title: Modernisierung einer Fräsmaschine durch CNC-Upgrade und Roboterintegration
Creators: name: Ebner, Florian
Publisher: name: FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Year: 2025
Subjects: subject: 005 Computerprogrammierung, Programme, Daten

description: Für Klein- und mittelständische Unternehmen wird der Mangel an Arbeitskräften immer deutlicher spürbar, wodurch die Ressource Mensch zunehmend kostbarer wird. Der Schritt in eine teilautomatisierte Fertigung stellt hierbei eine Chance dar, um repetitive Tätigkeiten von Automatisierungssystemen erledigen zu lassen. Diese Masterarbeit befasst sich mit der Realisierung einer Beschickungslösung einer Fräsmaschine mithilfe eines Roboters. Eine konventionelle Fräsmaschine, welche sich im MER-Labor der FH CAMPUS 02 befindet, soll hierbei zunächst CNC-fähig gemacht werden. Ein Roboter soll durch die Platzierung auf einem verfahrbaren Untertisch als mobiler Helfer fungieren und die Be- und Entladung von Werkstücken automatisiert durchführen. Zur Vereinfachung des Rüstprozesses des Roboters an der Fräsmaschine soll ein Kamerasystem eingesetzt werden, welches eine Positionserkennung im Raum ermöglicht. Der Roboter soll an der CNC-Fräsmaschine positioniert werden, ohne dass er für diese Position eingerichtet werden muss. Für die praktische Umsetzung wurde im theoretischen Teil zunächst geklärt, was als Stand der Technik im Feld der automatisierten Be- und Entladung von Werkzeugmaschinen mithilfe von Robotern angesehen wird. Die Forschungsfrage, wie eine Positionserkennung des Endeffektors des Roboters im Raum mit einer Kamera realisiert werden kann, wurde ebenfalls im Theorieteil beantwortet. In diesem Abschnitt wurden des Weiteren auch die verschiedenen Arten des Signalaustausches zwischen Roboter und Maschine erörtert mit den erforderlichen Signalen für ein derartige Automatisierungslösung. Die für die Aufrüstung einer Fräsmaschine auf CNC-Technik erforderlichen Umbauten wurden ebenfalls mit einbezogen. Beruhend auf der theoretischen Aufarbeitung der einzelnen Teildisziplinen des Gesamtsystems, wurden im praktischen Teil Lösungen erarbeitet und Entscheidungen getroffen für die Umsetzung. Diese Umsetzung beinhaltet das CNC-Upgrade der Fräsmaschine und die Schaffung eines mobilen Roboters, welcher ohne exakte Positionierung Werkstücke automatisiert be- und entlädt. Die erarbeitete Gesamtlösung dient beispielhaft als Leitfaden für Klein- und Mittelbetriebe, welche einen Schritt in eine teilautomatisierte Fertigung gehen wollen und ohne hohe Investitionskosten bestehende Werkzeugmaschinen automatisieren wollen.
description: For small and medium-sized companies, the shortage of workforce is becoming increasingly challenging, making human resources increasingly more valuable. The transition to semi-autonomous production provides a chance for automation systems to perform repetitive tasks. This master’s thesis focuses on developing a machine tending solution for a milling machine. A conventional milling machine, situated in the MER-Laboratory at FH CAMPUS 02, is initially to be made CNC-capable. By placing a robot on a movable sub-table, the robot should act as a mobile assistant which automatically loads and unloads workpieces. A camera system should be used to simplify the robot setup process onto the milling machine, enabling position detection. It is envisaged that the robot will be located in front of the CNC milling machine without requiring a positioning setup process.For the practical implementation, the theoretical section initially established the current state of the art in the field of machine tending by the usage of robots. The research question pertaining to the realization of position detection of the robot's end effector in space with the aid of a camera was also addressed in the theoretical section. The chapter examines various signal exchange methods between the robot and the machine, necessary for an automation solution. The upgrades required for converting a milling machine to CNC technology are outlined. Based on the theoretical investigation of the individual areas of the overall system, solutions were developed in the practical part and decisions were made for realization. The project involves upgrading the milling machine to CNC and developing a mobile robot that can load and unload workpieces without the need for precise positioning. The final solution is an example of a guideline for small and medium-sized companies that are aiming to enter into semi-automated production and automate existing machine tools without high investment costs.