Montagetechnik auf dem Weg zur Industrie 4.0 Entwicklungen in der Robotertechnik hin zur Mensch-Roboter- Kooperation

Transkript

1 Montagetechnik auf dem Weg zur Industrie 4.0 Entwicklungen in der Robotertechnik hin zur Mensch-Roboter- Kooperation Februar 2017 Foto: Fanuc IPT - 08 FII 1.0

2 Vortragsgliederung 1. Entwicklung Montagetechnik 2. Anwendungen Industrie Trends in der Robotik 4. Mobile Roboter 5. Leichtbauroboter 6. Anwendungen IPT - 08 FII 1.1

3 Entwicklung der Montagetechnik Stückzahl Automatisierte Montagelinie Flexible Montagezelle Manueller Montageplatz Variantenvielfalt IPT - 08 FII 1.2

4 Trends bei manuellen Arbeitsplätzen Stärkerer Fokus in der Optimierung manueller Arbeitsplätze unter dem Einfluss von Produktionssystemen, Null-Fehler- Strategien (Poka Yoke) Zunehmende Berücksichtigung von ergonomischen Anforderungen, insbesondere vor der demographischen Entwicklung. Technische Unterstützung (Überwachung) manueller Tätigkeiten. IPT - 08 FII 1.3

5 Ergonomische Sitzhilfe [noonee] IPT - 08 FII 1.4

6 Manueller Arbeitsplatz (High-End) IPT - 08 FII 1.5

7 Industrie Arbeitsplatz Was kennzeichnet einen Industrie 4.0 Arbeitsplatz? Starke Vernetzung Vermehrte Einbindung von Sensoren Kommunikationsstandards: OPC UA, AutomationML Informationssicherheit Individuelle Steuerung von Produkten: -> Produktidentifizierung: RFID Produktindividualisierung: Einbindung 3D-Druck Einbindung von Internet-Technologien, Verknüpfung mit mobilen Devices Zunehmender Einsatz von Robotern/ Verbreitung von Mensch-Roboter-Kooperationen IPT - 08 FII 1.6

8 RFID Barcode Data Matrix Code RFID (Radio Frequency Identification Device) Beschreibung Eine maschinenlesbare Schrift, deren Information in unterschiedlich breiten Strichen sowie Lücken codiert ist Informationen werden durch einen 2D-Code dargestellt. Datenträger ist ein Transponder. Die Informationsübertragung erfolgt durch Induktion. Vorteile - Günstig - Verbreitet - Sehr klein - Nicht empfindlich auf elektromagnetische Störungen - mit vielen Verfahren beschriftbar - Mehrfach beschreibbar - Braucht keinen Sichtkontakt - Über Distanz lesbar, damit gut automatisierbar - Schmutzunempfindlich Anwendung Weit verbreitet, insbesondere im Logistik- Berech Bei Einzelteilkennzeichnung verbreitet Zunehmende Verbreitung in der Logistik und darüber hinaus IPT - 08 FII 1.7

9 RFID Bauformen Disktransponder Glaskapseltransponder Transponder im Schlüsselanhänger Einbau in eine Metalloberfläche Kontaktlose Chipkarten Smart Labels IPT - 08 FII 1.8

10 RFID - Beispiele Größe von RFID-Chips Anwendung von RFID in Kombination mit einem Pick-by-Vision-System an einem Montagearbeitsplatz Bild: finetech Bild: IWB IPT - 08 FII 1.9

11 Unterstützung manueller Tätigkeiten [Proglove] IPT - 08 FII 1.10

12 Industrie Arbeitsplatz Was kennzeichnet einen Industrie 4.0 Arbeitsplatz? Starke Vernetzung Vermehrte Einbindung von Sensoren Kommunikationsstandards: OPC UA, AutomationML Informationssicherheit Individuelle Steuerung von Produkten: -> Produktidentifizierung: RFID Produktindividualisierung: Einbindung 3D-Druck Einbindung von Internet-Technologien, Verknüpfung mit mobilen Devices Zunehmender Einsatz von Robotern/ Verbreitung von Mensch-Roboter-Kooperationen IPT - 08 FII 1.11

13 Additive Fertigungsverfahren (3D-Druck) Additive Fertigungsverfahren eröffnen neue Konstruktionsmöglichkeiten und eine sehr hohe Materialausnutzung. Bild: IPA IPT - 08 FII 1.12

14 Zentrum für additive Fertigung (ZaF) Zentrum für additive Fertigung (ZaF) Entwicklung nachhaltiger Technologien Integrierte Auftragsabwicklung und regionale Wirtschaftskreisläufe Neugestaltung von Entwicklungsmethoden Werkstoffentwicklung und Recycling Wissens- und Technologietransfer Rechtliche Auswirkungen Soziale Nachhaltigkeit Ganzheitliche Förderung und Verbesserung von Forschung, Lehre und Entwicklung IPT - 08 FII 1.13

15 Industrie Arbeitsplatz Was kennzeichnet einen Industrie 4.0 Arbeitsplatz? Starke Vernetzung Vermehrte Einbindung von Sensoren Kommunikationsstandards: OPC UA, AutomationML Informationssicherheit Individuelle Steuerung von Produkten: -> Produktidentifizierung: RFID Produktindividualisierung: Einbindung 3D-Druck Einbindung von Internet-Technologien, Verknüpfung mit mobilen Devices Zunehmender Einsatz von Robotern/ Verbreitung von Mensch-Roboter-Kooperationen IPT - 08 FII 1.14

16 Niedersächsische Lernfabrik für Ressourceneffizienz Schulungsangebot: Energieeffizienz in der Produktion - Grundlagen Energieeffizienz in Produktion Energieeffiziente Prozessoptimierung Energiewertstromdesign Energieeffiziente Roboterprogrammierung IPT - 08 FII 1.15

17 Energiedatenerfassungssysteme Aufnahme aller Energiedaten Speicherung in einer Datenbank Visualisierung mit Excel Darstellung über das Internet auf Tablets/ Smart-Phones IPT - 08 FII 1.16

18 Industrie Arbeitsplatz Was kennzeichnet einen Industrie 4.0 Arbeitsplatz? Starke Vernetzung Vermehrte Einbindung von Sensoren Kommunikationsstandards: OPC UA, AutomationML Informationssicherheit Individuelle Steuerung von Produkten: -> Produktidentifizierung: RFID Produktindividualisierung: Einbindung 3D-Druck Einbindung von Internet-Technologien, Verknüpfung mit mobilen Devices Zunehmender Einsatz von Robotern/ Verbreitung von Mensch-Roboter-Kooperationen IPT - 08 FII 1.17

19 Vortragsgliederung 1. Entwicklung Montagetechnik 2. Anwendungen Industrie Trends in der Robotik 4. Mobile Roboter 5. Leichtbauroboter 6. Anwendungen IPT - 08 FII 1.18

20 Sicht von Robotern IPT - 08 FII 1.19

21 Roboter weltweite Verbreitung Installierte Roboter Korea Japan China USA BRD [world [world robotics robotics 2011] 2013] 2014] IPT - 08 FII 1.20

22 Roboter weltweite Verbreitung 1600 Roboter/ Mitarbeiter Japan Korea BRD China Industrie nur Automobilindustrie [world robotics 2014] IPT - 08 FII 1.21

23 Roboter Prognose Haushaltsroboter IPT - 08 FII 1.22

24 Delta-Roboter [CLAVEL ] [ABB] IPT - 08 FII 1.23

25 Dualarm-Roboter Dualarm-Roboter: 2-armige Roboter Abmaße dem Menschen nachgebildet 15-Achsen bis 2 x 10 kg Traglast Anbieter: Yaskawa/ Motoman Kawada: Nextage ABB, Yumi Rethink Robotics: Baxter Epson Amada IPT - 08 FII 1.24

26 Mobile Roboter in der Industrie Mobile Roboter manuell verfahrbar autonom verfahrbar ohne Manipulator mit Manipulator Bild: Kuka IPT - 08 FII 1.25

27 Mobile Roboter APAS-System von Bosch Mobil einsetzbares Robotersystem Mit Sensorhaut: Roboter stoppt bei Näherung auf 5-10 cm Traglast: 2 kg Bahngeschwindigkeit: 0,5 m/s Bild: Kuka IPT - 08 FII 1.26

28 Amazon kiva robots Amazon hat 2012 kiva systems gekauft. Die kiva Roboter werden im Logistik- Bereich eingesetzt. IPT - 08 FII 1.27

29 Mobile Roboter Scout active: FTF von Ortner Mit Roboterarm von Schunk Selbständige Erkennung des Weges IPT - 08 FII 1.28

30 Mobile Serviceroboter IPT - 08 FII 1.29

31 Leichtbauroboter Ziel: Traggewicht = Eigengewicht IPT - 08 FII 1.30

32 Leichtbauroboter Leichtbauarm von Schunk Leichtbauarm von Universal Robots Verhältnis Eigengewicht/ Traglast: 2:1 Traglast bis zu 10 kg Wiederholgenauigkeit +/- 0,1 mm Verhältnis Eigengewicht/ Traglast: 3,5:1 Traglast bis zu 5 kg Wiederholgenauigkeit +/- 0,1 mm IPT - 08 FII 1.31

33 Leichtbauroboter Leichtbauarm von Yaskawa (Motoman HC10) Leichtbauarm von Kuka (LBR iiwa) Verhältnis Eigengewicht/ Traglast: 4,5:1 Traglast bis zu 10 kg Reichweite 1,2 m Wiederholgenauigkeit +/- 0,1 mm Verhältnis Eigengewicht/ Traglast: 2:1 Traglast bis zu 14 kg Reichweite: 0,8 m Wiederholgenauigkeit +/- 0,15 mm IPT - 08 FII 1.32

34 Robotergelenke [Schunk] Kugelgelenkte von Schunk Die beiden integrierten Servoachsen des leistungsdichten Moduls erzielen jeweils Drehmomente zwischen 7 und 64 Nm. Mit seinem Drehwinkel zwischen -170 und erreicht es sehr flexible Bewegungsabläufe. IPT - 08 FII 1.33

35 Adaptive Greifern [Righthand Robotics] IPT - 08 FII 1.34

36 BinPicking Griff in die Kiste Ablauf: [Quelle: Anwendung: Taktzeiten > 12 s Inbetriebnahme und Umrüstung aufwändig Behälter nicht komplett entleerbar IPT - 08 FII 1.35

37 Mensch-Maschine-Kooperation in der Praxis Halbautomatische Cockpitmontage Daimler Chrysler Heutige industrielle Anlagen bzw. Fertigungszellen sind größtenteils noch mit den herkömmlichen Sicherheitssystemen versehen Trend geht jedoch eindeutig hin zu den integrierten Sicherheitssteuerungen zur Mensch- Maschine- Kooperation, da die Vorteile manueller und automatischer Arbeit genutzt werden können Roboterzellen werden so auch bei kleinen bis mittleren Stückzahlen wirtschaftlich IPT - 08 FII 1.36

38 Mensch-Maschine-Kooperation in der Praxis InCarRob, Daimler Chrysler IPT - 08 FII 1.37

39 Zusammenfassung Trends werden sich weiter fortsetzen! Starke Vernetzung Vermehrte Einbindung von Sensoren Kommunikationsstandards: OPC UA, AutomationML Informationssicherheit Individuelle Steuerung von Produkten: -> Produktidentifizierung: RFID Produktindividualisierung: Einbindung 3D-Druck Einbindung von Internet-Technologien, Verknüpfung mit mobilen Devices Zunehmender Einsatz von Robotern/ Verbreitung von Mensch-Roboter-Kooperationen IPT - 08 FII 1.38

40 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Holger Brüggemann IPT - 08 FII 1.39