1. Augsburger Produktionstechnik Kolloquium · Fasttrack Harting Führungsrechner z.B. Beckhoff Drivesmobile Safetymobile Sicherheitsabtrennung SEW ... Microsoft SQL ) ne CU Kat 6

1. Augsburger Produktionstechnik Kolloquium

Entwicklung einer Multi Funktionalen Roboter Zelle

kurz: MFZ

18.05.2011

Stefan Bayer

( KUKA Systems GmbH )

www.kuka-systems.com

1. Augsburger Produktionstechnik Kolloquium KUKA Systems GmbH | AS-A | Bayer |18.05..2011| Seite 3

Historie Technologie Anlagenbau 1959-1987 ( Beispiel Automobil )

http://www.kuka.biz/



Quo Vadis Technologie Anlagenbau 2007 Heute 2016 2026

Jigless 2008+ Stand der Technik 2016/26Stand der Technik 2007/8

Entwicklung Automobil 2007 2016/26

Entwicklung Luftfahrt / Leichtbau 2016/26

Stand der Technik 2016/26 Themensammlung:

Mehrfachbearbeitung an Grossbauteilen

Prozess - / Varianten - Flexibilität

Standardisierung -- Plug& Play -- CNC Kernel

Robotik Mensch Maschine Interaktion Mobil

Integrierte Qualitätssicherung

Stand der Technik 2010

Manufaktur wegen : Stückzahl & Prozessen mit

bedingter Standardisierung .....

Automations – Sonderlösungen zu:

spez. Aufgaben ( z.B. Bohren u. Nieten, Coriolis... )

Siemens SPS & CNC Technologie




16.06.2009 – Erstabstimmung - DLR ZLP Ausrichtung bei KUKA

Quelle / Auszüge DLR Präsentation




Anspruch des DLR gegenüber Bund und Land KUKA Intention

Quelle: 2009, DLR

Entwicklung Produktiontauglicher Automatisierung

Ziel einer Kooperation mit KUKA Systems in 2009

Inhalte mussten weiter detailiert werden




22.07.2009 – Prämissen für MFZ Erstskizze mit Vorhabenbeschreibung

Umstieg von Manufaktur zu Produktion:

=> Manueller Zugriff erforderlich für Zugänglichkeit

=> Wenig störende Strukturen im Formbereich

=> Mensch/ Maschine Interaktion ( mit LBR = Leichtbauroboter )

Zielbauteil Erstausrichtung Rumpfschale A30X

=> Form Länge 16/ 8m Radius 2,1m

=> Bereitstellung der Effektoren & Material nahe Werkzeug

=> Großer Arbeitsbereich durch Portalachsen mit LBR

=> Mittlere / hohe Traglast durch Roboter auf Verfahrachse




Programmierbarer Arbeitsbereich

Werkzeug

22.07.2009 – Erste Konzeption der MFZ ( Übersicht animiert )

Materialbereitstellung

Werkerzugang

Effektoren

Stahlbetonstruktur

IR auf VerfahrachseIR auf Verfahrachse

LBR auf Portalachse




22.07.2009 – Erste Konzeption der MFZ ( 3D pdf )

3D-pdf


dlr_zlp_090924_vrml2-v2.pdf



Phasenplan: von Skizze zur Multifunktionalen Zelle ( Plan 2009 )

Erstskizze Vorhabenbeschreibung Erstspezifikation

Technikumsanlage

Zelle

AP2

AP3

AP4

AP5

AP6

AP7

Basis Arbeitspaket: Multifunktionale Zelle

Weitere Arbeitspakete:

Cutter Logistik

Externe Führung/ Ref. Roboter

Zuschnitte Legen

Rollenware Legen

Preforms und Einlegeteile

Vakuumaufbau

Kooperation Mensch / Maschine

AP1

AP2

AP3

Zelle

AP7

AP2

AP3

Zelle

AP7




Erstskizzenerstellung & Kooperationsvertrag August 2009

Skizzenphase mit Spezifikationserstellung ( 07 bis 12/2009 )

Realisierung und Umsetzung 04/2010 bis Ende 2012

Absicherungsphase: Testaufbau SIGMA Halle & Absicherung Technologie

Umsetzungsphasen: Umsetzung MFZ & Validierung Prozesse

DLR-ZLP --- Phasenplan in der Umsetzung

Auslegungs- & Konstruktionsphase 1

April 2010 – Ende 2010 1. Arbeitspaket

2. Arbeitspaket Detailkonstruktion & Evaluierung Technologie

Dez. 2010 – Ende Juni 2011

Bau & Basis-Inbetriebnahme MFZ

Juli. 2011 – Mai 2012

3. Arbeitspaket

Prozesstechnik & Validierung

Mai.2012 – Ende 20124. Arbeitspaket

2010 2011 2012

Realisierung/ Umsetzung MFZ (DLR / KUKA)




Absicherungsphase 1 & 2 : Übersicht Arbeitspakete

• Basis AP – Testaufbau SIGMA Halle und Entwurf Multifunktionale Zelle

• AP2 - Externe Führung Roboter (Nachführung, Aktives Finden Lage Bauteil)

incl. Entwicklung Führungsrechner

• AP3 - Konstruktion Endeffektor (Zuschnitte Legen)

• AP7 - Kooperation Mensch / Maschine

TEZ

Technologie-

Erpropungs-

Zelle

MFZ

Multi-

Funktionale-

Zelle

( ca 12/2010 )




Absicherungsphase 1 & 2 : T E Z

Technologie Erprobungs Zelle kurz TEZ SIGMA Halle :

• Neue Steuerungsgeneration KRC 4 mit KUKA Quantec

( Erste Anwendung ausserhalb Automotive )

• Erfahrungen & Tests mit neuer Generation

• Test zum Thema externe Führung

• Prüfung verschiedener neuer Softwarestände.......( laufend )

• Ablagetests mit Prototypengreifer

• Shakertests ( KW 21/ 2011 )




T E Z --- Einsatz neuer Produktgeneration

KR C4 smartPAD KUKA.WorkVisualQUANTEC Serie

Merkmale ( Auszugsweise ):

• Roboterfamilie -Traglastbereich 90 bis 300 kg max A-Raum 3,1 m

höhere Dynamik (20%) höhere Genauigkeit ( WH )

• Steuerung mit vielfältigen Integrationsmöglichkeiten

Process Controll, CNC Kernel........

• Bewegungs- und Sicherheitssteuerung in einer Einheit

=> geänderte Sicherheitskonzepte möglich

• Roboter Sensor Interface RSI mittelfristig in 4 ms

..............




TEZ --- Externe Führung TCP -- Erstanforderung und Versuchsaufbau

• KRC4 als Steuerung mit Quantec KR210R2700 prime auf 7. Achse

• Externer Steuerungsrechner zur Korrekturwertberechnung

• Externes Messystem: Leica AT901xR w/ controller AT900




TEZ --- Externe Führung TCP & Korrektur Rob Root

• Im ersten Schritt abgebildet und getestet mit einem Lasertracker

System offen für Anbindung alternativer Systeme

• Ergebnisse für Onlineführung und Positionskorrektur i.O.

• Verschattungsthematik bei optischem System führt zu Restriktionen

Korrektur Rob Root ( aktuell in Versuchsplanung )

ohne externe Führung mit externer Führung

Positioniergenauigkeit (1) ± 0.9 mm < ± 0.2 mm

Bahngenauigkeit (2) ± 1.2 mm (3) < ± 0.3 mm (3)

Tracking-Geschwindigkeit (4) entfällt 300 mm/s

•(1) bei Geschwindigkeitsreduktion auf 70 mm/s vor Erreichen Zielpunkt

•(2) für Linearbewegungen mit unterschiedlichen Achskonfigurationen (A1-6, A1-7, A7)

•(3) für Bahngeschwindigkeiten bis 300 mm/s

•(4) erreichbare Trackinggeschwindigkeit definiert durch Einhalten der spez. Positionier- und Bahnfahrgenauigkeiten




MFZ --- 3D Darstellung mit Animation

3D-pdf


02_000_MFZ_kpl_110324_3D_Flug.pdf



MFZ --- Steuerungskonzept I – Konzeptdarstellung

ProfiNET safe / EtherCAT safe / GIGE

Leitrechner

SoftPLC:

# MathLab

# LabView

# SIEMENS WinAC-F

# Beckhoff TwinCAT

Roboportal

Backbone Switch

z.B.

Fasttrack Harting

Führungsrechner

z.B. Beckhoff

Drivesmobile Safetymobile

Sicherheitsabtrennung

SEW

Hubtisch; Werkzeug

ProfiNET WLAN safeProfiNET WLAN safe

Blindose

400V / 24V

Energievers.

10 m10 m10 m

5 m5 m

Sw

itches Hallen-

übergabe-

punkt

LWL/400V

Übergabepkt.

Hybridkabel

(Netz+Power)

# Identsystem

Fingerabdruckscan

Robo-team NetzwerkSmartpad

Roboteam

MobileView

-AnlagenVisualisierung

-Remote Desktop Fkt.

LWL

Energiebus

EndeffektorGreifer; ... Gondel

- VISU

- Konfig.

# CP 343-1 ERPC

Datenbankanbind.( z.B DB2, Oracle, MySCL,

Microsoft SQL )

Backbo

ne

CU

Kat 6

CU

Kat 6

CU

Kat 6

Energieverteilung

- 400V

- 230V

- 24V

WLAN Optional


https://eb.automation.siemens.com/goos/catalog/Pages/ProductData.aspx?catalogRegion=DE&language=de&tree=CatalogTree&regionUrl=%2fb0&autoopen=false&nodeID=10028399&activetab=config


http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.pressebox.de/attachment/21237/Was%2Bist%2BGigE%2BVision.jpg&imgrefurl=http://www.pressebox.de/pressemeldungen/rauscher-gmbh-systemberatung-fuer-computer-und-angewandte-grafik/boxid/67373&usg=__kRKlHkbWLgw_SHVp14s2MSEFEes=&h=1181&w=1181&sz=423&hl=de&start=14&zoom=1&tbnid=rAJ3oj_quPddvM:&tbnh=150&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dgige%26um%3D1%26hl%3Dde%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1&um=1&itbs=1

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.elektroversand-schmidt.de/images/jung_es_steckdose.jpg&imgrefurl=http://www.elektroversand-schmidt.de/index.php%3FcPath%3D1037&usg=__c7P6iUHupe8yAZS_m5zRBihpuB0=&h=200&w=200&sz=9&hl=de&start=7&zoom=1&tbnid=zVdOes9uuaL04M:&tbnh=104&tbnw=104&prev=/images%3Fq%3Dschuko%2Bsteckdose%26um%3D1%26hl%3Dde%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1&um=1&itbs=1


http://www.stylepark.com/db-images/cms/berker/img/p274890_488_336-1.jpg








MFZ --- Steuerungskonzept II – Konzeptdarstellung

KIR

IN

KIR

OU

T

Sm

art

Pa

d

KIR

IN

KIR

IN

Bedienung

KIR Kooperierende Industrieroboter

KLI Line Interface

SmartPad (KCP)

Prozess

Koordination

KLI

KLI

KLI

KLI

RS

I

WIN AC KUKA.WorkVisual

Ext.Führung: PC

TwinCat 3

Drivesmobile

SEW

Hubtisch; Werkzeug, Sicherheit

Switch/ Multiplier

op

tio

na

l W

LA

N

Endeffector Endeffector

KIR

OU

T

KIR

OU

T

Eth

erC

AT

KE

B

Eth

erC

AT

KE

B

Option ist

ungetestet!

Anlage/Zelle

Sm

art

Pa

d

Sm

art

Pa

d

ProfiSafe

EtherCATKUKA EthernetEthernet

VISU - RDT

VISU - RDT

MathLabLabView

EtherCAT-Bridge:

EtherCAT-Master/

EtherCAT-Master

Sm

art

Pa

d

Server

Datenbank

Eth

ern

et G

igE

Flyer / Endeffector

Pro

fiS

afe

/ R

SI













MFZ --- Sicherheit Hallenebene – Konzeptdarstellung

Fahrstrasse

Bereich 4

Bereich 3

Bereich 1

Bereich 2

mobile Schutz-

einrichtung

Mitte

feste Schutz-

einrichtung

B4

mobile Schutz-

einrichtung

B3/4

feste Schutz-

einrichtung

B3

mobile Schutz-

einrichtung

B2/3

mobile Schutz-

einrichtung

B4/1

Sender BWS

Empfänger BWS

feste Schutz-

einrichtung

B1

feste Schutz-

einrichtung

B2

mobile Schutz-

einrichtung

B1/2

Not-Halt

Quit./Start

Quit. Lichtgitter




MFZ --- Übersicht

Spannfeld ( entkoppelt )

integrierte Kanäle &

Halfenschienen

Unteres Maschinengestell

Stahlbeton Ringfundament

mit 4 Säulen

Oberes Maschinengestell

Stahlkonstruktion als

Tragwerk

Mittige Verfahrachse

mit 2x KR270 R2700 Ultra C

mit 1x zus. Tenderwagen

Seitliche Portale

mit 2x Portale li ( mit Arm KR 240 R2500 Prime )

mit 1x Portal re. ( dito )

Sicherheitskonzept

Konfektionierbar für Forschungsbetrieb

ohne trennende Schutzeinrichtungen




MFZ --- Ausblick und Übersicht aktuelle Themen im DLR ZLP Projekt

DLR ZLP- KUKA Systems

Kooperation

TEZ & MFZ

KUKA Eng.

+Bau TEZ, MFZ

AP 2

TEZ

Technologie-

Erpropungs-

Zelle

MFZ

Multi-

Funktionale-

Zelle

AP 3

Legen

trockener

Textilien

AP 7

Mensch -

Maschine -

Kooperation

Vision:

KUKA Portal im

WindkraftbereichExterne

Führung

über die

Bahn




Für Rückfragen stehe ich gerne zur Verfügung


Documents

1. Augsburger Produktionstechnik Kolloquium · Fasttrack Harting Führungsrechner z.B. Beckhoff Drivesmobile Safetymobile Sicherheitsabtrennung SEW ... Microsoft SQL ) ne CU Kat 6