Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03588.jsonl.gz/1068

Auf dem Weg zur Losgrösse 1 mit flexibilisierter Roboter-Montage
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.
Für das Montieren von Wellen und von ineinander eingreifenden Zahnrädern wurde ein Kraft-Momenten-Sensor eingesetzt. Das Ansetzen und Verdrehen eines Zahnrads bis zum Einrasten übernimmt in diesem Fall das C#-Programm und wird nicht durch den Konstrukteur vorgegeben. Für das Verschrauben von Gehäusedeckeln wird ein Elektroschrauber mit einem mag-netischen Bithalter eingesetzt. Die Schrauben lassen sich auf diese Weise aufnehmen und direkt eindrehen.
Aktueller Stand des Systems
Die Initialzündung, die zur Entwicklung dieses Systems führte, war die Tatsache, dass immer noch viele elektrische Platinen in Kleinserien von Hand mit verdrahteten Komponenten bestückt werden. Beim aktuellen Stand der Entwicklung lassen sich keine verdrahteten Bauteile greifen. Aus diesem Grund bietet sich für diesen – aus Sicht des Projektteams – Anachronismus momentan noch keine Lösung an. In solchen Fällen empfiehlt es sich, zu prüfen, wie sich oberflächenmontierte Bauteile und ein Bestückungsautomat in den Prozess integrieren lassen. Die Endmontage von Geräten, die aus bestückten Platinen, Achsen und Zahnrädern bestehen, erledigt das System hingegen problemlos. Das trifft auch auf Antriebe, Umrichter und weitere mechatronische Einheiten zu.
Nah- und Fernziele
Trotz der jetzt schon breiten Palette an Anwendungsmöglichkeiten besteht noch einiges an Entwicklungspotenzial. Die Pfadplanung nicht nur zu flexibilisieren, sondern ganz zu automatisieren, gilt es als nächstes anzustreben. Dies könnte unter Zuhilfenahme von ROS (Robot Operating System) geschehen. Dadurch besteht die Möglichkeit, Hindernisse abzubilden und Pfade automatisch planen zu lassen.
In einem weiteren Entwicklungsschritt wird eine Kamera eingesetzt, um den zu greifenden Gegenstand optisch zu erfassen. So könnten die Fingergreifer wiederverwendet werden, was ein viel versatileres Greifen ermöglichen würde. Zum Beispiel könnten damit auch Schrauben gegriffen und in Gewinde eingesetzt werden. Auf diese Weise liessen sich auch schief sitzende Schrauben zuverlässig eindrehen. Der Weg für eine vollautomatische, effiziente und rentable Produktproduktion für Losgrösse 1 ist damit klar vorgezeichnet.
bfh.ch