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 |