Robotik

Bauteile sollen mithilfe eines Doppelgreifers aus einer Maschine entnommen werden. Lichttaster sind erforderlich, um die Anwesenheit der Teile zuverlässig an den Roboter zu signalisieren. Bei einem Greifprozess muss überprüft werden, ob das Objekt korrekt gegriffen wurde. Beim Ablegen kann es vorkommen, dass das Objekt am Greifer hängen bleibt und der Roboter beim nächsten Greifprozess einen Crash fährt. Es werden also zwei Schaltpunkte benötigt. Ein Schaltpunkt, um den korrekten Sitz zu prüfen und ein Schaltpunk, um zu prüfen, ob der Greifer leer ist.

In diesem Arbeitsschritt kommt es auf Millimeter an, damit es beim Dosieren von Schmiermitteln nicht zu Verschleppen oder Verschmieren kommt. Auf der einen Seite muss der Auftrag des Schmiermittels präzise und in ausreichender Menge erfolgen, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten.

In der Lebensmittelindustrie ist die Verpackung von Produkten ein unverzichtbarer Schritt, der oft durch Roboter automatisiert wird. Sie können die Lebensmittel vom Förderband greifen und in der richtigen Verpackung ablegen. Eine Vision-Kamera soll die genaue X- und Y-Position der Lebensmittel auf dem Förderband ermitteln und sie dem Roboter zur Verfügung stellen. Gleichzeitig sollen Details wie Größe, Durchmesser, Abweichung und Backbräune überprüft werden.

Die in der Hochvoltbatterie verbauten Module müssen elektrisch miteinander verbunden werden. Dabei müssen die Steckverbinder zielsicher appliziert werden, um Beschädigungen zu vermeiden. 

In einer industriellen Bäckerei werden Backwaren automatisiert hergestellt. Nachdem Brötchen, Pancakes, Donuts oder Bagels aus dem Ofen kommen, müssen sie vom Förderband genommen und von einem Roboter in einer Kiste platziert werden. Gleichzeitig soll der Bräunungsgrad der Teigteile überprüft werden.

In der Produktion von Elektronik-Bauteilen ist es erforderlich, Baugruppen miteinander zu verschrauben. Um möglichst viele Objekte in möglichst kurzer Zeit ohne Qualitätsverlust zu verschrauben, ist eine Automatisierung des Schraubprozesses von Vorteil.
Um eine kurze Taktzeit zu erreichen, werden die Schraubarbeiten kontinuierlich während des Transports der Bauteile auf dem Fördersystem ausgeführt (im Fließbetrieb). Dadurch wird eine effiziente und zeitsparende Verschraubung gewährleistet.

Das Gehäuseoberteil (GOT) muss mit dem -unterteil (GUT) verschraubt werden. Der Sensor soll hierzu die Position der Schraublöcher im GUT erkennen.

In der Elektronikfertigung müssen Leiterplatten häufig automatisiert mit einem Roboterverschraubt werden – zum Beispiel in Gehäusen von Steuergeräten, Akkupacks oder anderen Baugruppen. Damit das zuverlässig und präzise gelingt, braucht der Roboter exakte Informationen über die Position der Platine und die Lage der Schraublöcher. Diese Aufgabe soll ein Vision-Sensor übernehmen: Er erkennt, ob die Platine korrekt positioniert ist, und liefert die genauen Koordinaten der Schraubpunkte, damit der Roboter zielgenau verschrauben kann.

Flexibel einsetzbare mobile Roboter stellen einen attraktiven Lösungsansatz in der Maschinenbestückung dar. Gleichzeitig führt diese Flexibilität zu vergleichsweise unpräzisen Positionierungen.

Bei der Bearbeitung von Metallteilen in Dreh- oder Fräsmaschinen müssen die Rohmaterialien vor dem Bearbeiten in die Maschine eingespannt werden. Darüber hinaus benötigt jede Maschine für den jeweiligen Bearbeitungsschritt das passende Werkzeug, das abhängig von Material und Endprodukt regelmäßig gewechselt werden muss. Diese Prozesse gehören zu den zentralen Aufgaben in der zerspanenden Fertigung und erfordern eine hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit. Für das Einspannen der Werkstücke und den Werkzeugwechsel ist geschultes Fachpersonal erforderlich.

Damit der Robotergreifer die Bauteile in das Gehäuseunterteil (GUT) einsetzen kann, ist eine berührungslose Positionsermittlung des GUTs notwendig.

In modernen Fertigungsumgebungen müssen Objekte zuverlässig und effizient von Position A zu Position B transportiert werden, um die nächsten Verarbeitungsschritte zu ermöglichen. Eine Möglichkeit, diesen logistischen Herausforderungen zu begegnen, ist der Einsatz fahrerloser Transportsysteme (FTS) bzw. Automated Guided Vehicle Systems (AGVs) oder Autonomous Mobile Robots (AMRs). Für einen reibungslosen Materialfluss ist die präzise Lokalisierung und Navigation dieser mobilen Transportroboter entscheidend – insbesondere, wenn sie automatisierte Montage-, Belade- oder Übergabeprozesse unterstützen sollen.

In der modernen Fertigung nimmt die Bedeutung der lückenlosen Rückverfolgbarkeit von Bauteilen kontinuierlich zu (Track-and-Trace). Data-Matrix-Codes (DMCs) haben sich als eine der zuverlässigsten Methoden für die Identifikation und Nachverfolgbarkeit etabliert. Aufgabe ist es, den Data-Matrix-Code auf jedem Bauteil zu erfassen, um die korrekte Weiterverarbeitung des Produkts sowie eine fehlerfreie Seriennummernverwaltung zu garantieren.

Nach der Verpackung der Endprodukte müssen diese auf Transportpaletten gestapelt werden. Die Zuführung erfolgt aber nicht immer positionstreu, sondern die Lage der Pakete kann variieren.

Bei der Verschraubung der Gehäusehälften des Akkuschraubers ist eine Vielzahl an Parametern zu beachten - von der Schraubreihenfolge bis hin zu den unterschiedlichen Drehmomenten der einzelnen Schrauben.

Die Dichtheitsprüfung zählt zu den letzten Fertigungsschritten eines Batteriepacks. Sogenannte Schnüffellanzen müssen für die Gaskontrolle präzise an bestimmte Positionen geführt werden. 

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) bzw. automated guided vehicles (AGV) ermöglichen eine flexible Gestaltung von Logistik-Prozessen. Damit das fahrerlose Transportfahrzeug (FTF) den Ladungsträger an der richtigen Stelle aufnehmen und anschließend absetzen kann, muss ihm ein Triggersignal mit Hilfe eines optischen Sensors bereitgestellt werden. Der Sensor soll den Ladungsträger an einer bestimmten Position im Durchlaufregal detektieren.

Die Basis eines Batteriepacks bildet das Gehäuseunterteil (GUT), welches zunächst mit einem Portal- oder Knickarm-Roboter aus einem Materialbehälter entnommen wird. Dazu ist es notwendig die Position des Bauteils berührungslos zu ermitteln. 

Die Batteriemodule müssen im Gehäuseunterteil verschraubt werden. Die Schraublöcher befinden sich üblicherweise unter mechanischen Vorrichtungen, die ihrerseits eine Öffnung aufweisen. Mit dem Sensor soll die Position der darunter liegenden Schraublöcher erkannt werden.

Um das Batteriepack zu verschließen, muss das Gehäuseoberteil (GOT) mit einem Portal- oder Knickarm-Roboter aus einem Materialbehälter entnommen werden. Dazu ist es zunächst notwendig die Position des Bauteils im Behälter berührungslos zu ermitteln.

In einem Batteriepack werden mehrere Komponenten, wie z.B. Batteriemodule, verbaut. Um die einzelnen Batteriemodule zu entnehmen, muss ihre Position im Materialträger berührungslos ermittelt werden.

In der Automobilindustrie ist es häufig erforderlich, große Objekte, wie z.B. Bleche, für den Karosseriebau automatisiert zu bewegen. Hierbei spielt die präzise Erfassung der X- und Y-Position des Bauteils mittels eines Vision-Sensors eine entscheidende Rolle, um einen präzisen Greifprozess des Roboters zu gewährleisten.

Ein Roboter soll verschiedene Bearbeitungsschritte an einem Batteriepack ausführen, welches von einem AGV in die Bearbeitungszelle transportiert wird.

Mit Hilfe eines Roboters soll ein AGV automatisiert getankt beziehungsweise geladen werden.
Dafür wird das Ladesystem beziehungsweise Zapfventil durch einen Roboter an das AGV gedockt.

Neben der Zuführung in Universaltrays erreicht man eine hohe Flexibilität über eine Bunkerzuführung mittels Feeder, vor allem beim Transport von Kleinteilen wie mechanischen Komponenten. Dabei wird eine große Zahl von Einzelteilen als Schüttgut angeliefert, die zusätzlich variabel in ihren Geometrien und den Losgrößen sein können.

Sichere Materialzuführung aus einem Ladungsträger

Komponenten für den Produktionsprozess werden in Ladungsträgern angeliefert. Herausfordernd ist hier die möglichst exakte Positionierung der Ladungsträger, die jedoch zwingende Voraussetzung für einen stabilen, robotergestützen Handlingprozess ist.

Ein Roboter soll Bauteile von einer flexiblen Zuführplattform entnehmen. Die Position der Objekte kann variieren. Ein Vision-Sensor soll die exakte Position an den Roboter übermitteln.

2D Vision-Guided Robotics mit integrierter Abstandsmessung zur Entnahme von Karosserieteilen aus Ladungsträgern mit einem Roboter. 

Bei der Verschraubung der Gehäusehälften des Akkuschraubers ist eine Vielzahl an Parametern zu beachten - von der Schraubreihenfolge bis hin zu den unterschiedlichen Drehmomenten der einzelnen Schrauben. Zusätzlich wird der Prozessschritt durch eine Varianz in der Bauteilzuführung nochmals erschwert.

Innerhalb des gesamten Produktionsprozesses wird eine Vielzahl von Daten erzeugt, die alle überwacht und kontrolliert werden müssen. Der Werker muss diese Daten einfach einsehen, verwalten und auswerten können, um daraus eventuell notwendige Prozessanpassungen erkennen und vornehmen zu können.

In modernen Halbleiterfabriken (Fabs) werden Waferboxen, beispielsweise Front-Opening Shipping Boxes (FOSBs) oder Front-Opening Universal Pods (FOUPs), derzeit häufig noch manuell von Station zu Station transportiert. Diese Boxen dienen dem sicheren Transport und der Zwischenlagerung empfindlicher Wafer während des Fertigungsprozesses und müssen äußerst schonend gehandhabt werden.

Beim Auftrag von Schmiermittel ist eine hohe Präzision oberstes Gebot, dennoch kann es zu leichten Abweichungen kommen, die den Produktionsprozess gefährden. Hierfür ist es wichtig, frühzeitig Fehler im Prozess zu erkennen.