Entwicklung eines teilautomatisierten Montagesystems für die Montage von kundenspezifischen Baugruppen durch die Mensch-Roboter-Kooperation

Abstract

Die Entwicklung der Produktionstechnik im Bereich der Handhabungstechnik verschafft Mensch und Roboter neue Aufgabenfelder in der Montage. In Unternehmen, deren Montage technischen und wirtschaftlichen Risiken unterliegt, bietet die bedarfsgerechte Teilautomatisierung von Montagearbeitsplätzen durch die Mensch-Roboter-Kooperation ein großes Potenzial zur Effizienzsteigerung und eine Erhöhung der Prozessfähigkeit. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag für die Produktivitätssteigerung im Produktentstehungsprozess von kundenspezifischen Baugruppen und stellt einen Leitfaden für die bedarfsgerechte Automatisierung der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter dar. Ein Lösungsansatz für die Automatisierung ergibt sich durch die Entwicklung eines angepassten Steuerungskonzepts für die Prozessentwicklung und -führung. Ein weiterer Vorteil ist die Gestaltung des Bedienkonzeptes mit einem anforderungsgerechten Messkonzept, welches die Mitarbeiter durch Assistenzfunktionen im Produktionsumfeld unterstützt, um die Installations- und Inbetriebnahmezeiten eines teilautomatisierten Montagearbeitsplatzes erheblich zu verkürzen. Anhand des Aufbaus einer Entwicklungsumgebung und der Erprobung im Produktionsumfeld werden die Funktionen des teilautomatisierten Arbeitsplatzes nachgewiesen und validiert. Die Steigerung der Produktivität im Sondermaschinenbau wird gegenüber dem Stand der Technik aufgezeigt und die Übertragbarkeit des Steuerungskonzepts in die Flugzeugbranche belegt.

The development of production technology in the field of handling technology has created new areas for an interaction of humans and robots in assembly. In companies whose assembly is subject to technical and economic risks, the needs-based partial automation of assembly systems through human-robot cooperation offers great potential for increasing efficiency and process capability. This thesis contributes to the increase of productivity in the product development process of customer-specific assemblies and provides a guideline for the need-based automation of the cooperation between human and robot. A solution approach for automation results from the development of an adapted control concept for process development and process control. A further advantage is the design of the operating concept with a measurement concept that meets the requirements and supports the employees with assistance functions in the production environment in order to considerably shorten the installation and commissioning times of a semi-automated assembly workstation. The functions of the semi-automated workstation are verified and validated by setting up a development environment and testing it in the production setting. The increase in productivity in special machinery construction becomes evident when compared to the state of the art and the transferability of the control concept to the aircraft industry has been proven.