine rote Markierung auf deinem Papierring soll eine zu schützende Zone symbolisieren; sie ist keine Aussage über reale Dicht- oder Schneidflächen. Differenziere Werkstückmerkmale von Greifermerkmalen und trage Unsicherheiten in einer Spalte „noch zu klären“ ein.

Eigenes Schema des Informations- und Materialflusses

Lehrmodell: gerichteter Ablauf, keine dokumentierte Maschinenlogik
Kameradaten	→	Zuordnungsprüfung	→	Kontaktplanung	→	Halteprüfung	→	Ablagebestätigung
Bild und Kontur	→	Teilvariante und Orientierung	→	geschützter Kontaktbereich	→	Teilzustand plausibel?	→	Teil vollständig abgelegt?
nicht auswertbar	→	Sperre	→	Klärung	→	keine Bewegung	→	keine Freigabe

Beachte die Unterscheidung zwischen Steuerungsaufgabe und sicherheitsgerichteter Funktion: Diese Tabelle ist allein ein didaktischer Entscheidungsbaum. Sie spezifiziert keinen Eingang, keinen Ausgang und keine Freigabe für eine echte Robotersteuerung.

Allgemeine Darstellung einer Pick-and-Place-Aufgabe mit Roboter und Greifer, keine Liebherr-Abbildung. Originalmaterial in englischer Sprache.

Greifprinzipien und mechanischer Werkstückkontakt

Kraftschluss: Normalkraft erzeugt Reibung

Bei einer kraftschlüssigen Aufnahme pressen etwa zwei gegenüberliegende Greifbacken auf die Kontaktflächen. Aus der senkrechten Normalkraft N und dem vereinfachten Haftreibwert μ ergibt sich pro Kontakt eine maximale Reibkraft F_R,max = μ · N. Für zwei symmetrisch belastete Kontaktflächen wird im Übungsmodell F_R,max,gesamt = 2 · μ · N angesetzt. Je geringer die Reibung, desto mehr Normalkraft wäre bei gleicher tangentialer Belastung rechnerisch erforderlich.

Das vereinfachte Gesetz ist nur eine Lehrformel. Reale Oberflächen besitzen Rauheit, Beschichtung, Temperatur, Schmierstoffzustand, Streuung und lokal begrenzte Kontaktzonen. Außerdem können sich Kräfte durch Beschleunigung, Schwerpunktversatz und Drehmomente erhöhen. Eine allein anhand des Kamerabilds geschätzte Greifstelle garantiert darum keinen Halt.

Formschluss und nur teilweise gesicherte Freiheitsgrade

Formschluss entsteht dort, wo die Werkstück- und Greifergeometrie eine Bewegung durch gegenseitige Konturen behindern. Eine Schulter oder formangepasste Tasche kann etwa ein Abrutschen nach unten erschweren. Das heißt nicht automatisch, dass Kippen, Drehen und seitliches Ausweichen ebenfalls blockiert sind. Du beurteilst deshalb in allen relevanten Richtungen, ob ein vollständiger oder nur ein partieller Formschluss vorliegt. Mischkonzepte mit Kontaktkraft und geometrischer Führung sind möglich.

Aspekt	Kraftschlüssiges Konzept	Formgeführtes Konzept
Hauptwirkung	Haltekraft über Reibung	Bewegungsbegrenzung durch Kontur
Typische Nachweisdaten	μ, Normalkraft, Last, Werkstückoberfläche	Kontur, Spiel, Toleranzen, Richtung der Last
Kritische Störung	Kontakt wird glatt oder verschmutzt	Teil verkantet oder wird nur in einer Richtung gestützt
Schadenrisiko	Zu hoher Anpressdruck	Zu kleine Freistiche oder scharfe Anschlagkanten
Lehrprüfung	Rechenbeispiel und Karton-Zugmodell	Freiheitsgrad-Skizze und Ein-/Aussortiermodell

Fremdes CC0-Anschauungsmodell eines Greiferarms. Sein Antrieb ist nicht derjenige der Ehinger Anlage.

Fremdes Anschauungsbild eines Fingergreifers. Es belegt keine Eignung für Überwurfmuttern oder Schneidringe.

Videoanalyse unterschiedlicher Finger- und Greifbewegungen

Festo – LearningGripper (2013): Hersteller-Demonstration mit pneumatisch bewegten Fingern. Nur ein methodischer Vergleich, keine Herstellerzuordnung zur Anlage in Ehingen.

RoboDK – How to Model a 2-Finger Parallel Gripper (2021): verifiziertes Tutorial zur digitalen Modellierung, keine reale Bedienfreigabe.

Auftrag zu den Medien: Beschreibe für jedes Video die gezeigte Fingerbewegung, eine mögliche Kontaktfolge für einen Papierring und mindestens eine ungeklärte Frage. Übernimm keine Herstellerangabe des Videos als Eigenschaft der Liebherr-Anlage.

Kontaktflächen, Rechenwege und Grenzen

Zulässige Berührfläche und Schadensmechanismen

Ein Kontaktpunkt legt eine angenommene Berührposition fest. Die reale Kraft wird jedoch auf eine mehr oder weniger große Kontaktfläche verteilt. Wenn man stark vereinfacht von einer gleichmäßig belasteten ebenen Fläche A ausgeht, gilt für den mittleren Druck p = N / A. Bei gekrümmten Flächen ist der Druck nicht homogen; für Ringe können einzelne Kanten lokale Spitzen zeigen. Die Formel ist keine Hertzsche Pressungsberechnung und liefert ohne Materialkennwerte keine zulässige Belastungsgrenze.

Achte in Zeichnungen und zugelassenen Anschauungsmodellen auf: funktionale Innen- und Außenkanten, Kratzer, Eindrückungen, Verbiegung, Schlupfspuren, Schmutz, Verkantung und Kippbewegung. Markiere Kontaktstellen, die erst fachlich freigegeben werden müssten. Vermeide die falsche Regel „mehr Kraft hält immer besser“: Höhere Normalkraft kann die eigentliche Funktion des Werkstücks schädigen.

Eigenes Kontaktschema (Draufsicht, stark vereinfacht): Greifbacke links → Normalkraft N → Kontaktfläche A → Modellring ← Kontaktfläche A ← Normalkraft N ← Greifbacke rechts. Gewicht und modellierte Vertikalbeschleunigung wirken quer zu diesen Kräften; in diesem Fall ist Haftreibung gegen Abgleiten wesentlich.

Vollständige Beispielrechnung für das reine Lehrmodell

Achtung: Alle folgenden Werte sind frei gewählt, synthetisch und keine Herstellerparameter. Masse m = 0,045 kg; Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s²; angenommene ungünstige vertikale Beschleunigung a = 3,0 m/s²; angenommener Haftreibwert μ = 0,25; Vergleichsfaktor S = 2,0; zwei symmetrische Kontaktstellen. Der Faktor S dient nur als didaktische Reserveannahme und ist keine normativ festgelegte Sicherheitszahl.

Rechnung Schritt für Schritt:

Lastfall: F_Last = m · (g + a) = 0,045 kg · 12,81 m/s² = 0,57645 N.
Modellanforderung: F_Modell = S · F_Last = 2,0 · 0,57645 N = 1,1529 N.
Reibkraft: F_R,max = 2 · μ · N = 2 · 0,25 · N = 0,50 · N.
Mindestens anzusetzende Normalkraft je Backe: N_min = 1,1529 N / 0,50 = 2,3058 N, gerundet 2,31 N.
Angenommene Modellgrenze für sichtbare Druckspuren: 3,00 N je Backe. Im ersten Lehrszenario ist 2,31 N kleiner als 3,00 N. Damit ist lediglich die innere Rechenannahme konsistent; reale Betriebseignung folgt daraus nicht.

Sensitivität: Ändert sich allein der Modellreibwert auf μ = 0,15, wird N_min = 1,1529 N / (2 · 0,15) = 3,843 N je Backe. Das liegt über der frei gesetzten 3,00-N-Grenze. Konsequenz im didaktischen Szenario: Sperren, Ursache klären, Kontaktkonzept und Nachweise überarbeiten. Nicht: eine echte Anlage eigenmächtig auf 3,843 N einstellen.

Flächenrechnung: Eine fiktive ebene Kontaktfläche ist 3 mm breit und 4 mm hoch, also A = 12 mm². Der mittlere Flächendruck bei 2,31 N beträgt p = 2,31 N / 12 mm² = 0,1925 N/mm². Bei nur 6 mm² ist p = 0,385 N/mm². Die Verdopplung im vereinfachten Modell zeigt die Bedeutung der Auflagefläche, aber nicht die zulässige lokale Pressung eines echten Schneidrings.

Eigenes Sensitivitätsdiagramm als überprüfbare Datentabelle
Annahme	μ	Modellnormalkraft je Backe	Vergleich zu fiktiven 3,00 N
Saubere Oberfläche	0,25	2,31 N	rechnerisch darunter
Veränderte Oberfläche	0,15	3,84 N	rechnerisch darüber
Unbekannter Zustand	unbekannt	keine belastbare Zahl	gesperrt

Dieses Modell ignoriert reale Materialgrenzen, Reibwertstreuung, Asymmetrie, Stoßlasten und Momente. Gerade diese Grenzen müssen als Unsicherheiten im Lernnachweis stehen.

Prüfentscheidungen statt unbelegter Einstellungen

Für einen tatsächlichen Griff sind unter anderem Toleranzkette, Oberflächenschutz, Nachgiebigkeit des Greifbelags, Last in allen Richtungen, Abwurfvermeidung und kontrolliertes Ablegen relevant. In diesem Kurs darfst du nur ein geeignetes Modell bewerten, keine Druckluftversorgung anschließen, einen Roboter verfahren oder Maschinenparameter ändern. Ob ein reales System eine Haltezustandsmeldung, einen Sensor oder eine mechanische Rückhalteeinrichtung besitzt, ist für Ehingen ausdrücklich nicht bekannt.

Verwechslungsschutz, Fehlerbewertung und Freigaberegeln

Was ein Kamerabild allein nicht absichert

Kameraaufnahmen können durch Licht, Reflexionen, Überlagerungen, Schmutz oder ähnlich aussehende Varianten mehrdeutig sein. Ein errechneter Greifpunkt ist ein Vorschlag, kein Beweis eines zulässigen Kontakts. Als Poka-Yoke-Prinzip werden in einem ausdrücklich erfundenen Lernentwurf zwei möglichst unabhängige Merkmale verglichen, beispielsweise Kontur und Größenklasse eines Papierrings. Bei Widerspruch wird der Ablauf gesperrt. Ein Kraft- oder Positionssignal ist nicht ohne Validierung zugleich ein Nachweis des tatsächlichen Werkstücks.

Eigene Fehlermatrix für das Lehrmodell, keine betriebliche FMEA
Fehlermodus	Mögliches Warnzeichen	Konsequenz	Sinnvolle Lehrmodellmaßnahme
Falsche Teilvariante	Kontur passt nicht zur erwarteten Kennung	Fehlmontage	Sperre und zweite unabhängige Identifikation
Kontakt an empfindlicher Fläche	Sichtbare Spur auf dem Papierring	Schädigung	Kontaktzone neu entwerfen
Zu geringer Halt	Ring verschiebt sich in der Papierskizze	Teileverlust	Modelltransport unterlassen und Rechnung prüfen
Ring kippt bei der Aufnahme	Lagewinkel weicht ab	Verkanten	Geometrische Führung neu beurteilen
Ablage unbestätigt	Ring verbleibt im schematischen Greifer	Folgefehler	Abschluss sperren, Zustand klären

Eigene logische Zustandsfolge – keine echte SPS

Lehrzustand	Vorbedingung für die nächste Stufe	Bei unklarer Lage
Teil erkennen	Variante und Orientierung plausibel	Sperren
Greifzone zuweisen	Zone in Lehrzeichnung ausdrücklich zugelassen	Sperren
Aufnahme modellieren	Kontakt und Haltezustand nachvollziehbar	Sperren
Modelltransport beurteilen	Kein unbehandeltes Kippen oder Abgleiten	Sperren
Ablage vorsehen	Ablageort und Orientierung plausibel	Sperren
Loslassen bestätigen	Teil liegt nachweislich am vorgesehenen Modellort	Dokumentiert abschließen

Freigaberegel: Nicht erfüllte Prüfkriterien dürfen nicht durch eine gute durchschnittliche Quiznote, eine erfolgreiche Einzelaufnahme oder eine intuitive Sichtprüfung ersetzt werden. Für reale Maschinen entscheiden ausschließlich die hierzu befugten, qualifizierten Stellen nach gültigem Sicherheits- und Änderungsprozess. Das hier gezeigte Schema ist für Unterricht und Dokumentation.

Fehlerkorrektur dokumentieren

Für jeden fiktiven Test notierst du die Modellvariante, Annahme zum Reibwert, Kontaktzone, Soll- und Istlage, beobachtete Auffälligkeit, Ergebnis und offen gebliebene Fragen. Ein Beispiel lautet: „Kartonmodell K-02, Ringvariante B, Greifzone außen, Reibwert unbekannt, Lage verkippt, gesperrt, erneute Variantenprüfung und Kontaktüberarbeitung notwendig.“ Nenne keine erfundenen Programmnamen, herstellerspezifischen Toleranzen oder Freigaberegeln für den Standort.

Berufstypischer Modellfall mit Lösung und Bewertungsraster

Konstruktions- und Prüfauftrag

Frei erfundener Ausbildungsfall ohne realen Anlagenzugang: Ein Team aus Mechatronik, Industriemechanik und Technischer Produktgestaltung soll für einen ungefährlichen Tischdemonstrator einen Kartonring aufnehmen und ablegen. Der Ring symbolisiert einen kleinen Verbindungsteiltyp, ist aber kein betrieblicher Schneidring. Es gibt zwei Entwürfe: A mit zwei glatten parallelen Backen (im Lehrmodell reibschlüssig) und B mit einer zusätzlichen geformten Tasche, die eine Bewegungsrichtung begrenzt. Ob B auch seitliches Entweichen, Drehen und kontrolliertes Loslassen beherrscht, ist unbekannt.

Synthetische Übungswerte: m = 45 g; a = 3,0 m/s²; g = 9,81 m/s²; S = 2,0 nur didaktisch; μ trocken = 0,25; μ verändert = 0,15; 2 Kontaktstellen; fiktive Schadensgrenze N = 3,00 N je Backe. Ein frei erfundener Papierdatensatz zählt 19 plausible Griffe aus 20 trockenen und 16 aus 20 veränderten Modellbeobachtungen. Diese Zahlen sind weder Produktionsstatistik noch Zuverlässigkeitsnachweis.

Arbeitsauftrag: Identifiziere alle fehlenden Daten; vergleiche A und B in einer Prinzipskizze; rechne die Mindestnormalkraft bei beiden Modellreibwerten; benenne Schaden, Variantenverwechslung und Teileverlust; lege fünf prüfbare Bedingungen fest und formuliere eine nicht übergriffige Empfehlung für eine spätere fachliche Freigabe.

Vollständige Musterlösung des Teams

1. Nachweislage: Der reale Betreiberbeleg beschreibt nur das bildgestützte Ineinandersetzen. Kontaktstellen, Kraftwerte, Sensorik, Sicherheitskonzept und Programme sind unbekannt. Die Lehrwerte dürfen nicht auf die reale Maschine übertragen werden.

2. Modelllast: m = 0,045 kg; F_Last = 0,045 · (9,81 + 3,0) = 0,57645 N. Mit didaktischem S = 2 folgt F_Modell = 1,1529 N.

3. Rechenvergleich: Für A bei μ = 0,25 gilt N_min = 1,1529 / (2 · 0,25) = 2,3058 N (2,31 N) je Backe. Bei μ = 0,15 gilt N_min = 1,1529 / (2 · 0,15) = 3,843 N (3,84 N). Die ungünstige Variante überschreitet die künstliche Schadensgrenze 3,00 N; A scheidet in dieser Modellbedingung aus. Eine eigenmächtige Erhöhung der Kraft wäre falsch.

4. Geometrievergleich: B kann durch eine Tasche das axiale Herausfallen im Modell vermindern. Ob Kippung, Drehung oder seitlicher Verlust weiterhin möglich sind, muss in einer Freiheitsgradanalyse geprüft werden. B ist deshalb eine zu prüfende Alternative und keine fertige sichere Lösung.

5. Versuchseinordnung: 19/20 = 95 % und 16/20 = 80 % sind nur beobachtete Anteile in der erfundenen kleinen Reihe. Daraus folgen weder zuverlässige Ausfallwahrscheinlichkeiten noch eine betriebliche Freigabe. Die Abweichung ist ein Anlass, die Modellannahmen zu kontrollieren.

6. Fünf Freigabebedingungen: (a) eindeutige Teileidentität und Variantenkontrolle, (b) dokumentiert geeignete Kontaktzone und schadensarme Auflage, (c) nachvollziehbar nachgewiesene Haltewirkung auch unter ungünstigen Zuständen, (d) überprüfte Lage und kein unbemerkter Verlust, (e) bestätigte Ablage und Rückmeldung „Greifer frei“. Fehlt ein Nachweis, folgt Sperre und fachliche Abklärung. Die echte Maschinenfreigabe bleibt zuständigen, qualifizierten und autorisierten Betriebsverantwortlichen vorbehalten.

Fachlich begründete Entscheidung: Weder A noch B wird als real freigegeben. Das Team empfiehlt eine Toleranz- und Kontaktprüfung am freigegebenen Ausbildungsmodell, ein unabhängiges Lagekriterium und die Klärung der fehlenden Betriebsdokumente durch befugte Stellen.

Transparentes Bewertungsraster

Kriterium	Nachweis für volle Punktzahl	Bewertung
Quellen- und Sicherheitsgrenzen	Ehinger Fakten sauber von allen Modellannahmen getrennt	0–20
Werkstückkontakt und Greifprinzip	Druckschäden sowie partiellen Formschluss fachlich erklärt	0–20
Rechenweg mit Einheiten	0,57645 N; 1,1529 N; 2,31 N; 3,84 N korrekt hergeleitet	0–20
Fehler- und Variantenanalyse	Verwechslung, Kippen, Reibung und Verlust mit Nachweisen beurteilt	0–20
Dokumentierte Entscheidung	Fünf Bedingungen, Sperrregel und Zuständigkeit nachvollziehbar	0–20
Gesamt	Maximal 100 didaktische Punkte	100

Bewertungsorientierung: 90–100 sehr gut; 75–89 gut; 60–74 teils unvollständig; weniger als 60 nacharbeiten. Eine Empfehlung zu ununterwiesener realer Maschinenarbeit muss unabhängig von der Punktzahl korrigiert werden.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz

Welche Aussage ist für die reale Ehinger Anlage durch die Betreiberquelle von 2025 belegt? (Ein Industrieroboter setzt Überwurfmuttern und Schneidringe ineinander) (!Die reale Anlage nutzt einen Robotiq Greifer) (!Der Greifdruck beträgt immer drei Newton) (!Die Sicherheitssteuerung ist ein bestimmtes Fabrikat)

Welche Größen bestimmen die vereinfachte Haftreibgrenze pro Kontakt? (Reibwert und Normalkraft) (!Kamerafarbe und Baujahr) (!Greifpunktname und Seitenzahl) (!Kameraauflösung und Quizzeit)

Was unterscheidet partiellen von vollständigem Formschluss? (Nur einige Bewegungsrichtungen können geometrisch eingeschränkt sein) (!Jeder Freiheitsgrad ist nachweislich gesperrt) (!Es gibt keinen Werkstückkontakt) (!Das Werkstück wird immer magnetisch gehalten)

Warum ist die gemeldete Greiferposition allein kein vollständiger Haltenachweis? (Sie belegt nicht zwangsläufig das Vorhandensein und die sichere Lage des Bauteils) (!Sie misst immer den Haftreibwert direkt) (!Sie gibt automatisch eine Herstellerfreigabe) (!Sie verhindert grundsätzlich jedes Verkanten)

Was geschieht bei gleicher Modelllast, wenn der Reibwert sinkt? (Die erforderliche Normalkraft steigt) (!Die erforderliche Normalkraft sinkt zwingend) (!Die Masse des Werkstücks sinkt) (!Die Beschleunigung wird automatisch null)

Welche Normalkraft je Backe errechnet sich im trockenen Lehrbeispiel? (Ungefähr 2,31 Newton) (!Ungefähr 0,23 Newton) (!Ungefähr 23,1 Newton) (!Ungefähr 231 Newton)

Warum sind funktionale Schneidkanten als Greifstellen kritisch? (Eine unzulässige Berührung kann die Funktion beschädigen) (!Die Kanten sind immer verformungsfrei) (!Die Kanten verhindern jede Fehldetektion) (!Die Kanten liefern automatisch die Greifkraft)

Was soll bei widersprüchlicher Teileidentität erfolgen? (Sperren und den Widerspruch klären) (!Die erste Erkennung ohne Prüfung übernehmen) (!Die Geschwindigkeit als Ersatz erhöhen) (!Die fehlerhafte Kennung löschen und freigeben)

Welche Aussage über 19 Erfolge in 20 künstlichen Testfällen ist korrekt? (Das sind 95 Prozent Beobachtungen ohne betrieblichen Sicherheitsnachweis) (!Die Erfolgswahrscheinlichkeit beträgt garantiert 100 Prozent) (!Eine reale Maschinenfreigabe liegt damit vor) (!Alle denkbaren Fehler sind ausgeschlossen)

Wer darf über die tatsächliche Betriebsfreigabe einer realen Maschine entscheiden? (Dafür qualifizierte und autorisierte betriebliche Verantwortliche) (!Jede Person nach Abschluss eines Onlinequiz) (!Ein beliebiger Videokanalanbieter) (!Allein die Person mit der schnellsten Rechnung)

Memory

Verbinde jeden Fachbegriff genau einmal mit der passenden Erklärung.

Normalkraft	Kraft senkrecht zur Kontaktoberfläche
Haftreibwert	Modellkennzahl für die Reibung vor dem Gleiten
Kontaktzone	Vorgesehener Bereich für den Werkstückkontakt
Lagekontrolle	Abgleich von erwarteter und beobachteter Orientierung
Verwechslungsschutz	Schutz vor einer falsch zugeordneten Bauteilvariante
Freigabesperre	Unterbrechung bei unklarer oder nicht erfüllter Prüfvoraussetzung

Drag-and-drop

Ordne die fünf Prüfhandlungen ihren Zwecken zu.

Prüfhandlung	Zugehöriger Prüfzweck
Kontaktspur betrachten	Sichtbare Beschädigung oder unzulässige Berührzone erkennen
Teilekontur abgleichen	Falsch zugeordnete Werkstückvariante entdecken
Reibwertannahme ändern	Empfindlichkeit eines Kraftschlussmodells untersuchen
Kippung skizzieren	Nicht gesicherte geometrische Bewegungsrichtungen erkennen
Ablageort kontrollieren	Fehlendes oder im Greifer verbleibendes Teil bemerken

Kreuzworträtsel

Finde sechs fachlich passende Einzelwörter mit den folgenden Hinweisen.

Formschluss	Welches Greifprinzip nutzt passende Konturen zur Bewegungsbegrenzung?
Kraftschluss	Welches Greifprinzip beruht bei einem Zweibackengreifer wesentlich auf Reibung?
Reibwert	Welche dimensionslose Kennzahl wird mit der Normalkraft multipliziert?
Haltekraft	Welche Wirkung soll das Abrutschen eines gegriffenen Teils verhindern?
Kontaktfläche	Wie heißt der Bereich der Berührung zwischen Werkstück und Greifer?
Prüfprotokoll	Wie heißt eine geordnete Aufzeichnung von Prüfbedingungen und Ergebnissen?

LearningApps

Diese Einbettung führt zur thematischen LearningApps-Suche; sie behauptet keine bestehende, speziell geprüfte Aufgaben-ID.

Lückentext

Der Halt durch Reibung wird im Greifmodell als

beschrieben.

Geometrisch verhinderte Bewegungen beruhen auf

.

Eine senkrecht zur Werkstückoberfläche wirkende Greifkraft heißt

.

Zur vereinfachten Reibkraftberechnung benötigt man den

.

Eine tatsächlich belastete Berührzone heißt

.

Ein möglicherweise verwechslungsgefährdetes Teil braucht einen

.

Bei unklaren Prüfbedingungen wird eine

gesetzt.

Die Position nach dem Ablegen beurteilt eine

.

Unbekannte reale Werte dürfen nicht als gesicherte

ausgegeben werden.

Die systematische Aufzeichnung eines Versuchs ist ein

.

Offene Aufgaben

Alle Aufgaben beziehen sich auf ungefährliche Papier- und CAD-Lehrmodelle. Die beispielhaften Lösungen sind Denkhilfen und keine Anweisungen für die reale Roboteranlage.

Leicht

Greifprinzipien zeichnen: Zeichne am Kartonring zwei Greifbacken mit Kraftpfeilen und daneben eine Formtasche mit einer offenen Bewegungsrichtung.
Bauteile beschriften: Erstelle eine Skizze von Überwurfmutter, Schneidring und Rohr und erkläre zwei Unterscheidungsmerkmale.
Kontaktkarte erstellen: Markiere am Papierring unkritische, empfindliche und noch unbekannte Bereiche.
Warnzeichen sammeln: Nenne vier typische Fehler zwischen Aufnehmen und Ablegen und passende Hinweise.

Beispiellösungen Leicht:

Aufgabe 1: Gegenüberliegende N-Pfeile stellen Normalkräfte dar; die Formtasche hält nur, soweit ihre Kontur bestimmte Relativbewegungen behindert.
Aufgabe 2: Überwurfmutter = äußeres Verbindungsteil, Schneidring = gesonderter Ring, Rohr = gefügtes Rundteil; Kontur und Funktion sind hilfreicher als beliebige Farben.
Aufgabe 3: Grün für frei gewählte Kartonkontaktfläche, Rot für absichtlich empfindliche Modellkante, Gelb für noch zu prüfende Zone; kein Rückschluss auf echte Werkstücke.
Aufgabe 4: Falschvariante → Konturwiderspruch; Kippen → Lageabweichung; Verlust → fehlende Ablagebestätigung; Beschädigung → sichtbare Spur.

Standard

Mindestnormalkraft rechnen: Bestimme aus m = 45 g, g = 9,81 m/s², a = 3,0 m/s², S = 2,0 und μ = 0,25 die modellierte Kraft je Backe.
Kontaktdruck vergleichen: Berechne bei 2,31 N die mittleren Drücke für zwei Lehrflächen mit 12 mm² und 6 mm².
Doppeltes Variantenmerkmal: Lege für zwei verschiedene Papierringe zwei voneinander unabhängige Unterscheidungsmerkmale und eine Sperrregel fest.
Prüfeintrag formulieren: Dokumentiere eine hypothetische Kippung einschließlich Prüfziel, Beobachtung und Entscheidung.

Beispiellösungen Standard:

Aufgabe 5: F_Last = 0,045 · 12,81 = 0,57645 N; F_Modell = 1,1529 N; N_min = 1,1529 / 0,5 = 2,3058 N pro Backe.
Aufgabe 6: 2,31 / 12 = 0,1925 N/mm²; 2,31 / 6 = 0,385 N/mm². Halbe idealisierte Fläche ergibt doppelten Mitteldruck, aber noch keine reale Schadensaussage.
Aufgabe 7: Etwa Konturdurchmesser und gekerbte Papiermarkierung getrennt prüfen; bei widersprüchlichen Signalen sperren und fachlich klären.
Aufgabe 8: „Lehrmodell P-3; Sollwinkel aus Skizze; Istlage gekippt; Ursache nicht belegt; Modellfreigabe gesperrt; nächste Maßnahme: Kontaktentwurf prüfen.“

Schwer

Freiheitsgrade prüfen: Beurteile eine einseitige Führungsnase und zeige, welche Verschiebungen und Drehungen weiterhin möglich sind.
Fehlerkette entwerfen: Erstelle eine Fehler-Ursache-Warnzeichen-Maßnahme-Tabelle für Rutschen, Verwechslung und Kippen ohne erfundene Risikokennzahl.
Reibwertänderung bewerten: Vergleiche μ = 0,25 mit μ = 0,15 und beurteile die Modellgrenze von 3,00 N.
Freigabekriterien begründen: Entwickle einen Prüfkatalog für Identität, Kontaktzone, Halten, Ablage und verantwortliche Entscheidung.

Beispiellösungen Schwer:

Aufgabe 9: Die Nase kann eine Richtung sperren, muss jedoch Kippen, seitliches Ausweichen und Drehung nicht verhindern; Freiheitsgrade einzeln testen.
Aufgabe 10: Rutschen → zu kleiner Reibwert → veränderte Lage → Versuch sperren; Verwechslung → ähnliches Teil → Konturwiderspruch → zweite Merkmalsprüfung; Kippen → unzureichende Führung → Winkelabweichung → Auflage überarbeiten.
Aufgabe 11: 1,1529 / 0,30 = 3,843 N, also mehr als 3,00 N; das hypothetische Reibmodell besteht den selbst gesetzten Vergleich nicht, reale Reibwerte sind unbekannt.
Aufgabe 12: Eindeutige Teilvariante, zugelassene Kontaktzone, geprüfter Halt, bestätigte Lage/Ablage, dokumentierte Autorisierung; fehlendes Kriterium bedeutet Sperre.

Lernkontrolle

Zusätzlich zu den zehn Multiple-Choice-Fragen bearbeitest du mindestens diese sechs Transferprüfungen:

Oberflächenzustand: Erkläre, wie eine schmierige Oberfläche die angenommene Haltesicherheit verändert, ohne einen realen Reibwert zu erfinden.
Geometrieanalyse: Begründe, weshalb eine einzige Führungsnase keinen vollständigen Formschluss garantiert.
Quellenkritik: Bewerte „Ablagewinkel aus Kamerabild“ und „reale Backenkraft beträgt 3 Newton“ anhand des Betreiberbelegs.
Mittlerer Kontaktdruck: Erkläre, warum 0,1925 N/mm² noch keine verlässliche Oberflächenschadensgrenze darstellt.
Beobachtungsreihe: Interpretiere 19 von 20 fiktiven gelungenen Griffen ohne eine unzulässige Sicherheitszusage.
Sperrenkette: Entwirf drei aufeinanderfolgende Plausibilitätsentscheidungen für Teileerkennung, Halt und Ablage.

Musterlösungen der Lernkontrollen:

1: Sinkt μ, sinkt unter gleichen Normalkräften die theoretische Reibungsreserve; der Zustand und die Annahmen erfordern Nachprüfung.
2: Andere Translationen oder Rotationen bleiben trotz eines örtlichen Anschlags offen.
3: Die Bildberechnung des Ablagewinkels ist für Ehingen beschrieben, die konkrete Backenkraft nicht.
4: Gemittelte Modellpressung sagt nichts über Kantenpressungen, Bauteilwerkstoff oder reale Toleranzen.
5: 95 Prozent Beobachtungsanteil in einer kleinen, erfundenen Reihe belegt weder reale Ausfallfreiheit noch sicherheitsrechtliche Zulässigkeit.
6: Variante nicht plausibel → Sperre; Haltezustand nicht plausibel → Sperre; Ablage nicht bestätigt → Sperre und fachliche Klärung.

Lernnachweis

Reiche ein Lernportfolio mit (1) Bauteil- und Kontaktkarte, (2) Kraftschluss-/Formschluss-Skizze, (3) offen dokumentierter vollständiger Rechnung mit Einheiten, (4) Sensitivität μ = 0,25 und μ = 0,15, (5) Fehlermatrix und Sperrregel, (6) begründetem Modellfall mit Bewertungsraster, (7) Quellen- und Mediennachweis ein. Zusätzlich dokumentierst du, welche Nachweise für eine echte Anwendung nicht vorliegen. Es werden weder personenbezogene Lerndaten noch vertrauliche Betriebsunterlagen benötigt.

Kompetenznachweise: Fachbegriffe differenzieren, Reib- und Kontaktgrößen kritisch verwenden, geometrische Freiheitsgrade verstehen, Verwechslungsschutz und Teileverlust prüfen, Unsicherheit offenlegen sowie sicherheitsrelevante Entscheidungen nicht unbefugt vorwegnehmen. Eigene Pläne und Tabellen sind keine Herstellerzeichnung und keine genehmigte Steuerungssoftware.

OER und Wikipedia

Betreiberquelle mit Stand 2025: Liebherr – Unser Weg zur Smart Factory…, UpLoad 02/2025. Sie belegt den beschriebenen Anwendungsfall, aber weder Greiferhersteller noch Greifkraft oder Steuerungsdetails. Verlinken bedeutet nicht, dass der Artikel eine offene Lizenz besitzt.

Fachliche Vertiefung: Greifsystem – Wikipedia (Wirkprinzipien); Grasping Primer, englisch (Form- und Kraftschluss, Reibung); RoboDK – Zweifingergreifer modellieren, englisch; Robotiq – Fingermechanik, englisch. Diese fremden Fachangebote haben eigene Nutzungsrechte und beschreiben keine Maschinenfreigabe in Ehingen.

Verifizierte Medien: Quelle, Urheber und Nutzungsrechte

Alle eingebundenen Commons-Dateien wurden über ihre tatsächlichen Dateiseiten identifiziert. Die Bilder und Videos sind Anschauungsmaterial anderer Anwendungen und dürfen nicht als Foto oder Herstellerbeleg der Ehinger Pick-and-Place-Anlage verstanden werden. Die Lizenzangaben gelten jeweils für das genannte Bild; die YouTube-Videos haben keine hier nachgewiesene freie Nachnutzungslizenz.

Medium	Nachgewiesene Quelle	Urheber / Anbieter	Rechte- beziehungsweise Lizenznachweis
File:Schneidring lose.jpg	Wikimedia Commons	Christian Lindecke	CC BY-SA 3.0
File:Schneidring fest.jpg	Wikimedia Commons	Christian Lindecke	CC BY-SA 3.0
File:Task-and-motion-planning.svg	Wikimedia Commons	FrankSchroeder11	CC BY-SA 4.0
File:Pneumatic Gripper Arm.jpg	Wikimedia Commons	Miles Aldrigde	CC0 1.0
File:Kek Alma gripper.jpg	Wikimedia Commons	Hüseyin ASAN	CC BY-SA 4.0
https://www.youtube.com/watch?v=JLuPbAMxoSU	Festo – LearningGripper, 2013	Festo	Nur Plattform-Einbettung unter YouTube-Nutzungsbedingungen; keine CC-Lizenz behauptet
https://www.youtube.com/watch?v=kK4PRTjOZ48	RoboDK – How to Model a 2-Finger Parallel Gripper, 2021	RoboDK	Nur Plattform-Einbettung unter YouTube-Nutzungsbedingungen; keine CC-Lizenz behauptet

Eigene Kursgrafiken und Diagramme: Die textbasierten Prozessbilder, Merkmalskarten, Vergleichstabellen, Sensitivitätsdarstellung, Fehlermatrix, Zustandstabelle und das Bewertungsraster wurden ausdrücklich als didaktische Neuschöpfungen für diesen Kurs formuliert. Sie sind keine echten Betriebsdiagramme, keine produktive SPS-Logik und keine fremden vertraulichen Daten.

Verknüpfte Lernbereiche

Der Kurs verknüpft Mechanik, Handhabungstechnik, Bildverarbeitung, Koordinatensystem, Qualitätssicherung, Poka Yoke und Technische Zeichnung mit der Technik-Ausbildung. Die folgende Navigation ist eine fachliche Lernempfehlung; die Einordnung in Ausbildungsjahre wird vor Ort mit Betrieb und Berufsschule abgestimmt.

Werkstückkontakt und Greiftechnik