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EU-Projekt LIAA: Montagelösungen für Mensch-Roboter-Teams

29.08.2016

Intelligente und flexible Montageautomatisierung speziell für die Bedürfnisse des Mittelstands: Das ist das Ziel des vom Fraunhofer IPA koordinierten EU-Projekts LIAA. Die 15 Projektpartner zeigen ihre neuen Technologien und Anwendungen auf der internationalen Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung Motek vom 10. bis zum 13. Oktober 2016 in Stuttgart. Experten des Fraunhofer IPA haben zwei Exponate für das Nieten und Löten entwickelt. Für alle fünf Demonstratoren ist Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) eineww Schlüsseltechnologie.

Montageaufgaben werden besonders in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) noch immer meist manuell ausgeführt. Dies liegt an den dynamischen und vielfältigen Herausforderungen dieses Produktionsabschnitts, wie beispielsweise kleinen Losgrößen und vielen Produktvarianten.


Mit dem automatisierten Löten können Unternehmen leichter hohe Qualitätsanforderungen an den Prozess erfüllen.

Quelle: LP-Montagetechnik


MRK-Arbeitsplätze wie die Nietanwendung eröffnen dem Mittelstand neue Automatisierungsmöglichkeiten.

Quelle: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Dabei würden Unternehmen von mehr Automatisierung profitieren, indem sich die Produktqualität und Arbeitsbedingungen für den Werker verbessern und die Produktivität aktuell rein manueller Arbeitsplätze steigt. Auch wird die Produktion flexibler und kosteneffizienter.

Deshalb ist das Ziel von LIAA (Lean Intelligent Assembly Automation), durch Mensch- Roboter-Kooperation den Grad der Automatisierung in der Montage sinnvoll zu erhöhen und die Stärken von Werker und Roboter zu nutzen. Zudem sind die hybriden Arbeitsplätze schnell aufgebaut und leicht an sich ändernde Arbeitsaufkommen anpassbar.

Um die Arbeitsplätze zu realisieren, haben die Projektpartner mit Systemintegratoren und Endanwendern zusammengearbeitet und analysiert, wie eine Teilautomatisierung bestimmter Montageprozesse sinnvoll lösbar wäre. Möglich wird dies mit einer neuen herstellerunabhängigen Softwareumgebung. Sie bietet Programme, mit denen sich Roboter einfach in manuelle Montagearbeitsplätze integrieren lassen.

MRK-Arbeitsplätze schneller nutzen

Die Programme bilden den typischen Prozess für den Aufbau eines Arbeitsplatzes ab: Sie unterstützen dabei, den Arbeitsplatz zunächst zu entwerfen, dann zu konfigurieren und am Ende helfen sie, die Anwendung in Betrieb zu nehmen und auszuführen.

Für den Entwurf gibt es Programme, die eine systematische Planung und Simulation der entstehenden Arbeitsplätze ermöglichen. Während aktuell noch Monate für diese Planungsphase vergehen, möchte LIAA sie mithilfe seiner Lösungen auf wenige Wochen reduzieren.

Ein Beispiel ist das »Hybrid Workplace Design Tool«: Es legt sicherheitsrelevante Anforderungen des geplanten Arbeitsplatzes offen und zeigt, welche Einflüsse das Sicherheitskonzept auf Zielkriterien wie Flexibilität oder Geschwindigkeit des Roboters hat. Ein anderes Programm unterstützt dabei, Aufgaben effizient zwischen Roboter und Werker zu verteilen.

Die Projektpartner nutzen zudem Technologien wie Augmented Reality, um Roboter schneller zu programmieren, Anwender zu trainieren oder den Prozess zu überwachen. Virtuelle Tests des MRK-Arbeitsplatzes sind bereits vor dem Aufbau möglich, was weitere Zeit spart. Einmal aufgebaut, unterstützt LIAA auch bei der Konfiguration individueller Software- oder Mechatronikkomponenten oder dem Aufzeigen von Abhängigkeiten. Ziel ist es, die heute Wochen dauernde Konfigurationszeit auf weniger als einen Tag zu reduzieren.

IPA-Demonstratoren auf der Motek

Ein wichtiges Ziel des Projekts ist, die Lösungen in typischen KMU-Anwendungen zu validieren. Die auf der Motek gezeigten Demonstratoren führen fünf in LIAA entwickelte Montagearbeitsplätze vor, darunter die Montage eines Untersetzungsgetriebes, eines Turboladers und von Antennenkomponenten. Das Fraunhofer IPA zeigt zwei weitere MRK-Anwendungen.

Nieten
Manuelles Nieten ist anstrengend und zudem fehleranfällig, weil es eine sich wiederholende, monotone Aufgabe ist. Um dies zu verbessern, haben die IPA-Experten einen MRK-Arbeitsplatz mit einer fixierten Nietpistole entwickelt, sodass der Werker diese nicht mehr halten muss. Er kann die Werkstücke in eine Fixierung am Roboter einlegen und der Roboter bewegt diese dann zur Nietpistole. Verschiedene Sicherheitsmaßnahmen sorgen dafür, dass der Arbeitsplatz alle Normen erfüllt. Der Roboter ist auf einem mobilen Werkzeugwagen aufgebaut, sodass er je nach Bedarf an manuelle Arbeitsplätze angedockt werden kann.

Löten
Löten von Hand ist ein fehleranfälliger Prozess, der oft Ausschuss produziert. Ein Roboter eignet sich sehr gut für diesen qualitätskritischen Part und ist in dieser Anwendung als »dritte Hand« des Werkers im Einsatz. Der Lötkolben ist am Roboter befestigt und der Roboter stellt ebenso das Lötmittel bereit. Eine Kamera erkennt das Werkstück und der Roboter bewegt sich automatisch an die richtige Position. Der ganze Prozess ist sicher, weil der Lötkolben von einer Schutzhülle umgeben ist und erst einen Zentimeter über dem Werkstück freigegeben wird.

Informationen kompakt:
Messe: 35. Motek – Internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung
LIAA Stand: Halle 7, Stand 7137
Exponate: Montage eines Untersetzungsgetriebes, eines Turboladers und von Antennenkomponenten, Nieten, Löten.

Weiteres LIAA-Exponat:
Am Partnerstand des Fraunhofer IPA (Halle 7, Stand 7230) zeigen IPA-Wissenschaftler die Vorteile des Softwarepakets »pitasc«. Dies ist für eine Vielzahl an kraftgeregelten Montageaufgaben unabhängig vom Roboterhersteller oder -typ einsetzbar. Erstmals können so komplexe und Sensitivität erfordernde Montageaufgaben wie beispielsweise. die Schaltschrankmontage wirtschaftlich und ohne Expertenwissen automatisiert werden.

Projekt LIAA: Lean Intelligent Assembly Automation
Laufzeit: 1.9.2013 bis 31.8.2017
Projektpartner:
– Endanwender: Adam Opel AG (Deutschland), Dresden Elektronik Ingenieurtechnik GmbH (Deutschland), SPINEA s.r.o. (Slowakei), Fischer IMF GmbH & Co. KG (Deutschland), Telnet Redes Inteligentes SA (Spanien)
– Forschungseinrichtungen: Fraunhofer IPA (Projektkoordinator), Danish Technological Institute DTI (Dänemark), Laboratory for Manufacturing Systems & Automation (Griechenland), Tecnalia Research & Innovation (Spanien)
– Roboterhersteller: Universal Robots A/S (Dänemark)
– Systemintegrator: InSystems Automation GmbH (Deutschland), LP-Montagetechnik GmbH (Deutschland)
– Technologiezulieferer: Visual Components Oy (Finnland), EON Reality Inc. (Schweden), Penny AB (Schweden)
Förderung: LIAA wird von der EU mit Mitteln aus dem siebten Forschungsrahmenprogramm (FP7/2007-2013) unter der Nummer 608604 gefördert.

Pressekommunikation
Jörg-Dieter Walz | Telefon +49 711 970-1667 | presse@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA | Nobelstraße 12 | 70569 Stuttgart

Fachlicher Ansprechpartner
Ramez Awad | Telefon +49 711 970-1844 | ramez.awad@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und
Automatisierung IPA

Pressekommunikation
Dr. Karin Röhricht | Telefon +49 711 970-3874 | karin.roehricht@ipa.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://www.ipa.fraunhofer.de

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

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