Geschichte. Zum ersten Einsatz eines Industrieroboter (Unimate) kam es dann im Jahr 1961 bei General Motors in einer Produktionslinie.

Transkript

1 Industrieroboter

2 Geschichte Die ersten Industrieroboter waren in der Reaktortechnik zu suchen, wobei diese noch handgesteuert waren. Für den ersten wirklichen programmierbaren Industrieroboter der Welt wurde offiziell im Jahr 1954 in den USA ein Patent angemeldet. Zum ersten Einsatz eines Industrieroboter (Unimate) kam es dann im Jahr 1961 bei General Motors in einer Produktionslinie.

3 Geschichte Hydraulische Industrieroboter wurden in Japan ab 1967 und in Deutschland bei Mercedes-Benz in der Automobilproduktion ab 1970 eingesetzt. Im Jahr 1973 baute der deutsche Robotikpionier KUKA den weltweit ersten Industrieroboter mit sechs elektromechanisch angetriebenen Achsen, bekannt als Famulus.

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5 Bauformen von Industrierobotern t Portalroboter Vertikal-Knickarmroboter Horizontaler Knickarmroboter Deltaroboter

6 Portalroboter Vorteile: Verfahren in kartesischen Raumkoordinaten ohne Koordinatentransformation möglich(einfache Steuerung) Keine großen Anforderungen an das räumliche Vorstellungsvermögen des Programmierers Steife Struktur,daher sehr große Arbeitsräume möglich Nachteile: Großer Kollisionsraum Große Stellfläche Niedrige Arbeitsgeschwindigkeit Arbeitsraum innerhalb der Roboterabmessungen

7 Portalroboter Anwendungsgebiete: Palettieren,Kommissionieren Fertigteilfertigung für die Bauindustrie

8 Horizontaler Knickarmroboter Vorteile: Hohe Steifigkeit in vertikaler Richtung Eigengewicht des Roboters wirkt nicht auf die Antriebe Hohe Geschwindigkeit und Beweglichkeit auch bei großen Reichweiten Nachteile: Form des Arbeitsraums beschrankt die Anwendungsgebiete

9 Horizontaler Knickarmroboter Anwendungsgebiete: Montage,Fügen,Bestücken von Leiterplatten und Magazinen,Löten

10 Vertikal-Knickarmroboter Vorteile: Geringes Störvolumen Umgreifen von Hindernissen möglich Von allen Roboterbauarten am universellsten einsetzbar Nachteile: Belastung der Antriebe durch das Eigengewicht erfordert meist einen Gewichtsausgleich

11 Vertikal-Knickarmroboter Anwendungsgebiete: Beschichten und Lackieren,Punkt-und Bahnschweißen, Werkstückhandhabung,Palettieren,Entgraten,Kleberauftrag

12 Delta Roboter Vorteile: Höhere Genauigkeit und Steifigkeit Besseres Last-Massen-Verhältnis, da die Antriebe direkt auf die Last wirken und nicht noch zusätzlich nachfolgende Armglieder tragen müsse. Nachteile: Eingeschränkter Arbeitsraum,da sich die Bewegungen der Antriebseinheiten nicht addieren.

13 Deltaroboter Anwendungsgebiete: Pick and Place

14 Knickarmroboter System Roboterarm Steuerung Handbediengerät

15 Roboterarm Fanuc M-2000iA/2300 Maximale Tragkraft 2300 kg Reichweite 3734mm Stäubli TX200 Maximale Tragkraft 150 kg Reichweite 2194mm

16 Achsen eines Knickarmroboters Die Achsen 1,2 und 3 sind die Hauptachsen des Roboters. Mit Hilfe der Hauptachsen werden die Achsen 4,5 und 6,die als Kopfoder Handachsen bezeichnet werden,im Arbeitsraum positioniert. Durch die zusätzlichen Bewegungsmöglichkeiten der Handachsen kann der Greifer oder das Werkzeug im Raum so orientiert werden, wie es für die Bearbeitungsoder Handhabungsaufgabe erforderlich ist

17 Arbeitsraum Knickarmroboter Seitenansicht (Stäubli TX90) Draufsicht

18 Technische Merkmale TX90

19 Robotersteuerung

20 Aufgaben einer Robotersteuerung Steuerung der Verfahrbewegungen des Roboters Kommunikation mit dem Benutzer und mit externen Fertigungsrechnern Fehlererkennung und diagnose am Roboter Aufnahme und Auswertung von Sensorsignalen

21 Kommunikationsmöglichkeiten der Robotersteuerung Ein- und Ausgänge an der Steuerung Serielle Schnittstelle RS232/422, Ethernet, ModBus, DeviceNet, Profibus, CANopen, ModBus, ProfiNet

22 Handbediengerät

23 Handbediengerät Starten und Stoppen des Anwenderprogramms Programmieren oder ändern eines Anwenderprogramms Händisches verfahren jeder einzelnen Roboterachse, sowie einzelner Bewegungssteuerungen aus dem Anwenderprogramm Steuern und auslesen der Ein- und Ausgängen

24 Programmierverfahren Onlineprogrammierung Teach-In -Verfahren: Unter dem Verfahren versteht man alle Verfahren, bei denen einem Roboter sein späteres Verhalten angelernt wird, bis dass das gewünschte Ergebnis erzielt ist. Play-Back -Verfahren: Beim diesem Verfahren wird der Roboter programmiert, indem er entweder direkt, oder indirekt bewegt wird. Parametereingabe per Handbediengerät

25 Programmierverfahren Offline-Programmierung Zur Programmierung des Roboters wird dieser nicht benötigt. Textuelle Programmierung Die Aufgaben werden auf der Basis einer problemorientierten Sprache beschrieben. Das Verfahren ist vergleichbar mit dem Programmieren in einer höheren Programmiersprache. CAD gestütztes Verfahren Bei der CAD gestützten Programmierung wird der Roboter an einem PC-Arbeitsplatz auf Basis von Konstruktionszeichnungen und Simulationen programmiert.

26 Textuelle Programmierung

27 CAD gestütztes Verfahren

28 Koordinatensystem Robroot: Roboter Grundkoordinatensystem World: Welt-Koordinatensystem Base: Werkstück Koordinatensystem Tool: Werkzeug-Koordinatensystem

29 Weltkoordinatensystem Raum.- bzw. Weltkoordinaten Roboter Weltkoordinaten Welt-Koordinatensystem ist ein kartesisches Koordinatensystem zur Beschreibung der Arbeitspunkte im Arbeitsraum. Die Koordinatensysteme ROBOOT und BASE bauen auf das WELTKoordinatensystem auf.

30 Weltkoordinatensystem Vorteil: Lage der Punkte lassen sich leicht und überschaubar beschreiben. Nachteil: Es kann zu einer Mehrdeutigkeit bei den Gelenkstellungen von Gelenkarmrobotern kommen.

31 Werkzeugkoordinaten Werkzeugkoordinaten umfassen Daten des Werkzeuges wie: wo befindet sich der TCP (tool center point) wie ist die Geometrie des Werkzeuges (Orientierung des Werkstückes) Das Werkzeugkoordinatensystem wird durch die sogenannte Werkzeugvermessung einem bestimmten Werkzeug zugeordnet.

32 Werkzeugkoordinaten Mittels Werkzeugkoordinatensystem werden folgende Anforderungen einfacher zu programmieren: das Drehen des Werkzeuges um den TCP (tool center point) die Geschwindigkeit am TCP auch bei komplizierten Bahnen konstant zu halten das Werkzeug in Stoßrichtung zu fahren

33 Werkstück Koordinatensystem Das Werkstück-Koordinatensystem ist ein rechtwinkliges, kartesisches Koordinatensystem, dessen Ursprung in oder an einem Werkstück bzw. Vorrichtung liegt. Vorteile: Für den Programmierer ist es einfach, die verschiedenen Verarbeitungspositionen am Werkstück exakt anzufahren und die Bewegung zu programmieren Wenn mehrere Werkstücke auf der Palette liegen, genügt es, die Werkstückgeometrie einmal zu wissen. Es muss lediglich der Nullpunkt eines neuen Werkstückes einmal angefahren werden.

34 Bewegungsarten

35 Überschleifen Wenn man verschiedene Punkte nacheinander anfahren muss und es die Toleranz erlaubt, dann ist das sogenannte "Überschleifen" möglich. Beim Überschleifen werden Positionen nicht genau angefahren. Vorteile sind folgende: Motor wird nicht in diesem Maße abgebremst, was ein geringeren Verbrauch bedeutet. Zykluszeit wird besser

36 Roboter Effektor(Aktor) Roboterflansch

37 Arten von Effektoren Verschiedenste Greifer (je nach Anwendung) Saugheber Frässpindeln Lackierpistolen Schweißzangen Schweißbrenner Laserschneidkopf

38 Schnellwechselsystem Fluidmodul E-modul Steuerungsmodul Vierregelungsmodl Schweißstrommodul Pneumatisches Werkzeugwechselsystem

39 Sicherheit Die Gefahren, die vom Roboter ausgehen, bestehen in den für den Menschen oft völlig unvorhersehbaren, komplexen Bewegungsmustern und starken Beschleunigungen, bei gleichzeitig enormen Kräften. Als erste Schutzmaßnahme steht daher meistens das Trennen des Bewegungsraums von Mensch und Industrieroboter durch Schutzgitter mit gesicherten Schutztüren oder Lichtschranken. Neuere Entwicklungen gehen in die Richtung, dass der Roboter mittels Sensorik eine Annäherung eines Fremdobjekts oder eines Menschen rechtzeitig erkennt und seine Bewegung verlangsamt, stoppt, oder sogar selbsttätig zurückweicht.

40 Roboterzelle Trennender und nicht Trennender Schutzeinrichtung

41 Nicht Trennende Schutzeinrichtung

42 Sichere Kamerasysteme