Industrielle Robotersysteme (eBook)

Geleitwort 6
Danksagung 8
Inhaltsverzeichnis 9
1 Einführung in Robotersysteme 13
1.1 Automatisierung in der Produktion 13
1.1.1 Definition Industrieroboter 14
1.1.2 Investitionskosten 17
1.1.3 Robotersysteme 19
1.2 Anwendungsbereich 20
1.2.1 Industrieroboter weltweit 20
1.2.2 Potenziale und Hemmnisse 22
1.3 Beispielapplikationen und Überblick 26
2 Typen und Einsatzbereiche von Industrierobotern 28
2.1 Bauformen 28
2.1.1 Verteilung der Industrieroboter 31
2.1.2 Typische Aufgaben 33
2.2 Steuerung von Industrierobotern 35
2.2.1 Sicherheitsfunktionen 35
2.2.2 Technologiepakete 36
2.2.3 Kinematische Transformation 36
2.3 Eigenschaften von Industrierobotern 36
2.3.1 Beweglichkeit und Freiheitsgrade 37
2.3.2 Arbeitsraum 37
2.3.3 Zugänglichkeit und Kollisionsvermeidung 39
2.3.4 Genauigkeit 39
2.3.5 Singularitäten 41
2.3.6 Steifigkeit und Schwingungen 41
2.3.7 Bewegungsdynamik 42
2.3.8 Traglast 44
3 Standardroboterwerkzeuge und Endeffektoren 46
3.1 Funktionen und Funktionsaufteilung 48
3.2 Greifer 49
3.2.1 Greifprinzipien und Wirkstellen 50
3.2.2 Klemmgreifer 51
3.2.3 Sauggreifer 52
3.2.4 Weitere Greifprinzipien 53
3.2.5 Einflussfaktoren auf die Greiftechnik 54
3.2.6 Bereitstellung und Ablage 55
3.2.7 Taktzeit und Durchsatz 56
3.3 Werkzeuge, Mess- und Prüfsysteme 56
3.3.1 Standardwerkzeuge 57
3.3.2 Zubehör 59
3.3.3 Peripherie 60
4 Steuerungstechnik 61
4.1 Grundelemente der Robotersteuerung 61
4.2 Aufbau der Robotersteuerung 62
4.3 Roboterprogramme 64
4.3.1 Bewegungsarten und Programmiersprachen 64
4.3.2 Technologiepakete 66
4.3.3 Kompatibilität von Roboterprogrammen 66
4.4 Steuerungsintegration für Roboterzellen 67
4.4.1 Überblick 67
4.4.2 Sensorintegration 68
4.4.3 Monitoring und Fernwartung 69
4.4.4 Zellsteuerung 69
4.4.5 Fördertechnik 71
4.4.6 Leitsystem 72
5 Programmierung und Zellsimulation 74
5.1 Grundlagen der Roboterprogrammierung 74
5.1.1 Onlineprogrammierung 76
5.1.2 Offlineprogrammierung 79
5.1.3 Anhaltspunkte zur Auswahl des Programmierverfahrens 82
5.2 Sensoreinsatz zur Verringerung der Programmieraufwände 82
6 Projektlebenszyklus von Roboteranlagen 87
6.1 Projektarten 88
6.2 Projektlebenszyklus von Roboteranlagen 88
6.3 Projektanbahnung und Projektinitialisierung 90
6.3.1 Vertragsgestaltung 90
6.3.2 Voruntersuchungen zur Erhöhung der Planungssicherheit 91
6.4 Entwicklung von Roboteranlagen 91
6.4.1 Detailkonzeption 91
6.4.2 Inbetriebnahmegerechte Konzeption 92
6.5 Integration, Inbetriebnahme und Vorabnahme 92
6.5.1 Aufbau der Anlage beim Systemintegrator 92
6.5.2 Vorabnahme 94
6.6 Installation beim Endnutzer und Endabnahme 95
6.6.1 Vorbereitung der Installation 95
6.6.2 Aufbau der Anlage beim Endnutzer 95
6.6.3 Endabnahme der Roboteranlage 97
6.6.4 Begleitende Tätigkeiten 98
6.7 Betrieb von Roboteranlagen 98
6.7.1 Störungen im Betrieb 98
6.7.2 Wartung und Reparatur 99
6.7.3 Verantwortung für den Betrieb der Roboteranlage 100
7 Konzeption und Planung 101
7.1 Potenzialanalyse 102
7.2 Konzeption 104
7.2.1 Aufgabenstellung 105
7.2.2 Funktionsprinzipien 105
7.2.3 Gliederung gestaltbarer Module 107
7.2.4 Gestaltung maßgeblicher Module 109
7.3 Machbarkeitsuntersuchung 109
8 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung industrieller Roboteranlagen 112
8.1 Grundüberlegungen zur Wirtschaftlichkeit 112
8.1.1 Verteilung der Kosten für Robotersysteme 113
8.1.2 Unsicherheiten und verteiltes Wissen 113
8.1.3 Lebenszyklus von Roboteranlagen 114
8.2 Projektinitialisierung 115
8.3 Entwicklung und Integration von Roboteranlagen 116
8.3.1 Tätigkeiten und Auswirkungen bei der Entwicklung 116
8.3.2 Komponentenbeschaffung, Integration und Vorabnahme 116
8.4 Installation beim Endnutzer und Produktionshochlauf 117
8.5 Nutzung der Roboteranlage im Produktionsbetrieb 118
8.5.1 Bewertung von Kosten und Nutzen 118
8.5.2 Annahmen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 120
8.6 Rekonfiguration von Roboteranlagen 121
8.7 Entsorgung von Roboteranlagen 122
9 Sicherheit und Arbeitsschutz für Roboteranlagen 123
9.1 Grundlegende Aspekte der funktionalen Sicherheit 123
9.2 Sicherheitsaspekte bei der Anlagenentwicklung 125
9.2.1 Rechtliche Rahmenbedingungen 125
9.2.2 Normative Rahmenbedingungen 126
9.2.3 Vorgehen bei der Risikobeurteilung 127
9.2.4 Konformitätserklärung und notwendige Dokumentation 135
9.2.5 Beispielbetrachtung 135
9.3 Sicherheitsaspekte beim Anlagenbetrieb 137
9.3.1 Gefährdungsbeurteilung 138
9.3.2 Prüfung von Roboteranlagen 139
9.3.3 Allgemeines Vorgehen zur Gewährleistung der Sicherheit 139
10 Zusammenfassung und Ausblick 141
10.1 Zusammenfassung 141
10.2 Aktuelle Entwicklungen 144
Stichwortverzeichnis 150