Schwerpunkte

Adaptive Fabrik

Industrie 4.0 - die Konsequenzen für die Robotik

24. April 2014, 14:09 Uhr   |  Peter Klüger


Fortsetzung des Artikels von Teil 2 .

Die Greifer und Spannsysteme von morgen

Da Größe, Form und Gewicht der Teile, aus denen ein Produkt entstehen soll, in einer adaptiven Fabrik vorab nur sehr grob definierbar sind, benötigen Roboter eine adaptive Greifer-Technik. Das heißt: Wurde bei flexiblen Lösungen bisher oft auf bauteilspezifische Wechselgreifer zurückgegriffen, so muss sich in Zukunft die Greifer-Geometrie automatisch dem zu bewegenden Bauteil anpassen. Hierzu muss es möglich sein, Abstand und Lage der Spannstellen bauteilspezifisch einzustellen, sodass statt einer Vielzahl von Greifern ein einziger Greifer eine Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten  aufnehmen kann.

Flexible Schwerstlast Roboter, Kuka
© Kuka

Beim vertikalen Bauteil-Transport in eine höhere Produktionsebene könnten extrem flexible Schwerstlast-Roboter mit großen vertikalen Reichweiten die bisher eingesetzten unflexiblen Liftsysteme ersetzen.

Dieser Ansatz senkt nicht nur deutlich die Investitionskosten, sondern reduziert auch die benötigte Produktions­fläche, da keine Wechselgreifer mehr abgelegt werden müssen. Vision-Systeme unterstützen den Roboter schließlich bei der Identifizierung (um welches Bauteil handelt es sich) und der räumlichen Lokalisierung (wo liegt das Bauteil).

Informationen über die Bauteilgeometrie, die zulässigen Greifpunkte, den genauen Einbauort des Anbauteils und die Positionierung des Teils am entstehenden Produkt übergibt das Produkt selbst an die Handlings-Roboter.

Der eigentliche Fügeprozess erfolgt bisher fast immer in stationären Ablagen und Werkzeugen. Diese sind bezüglich ihrer Geometrie, den Bauteil-Auflagen und der Spanntechnik aus Kosten- und Komplexitätsgründen in der Regel nur für ein spezifisches Bauteil konstruiert und daher für eine adaptive Produktion wenig geeignet – denn hier müssen Ablagen und Werkzeuge sich einer Vielzahl unterschiedlichster Bauteile dynamisch anpassen können. In diesem Umfeld können roboterisierte Positioniereinheiten die geforderte Flexibilität garantieren.

Bei diesen Positioniereinheiten handelt es sich um kleine, drei- bis sechsachsige Roboter mit integrierter Spanntechnik. Im Sinne von „ortsflexiblen Spannern“ können Gruppen von Positionierern nahezu jede Werkzeugform dynamisch realisieren und eine große Vielfalt von geometrisch unterschiedlichen Bauteilen aufnehmen. Ähnlich wie beim adaptiven Greifer passen sich die einzelnen Positionierer der Form des Bauteils an und spannen Anbauteile für den folgenden Fügeprozess. Die Geometrie des Bauteils und die Lage der zulässigen Spannstellen wird wiederum vom intelligenten Bauteil an die Positionierergruppe übergeben.

Die vorab beschriebene adaptive Greifer-Technik lässt sich neben dem reinen Handling von Bauteilen auch dazu verwenden, Prozesse nicht im stationären Werkzeug sondern direkt im Greifer zu applizieren. Die enge Kooperation des Handlings-Roboters mit mehreren Füge-Robotern garantiert dabei eine prozessoptimale Positionierung des Bauteils. Durch diese intelligente Kooperation der Robotergruppen im Fügeprozess sind mehrere Prozessschritte in einer einzigen Fügesequenz realisierbar. Der Effekt: Nicht wertschöpfende Transportzeiten werden vermieden, zusätzliche Werkzeuge bei beidseitiger Bearbeitung werden überflüssig und die benötigte Produktionsfläche reduziert sich deutlich.

Sollten Form oder Gewicht des Bauteils die Fähigkeiten eines einzelnen Roboters übersteigen, so beauftragt das intelligente Bauteil eine Gruppe von Robotern mit dem Transport. Mit einer solchen Transport-Gruppe sind zudem Reichweiten- und Zugänglichkeitsprobleme der Füge-Roboter durch individuelle Positionierung des Bauteils kompensierbar. Nicht zuletzt erlaubt die kooperierende Gruppe den Einsatz von Robotern im Standard-Traglastbereich und macht somit die Investition in Schwerstlast-Roboter in vielen Fällen überflüssig.

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1. Industrie 4.0 - die Konsequenzen für die Robotik
2. Adaptiver Produktionsfluss durch kooperierende Roboter
3. Die Greifer und Spannsysteme von morgen
4. Die mobilen Produktions­einheiten

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