Neue Roboterlösungen für die automatisierte Bearbeitung bei kleinsten Losgrössen The European Robot Initiative for Strengthening the Competitiveness of SMEs in Manufacturing Jens Hofschulte ABB Forschungszentrum Deutschland 1
Gliederung 1. Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte 2. Neuartige präzisions-schneidbrenner und Trennschleifer 3. Intuitive Roboterprogrammierung 4. Praxiserfahrungen beim Stahlguss-Putzen 5. Zusammenfassung 2
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Stand der Technik bei Industrierobotern sind meist serielle Roboter mit großer Reichweite und Beweglichkeit Aufgrund der offenen Struktur können sie häufig nur geringe Prozesskräfte ausüben Große Kräfte bedeuten große, schwere Roboter die kaum im direkten Umfeld mit Menschen einsetzbar sind In SMEs wie Gießereien werden jedoch Roboter mit großen Prozesskräften in nächster Nähe zu Menschen benötigt Roboter mit serieller Struktur 3
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Roboter Demonstrator D1 mit paralleler Struktur 4
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Durch die parallele Struktur: können größere Prozesskräfte aufgebracht werden reduziert sich das Gewicht der bewegten Teile und damit das Gefährdungspotential erhöht sich Genauigkeit und Dynamik des gesamten Systems Durch einen modulare Aufbau läßt sich der Roboter: leicht auf- und abbauen einfach in der Größe und erforderlicher Leistung anpassen Roboter ist trotzdem durch Standard ABB Robotersteuerung IRC5 steuerbar 5
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Durch die parallele Struktur: können größere Prozesskräfte aufgebracht werden reduziert sich das Gewicht der bewegten Teile und damit das Gefährdungspotential erhöht sich Genauigkeit und Dynamik des gesamten Systems Durch einen modulare Aufbau läßt sich der Roboter: leicht auf- und abbauen modularer Aufbau einfach in der Größe und erforderlicher Leistung anpassen Roboter ist trotzdem durch Standard ABB Robotersteuerung IRC5 steuerbar 6
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Durch die parallele Struktur: können größere Prozesskräfte aufgebracht werden reduziert sich das Gewicht der bewegten Teile und damit das Gefährdungspotential erhöht sich Genauigkeit und Dynamik des gesamten Systems Durch einen modulare Aufbau läßt sich der Roboter: modularer Aufbau leicht auf- und abbauen einfach in der Größe und erforderlicher Leistung anpassen Roboter ist trotzdem durch Standard ABB Robotersteuerung IRC5 steuerbar 7
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Durch die parallele Struktur: können größere Prozesskräfte aufgebracht werden reduziert sich das Gewicht der bewegten Teile und damit das Gefährdungspotential Durch einen modulare Aufbau läßt sich der Roboter: leicht auf- und abbauen einfach in der Größe und erforderlicher Leistung anpassen Roboter wird durch ABB Robotersteuerung IRC5 gesteuert ABB IRC5 Robotersteuerung 8
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Aufgrund der Modularität des D1 läßt sich der Arbeitsraum des Roboters genau den Anforderungen anpassen 9
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Passive Kugelgelenke des Roboters Kritisches Element von parallelen Robotern sind die nicht angetriebenen Gelenke Für D1 wurden neue Gelenke entwickelt: mit 3 Freiheitsgraden (Kugelgelenk) sehr leicht extrem steif (>115kN/mm) sehr leichtgängig ohne Spiel oder Hysterese 10
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Schnittbild der spielfreien Kugelgelenke Kritisches Element von parallelen Robotern sind die nicht angetriebenen Gelenke Für D1 wurden neue Gelenke entwickelt: mit 3 Freiheitsgraden (Kugelgelenk) sehr leicht extrem steif (>115kN/mm) sehr leichtgängig ohne Spiel oder Hysterese 11
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Belastung 2000N 0,012mm Verformung Kritisches Element von parallelen Robotern sind die nicht angetriebenen Gelenke Für D1 wurden neue Gelenke entwickelt: mit 3 Freiheitsgraden (Kugelgelenk) sehr leicht extrem steif (>115kN/mm) sehr leichtgängig ohne Spiel oder Hysterese -2000N Belastungskurve der Kugelgelenke 12
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Güdel entwickelt neue Linearführung: Staubdichte Führungsschlitten Besonders hohe Steifheit des Gesamtsystems Kabelführung und Schmierung integriert The D1 lower guide way is protected from the dust by a long telescopic steel cover attached to the moving joint. The upper guide ways are inverted and therefore do not require covers. 13
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Parallelkinematik positioniert im Raum Zwei rotatorische Freiheitsgrade im Handgelenk zur Werkzeugorientierung Neue Servoantriebe für Handgelenkachsen entwickelt D1 Handgelenk Servoantrieb 14
Modulares Roboterkonzept für hohe Prozesskräfte Getriebe Motor Handgelenk Servoantrieb 20 poliger Stator Harmonic Drive Getriebe Neuartiges Bremenskonzept Kapazitiver Positionsgeber 15
Neuartige präzisions-schneidbrenner und Trennschleifer Stahl-Gußputzen 16
Neuartiger präzisions-trennschleifer Kompakter Cutlight Druckluft Schleifer als Werkzeug hohe Leistungsdichte geringe Vibrationen Trennscheibe einsetzbar mit Trennscheiben und Schleifstein Schleifstein Druckluft Schleifer mit Roboterflansch 17
Neuartiger präzisions-schneidbrenner Exactaburn Neuartiger Schneidbrenner: neuartige Düse zur perfekten Kontrolle des Sauerstoff kompakte Außenabmessungen für bessere Zugänglichkeit bei verwinkelten Gußteilen mit integrierten Temperatursensor Exactaburn Schneidbrenner Propan und Sauerstoff werden automatisch von der Robotersteuerung gesteuert 18
Neuartiger präzisions-schneidbrenner Exactaburn Exactaburn Schneidbrenner 19
Intuitive Roboterprogrammierung Stahl-Gußteile mit Steiger und Anguß vor dem Gußputzen 20
Intuitive Roboterprogrammierung Manuelles Schneidbrennen Präzisionsschneidbrennen mit Roboter erfordert deutlich weniger Schleifen 21
Intuitive Roboterprogrammierung Klassische Roboterprogrammierung wäre zum Gußputzen zu aufwändig Neuartiges Programmierkonzept entwickelt: Programmierung durch manuelles Führen des Roboters Interaktion durch Sprache Roboterprogrammieren durch Vorführen Befehlsumfang anpaßbar an jeweilige Aufgabe/Person 22
Intuitive Roboterprogrammierung Grafische Darstellung der Befehlssequenz Lead-Through Programming System 23
Intuitive Roboterprogrammierung System generiert aus den Befehlen automatisch Roboterprogramme und lädt diese auf die Robotersteuerung Kein Schreiben von Programmzeilen notwendig Lead-Through Programming System 24
Intuitive Roboterprogrammierung Mehrere Benutzer Modus Verschiedene Benutzerschnittstellen Lead-Through Programming System Server Befehlsumfang Modus Modus Angepasste Befehle 25
Praxiserfahrungen beim Stahlguss-Putzen Industrieroboter Robotersteuerung Gasventile Zündvorrichtung 26
Praxiserfahrungen beim Stahlguss-Putzen Arbeiter bewegt Roboter intuitiv mit Hilfe eines Kraftsensors in jede erforderliche Stellung Über Spracherkennung werden Anweisungen des Arbeiters trotz Lärm gut vom System erkannt Mit Hilfe eines Düsenaufsatz kann auf einfache Weise beim Einrichten ein wohldefinierter Abstand zum Gußteil eingehalten werden 27
Praxiserfahrungen beim Stahlguss-Putzen Beispiel 28
Praxiserfahrungen beim Stahlguss-Putzen Beispiel 29
Zusammenfassung Neuartiger Roboter Modulares Konzept Ermöglicht hohe Prozesskräfte und gleichzeitig hohe Genauigkeit Herausragende Antriebe und Gelenke Neuartige Roboterwerkzeuge zum Schneidbrennen mit optimierter Düse und Form zum Schleifen Neuartiges System zum intuitiven Programmieren von Robotern durch Vorführen und Spracheingabe 30