Wissenschaftler stellen einen Leichtbau-Roboter vor, der flexibel sensorgeführte Fügeprozesse verrichtet. Diese sollen die Flexibilität und Wirtschaftlichkeit in der Montage erhöhen, indem sie teilespezifische Vorrichtungen ersetzen.
Aufgrund des steigenden Kostendrucks in der Produktion, kurzer Produktlebenszyklen und einer hohen Vielfalt an Produktvarianten sind flexible und kosteneffiziente Montagesysteme gefragt, die sich nach Bedarf schnell anpassen lassen. Wissenschaftler des Fraunhofer IPA haben einen sensorgeführten Montageprozess entwickelt, der es ermöglicht, Werkstücke flexibel zu positionieren. Rapid-Prototyping-Werkzeuge sorgen darüber hinaus für eine schnelle Anpassung von Werkzeugen an werkstückspezifische Geometrien. Auf der internationalen Fachmesse Motek in Stuttgart führen sie nun vor, wie so ein Prozess aussehen kann. „Mit diesem Exponat wollen wir zeigen, dass sensorgeführte Roboter mit den derzeitigen Bedingungen an manuellen Montagearbeitsplätzen, wie zum Beispiel ungenau positionierten Teilen, zurechtkommen können“, sagt Martin Naumann, Gruppenleiter in der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA. „Da Vorrichtungen durch Sensorik ersetzt werden, bieten wir Flexibilität zu niedrigen Kosten“, so Naumann.
Auf dem Messestand des Fraunhofer IPA wurde die sensorgeführte Montage in einer Roboterzelle mit dem Kuka LBR iiwa vorgeführt. „Die Zelle zeigt beispielhaft das Aufschrauben einer Kupplung auf die Kurbelwelle einer Motorsäge. Die zugrunde liegenden Konzepte können aber auch auf viele andere Produkte und Montageprozesse übertragen werden. Wir sind sehr daran interessiert, die gezeigte Lösung auf neue Anwendungen zu übertragen“, erklärt Naumann.
Die zu montierenden Kupplungen werden ohne gesonderte Vorrichtung im Arbeitsbereich des Roboters bereit gelegt. Dabei lokalisiert der Roboter die Kupplungen grob mit Hilfe einer über dem Roboter montierten Kinect-Kamera, fährt die ermittelte Position an und lokalisiert die exakte Position der Kupplung schließlich anhand einer in das Roboterwerkzeug integrierten Stereokamera. Die Lokalisierung der Montageposition der Kupplung auf der Kurbel welle erfolgt in gleicher Weise, sodass auch der Motorblock flexibel im Arbeitsraum positioniert werden kann. Das Auffädeln und Aufdrehen der Kupplung auf die Kurbel welle erfolgt kraftgeregelt. Somit ist es möglich, Fehlersituationen während des Aufdrehens, zum Beispiel ein Verkanten, zu erkennen und direkt zu beheben.
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