Referat Handhabungseinrichtungen mit veränderbarer Hauptfunktion - Wechselsysteme, Freiprogrammierbare Handhabungsautomaten, Programmierverfahren

Handhabungseinrichtungen mit veränderbarer Hauptfunktion

Wechselsysteme

Werkzeugwechsel

Beim Werkzeugwechsel muß das zuletzt benutzte Werkzeug aus dem Arbeitsbereich herausgenommen und das für den neuen Arbeitsgang vorgesehene Werkzeug lagegenau aus einem Magazin vor die Arbeitsspindel gebracht werden.

Es gibt im wesentlichen 3 Systeme.

Starre Systeme

Das Werkzeug bleibt hier mit seiner Spanneinrichtung ständig im Magazin. Es wird meist durch eine Drehbewegung  positioniert: Revolver. Meist müssen die Werkzeuge der Arbeitsfolge entsprechend gespannt werden.

Lose Systeme

Das Werkzeug wird aus einem Magazin geholt, und nach gebrauch dort wieder abgeliefert.

Da die Magazine außerhalb des Arbeitsraumes der Maschine leigen, können fast immer so viele Werkzeuge (3050100 Stück) ungergebracht werden, wie es die Vielfältigkeit der zu fertigenden Werkstücke verlangt.

Der zum Werkzeugwechsel erforderliche Greifer kann (zum Ausheben und Eingeben) verfahren und (zum Postitionieren vor die Arbeitsspindel bzw. das Werkzeugmagazin) gedreht werden.

Bei Systemen ohne Greifer: müssen die erforderliche Bewegungen vom Magazin vorgenommen werden.

Für den Werkzeugsuchlauf müssen entsprechende Kodierungen vorhanden sein.

Schaltcodierung: Werkzeuge in Reihenfolge des Gebrauches (vgl. Starre Systeme)

Platzcodierung: Jeder Magazinplatz ist einem Werkzeug zugeordnet.

Mechano-elektische Kodierung: Werkzeug selber ist Kodiert (somit egal wo abgelegt)

Elektronische Kodierung: Werkzeug mit Chip kodiert. Chip enthält alle Werkzeugdaten. Optimale Werkzg.verwaltung.

Modulare Werkzeugsysteme

Bei einem modularen Werkzeugsystem sind die Werkzeugteile (Schaft, Spannteil, Schneidteil,) so zusammengesetzt, daß sie jeweils gegen ein anderes entsprechendes Teil ausgetauscht werden können.

Die Übergangsstelle zwischen Werkszeugmaschine und Werkzeug wird Schnittstelle, die werkzeuginternen Übergänge werden Trennstellen genannt.

Gebrauchseigenschaften: Manueller oder/und automatischer Werkzeugwechsel mit kurzer Werkzeugwechselzeit bei ausreichender Positioniergenauigkeit und mit geringem Aufwand, mögliche Werkzeugvoreinstellung, einfaches Auswechseln von Verschließteilen, gegenseitige Austauschbarkeit, problemlose und sichere Magazinierung.

Werkstückwechsel

Beim Werkstückwechsel muß das Fertigteil aus dem Arbeitrsraum entfernt und der Rohling in die bearbeitungspostion gebracht werden.

Beim automatischen Werkstückwechsel muß der Rohling nach dem Spannvorgang eine reproduzierbare Lage eingenommen haben.

Beim Bearbeiten von Stangen, z. B. auf einer Drehmaschine oder Säge, ist der Vorgang bekannt: Vorschubzange schließt sich, das Spannzeug öffnet, die Vorschubzange schiebt,

Einzelteile müssen vor das Spannzeug gebracht werden. Im einfachsten Fall kann das durch Rollen (bei Drehteilen) oder Rutschen in Schienen geschehen.

Die Rohlinge werden oft in Tellermagazinen zwischengespeichert und bei Bedarf über Greifer in das Spannzeug gegeben.

Freiprogrammierbare Handhabungsautomaten

(Industrieroboter)

Industrieroboter sind universell einsetzbar Handhabungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegung (Bewegungsfolge, Wege, Winkel) frei programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind.

Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.

Die Bauform und die Steuerung eines Industrieroboters bestimmen seine Einsatzfähigkeit.

Baugruppen eines Robotersystems

Kinematik:

Arm:Herstellen der räumlichen Zuordung zwischen Werkstück/Werkzeug und Fertigungseinrichtung, Greifer: Werkstück/Werkzeug greifen

Steuerung:

Programmablauf speichern, steuern, überwachen, logische Verknüpfungen mit Fertigungs- und Ordnungeinrichtungen herstellen

Antriebe:

Umwandeln und Übertragen der erforderlichen Energie zu allen Bewegungsachsen

Meßsystem:
Messen der Lage und der Geschwindigkeit der einzelnen Bewegungsachsen

Sensoren:

Messen physikalischer Größen, Form- und Lageerkennung, Erfassen von Umwelt- und Systemeinflüssen

Steuerungsarten:

Punktsteuerung (PTP Point to Point)

Anfang- und Endpunkt einer Bewegung sind Gespeichert. Die Bewegung zwischen den beiden Punkten erfolgt auf einer vorher nicht definierten Bahn und ist abhängig von der Lage des Anfangs- und  des Endpunktes, der Kinematik des Roboters, der Belastung und der Geschwindigkeit.

Multipunktsteuerungs (MP Multipoint)

Diese Steuerung kann viele Raumpunkte speichern. Liegen diese Punkte dicht beieinander, so kann angenähert das Verhalten einer Bahnsteuerung erreicht werden.

Bahnsteuerung  (CP = Continuous Path)

Die Bahn zwischen zwei Raumpunkten ist durch einen Vorgegebenen Funktionszusammenhang (linear und/oder zirkular) festgelegt.

Programmierverfahren

Das Programmieren eines Industrieroboters umfaßt das Beschreiben der Bewegung und den logischen Ablauf des Anwenderprogrammes.

Die Programmierverfahren sind abhängig von der Komplexizität der Aufgabenstellung und der Anwendung.

Direkte Verfahren (on-line)

Sie sind kostenintensiv, weil die Anlage während der Programmierung stillgesetzt werden muß.

Manuelles Programmieren

Jede einzelne Position und die Bewegungsfolge muß von Hand eingegeben werden. Das ist eine umständliche und zeitraubende Methode.

Teach-in-Verfahren

Die einzelne Stützpunkte im Raum werden nacheinander von Hand angefahren und deren Koordinatenwerte abgespeichert. Der logische Ablauf der Einzelbewegungen kann getrennt festgelegt werden. Diese Methode ist leichter erlernbar, Programmkorrekturen sind aber sehr aufwendig.

Play-back-Verfahren

Darunter versteht man das Programmieren durch Vormachen, z.B. durch Abfahren einer Bahn beim Farbspitzen und Abspeichern der beim Abfahren erzeugten Koordinatenwerte. Dies erfordert große Speicherplatzbedarf, im übrigen gilt dasselbe wie bei Teach-in-Verfahren.

Indirekte Verfahren (off-line)

Der Rechner ist nicht direkt am Roboter angeschlossen. das Programm wird also zunächst en einem eigenen Arbeitsplatz erstellt und getestet. Für Programmierung sind Vorkenntnisse erforderlich. Das Programm wird mit einer problemorientierten Sprache beschrieben. Fehlende Koordinatenwerte können im Teach-in-Verfahren oder nach einer Punkte-Datei über die Tastatur eingegenben werden.

Explizite Sprachen: Alle erforderlichen Angaben müssen vom Programmierer eingegeben werden.

Implizite Sprachen: Bestimmte Werte und gegebenheiten werden aus CAD-                                        Programmen übernommen.