Auf dem Weg zur Losgrösse 1

19.11.2018

Bei geringeren Stückzahlen lohnt sich die Automatisierung zur Herstellung oder Montage von Produkten oft nicht, denn das Anlernen der Maschinen nimmt mehr Zeit in Anspruch als der Produktionsprozess selbst.

Viele Produkte wer­den immer noch manuell gefertigt. Die aktuellen Industrie-4.0-Arbeitsplätze sind Handarbeitsplätze. Sie bieten der montierenden Person Unterstützung an, indem sie das nächste zu greifende Teil markieren und per Video überwachen, ob es korrekt montiert wurde. Die in diesem Aufsatz vorgeschlagene Lösung geht einen Schritt weiter: Die Montage soll ohne zusätzliche Intervention durch eine Person direkt mit den Daten aus einer CAD-Baugruppe gefertigt werden.Die Arbeit wurde im Rahmen einer Master-Arbeit am Institut für Intelligente Industrielle Systeme (I3S) der Berner Fachhochschule durchgeführt.

Kleine Stückzahlen als Hindernis

Einer der Gründe, warum Robotik bei geringen Stückzahlen und in kleineren Unternehmen nur selten eingesetzt wird, ist der unvermeidliche Einsatz eines Spezialisten. Die Programmierung des Roboters wird in der Regel durch eine Fachperson durchgeführt. Sind nur einzelne Produktionslinien vorhanden, ist diese Fachkraft meist nicht ausgelastet. Es gibt zudem technische Gründe, warum sich Robotik für kleine Stückzahlen bisher nicht durchgesetzt hat. Der Mensch kann mit seinen Händen unterschiedlichste Gegenstände zuverlässig greifen, was für eine komplexere Fertigung elementar ist. Reichen die Hände für einen Montageschritt nicht aus, behilft der Mensch sich mit Werkzeugen.

Wie würde eine flexibilisierte Montage mit einem Roboter aussehen? Die Antwort auf diese Frage das war das Ziel der Arbeit. Der erste Schritt war die Programmierung des Roboters. Die grundlegende Programmierung muss automatisch ausgeführt werden, wenn der Roboter für kleine Stückzahlen eingesetzt werden soll. Zudem soll der Roboter Werkzeuge auf dieselbe ge­wandte Art einsetzen können, wie dies eine Person tut.

Von der Idee zu Realisierung

Die Umsetzung erfolgte mit einem P-Rob 2 der Firma F & P Robotics AG und der Software Solid Edge von Siemens PLM Software Inc. Zu einem späteren Zeitpunkt kamen noch ein Kraft-Momenten-Sensor der Firma OnRobot A / S zum Einsatz. Der Computer, auf dem Solid Edge läuft, bildet gleichzeitig die Schnittstelle zum P-Rob 2, der seine Kommandos über eine Ethernet-­Verbindung erhält. Programmiert wurde der Roboter über die robotereigene Programmierumgebung myP, die auf Python basiert. Die Schnittstelle zwischen Solid Edge und P-Rob 2 übernimmt ein in der Hochsprache C# geschriebenes Programm. Als zu montierenden Gegenstand wählte man ein aus einigen Zahnrädern, Deckel und Schrauben bestehendes Getriebe.

Automatisierte Montage

Die Montage als solche entspricht dem ­aktuellen Stand der Technik. Der P-Rob 2 ist mit zwei Servo-Fingergreifern verfügbar, die ein versatiles Greifen erlauben. Während der Arbeit hat sich gezeigt, dass diese zwar ein versatiles Greifen erlauben, der Griff aber mit einer relativ grossen Vari­anz erfolgt. Dadurch kann die genaue Posi­tion des gegriffenen Teils trotz vereinzelter Bereitstellung nicht genügend genau er­rechnet werden, um eine sichere Fertigung zu garantieren. In der aktuellen Version wurde deshalb auf einen speziell gefertigten Kopf zurückgegriffen, der mehrere pneumatische Greifer beinhaltet.

Ganzer Artikel | Aktuelle Technik | 15. November 2018

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Autor

Prof. Dr. Norman Baier

  • Automation & Robotik
  • Industrie 4.0
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