Entwicklung eines Operatorarbeitsplatzes für die telepräsente Mikromontage

1 Einleitung

Im ersten Kapitel wird eine Einleitung in das Thema Produktion und Telepräsenzsysteme gegeben. Außerdem werden das Ziel und die Vorgehensweise dieser Arbeit kurz erläutert.

1.1 Die Produktion im Wandel

Handhabungssysteme, wie bspw. Roboter, stellen ein wichtiges Hilfsmittel dar, um eine leistungsfähige Produktion in der heutigen Zeit aufrechterhalten zu können. Sie übertreffen den Menschen vor allem in den Bereichen der Präzision, der Durchführungsgeschwindigkeit und der erreichbaren Maximalkraft. Sie führen ihre Aufgaben immer nach gleichem Programmablauf durch. Dieser Ablauf wird von einem Spezialisten festgelegt und dem Roboter oder Handhabungsautomaten programmiert. Da die Programmierung ein zeitaufwändiger Prozess ist, bei dem in der Regel viele Iterationsschleifen notwendig sind, ist eine Inbetriebnahme dieser Maschinen zeit- und kostenintensiv. Demzufolge eignet sich der Einsatz von Robotern und Handhabungsautomaten meist nur für Großserien. Aufgrund des Trends der letzten Jahre hin zu individualisierten Produkten (vgl. WAGNER et al. 2003) spielen Klein- und Mittelserien heute eine ebenso bedeutende Rolle in der Produktion wie Großserien. Diese Montage in Klein- und Mittelserien erfolgt heute in vielen Produktsparten manuell. Die manuelle Montage stößt jedoch in einigen Bereichen der Produktion auf neue Herausforderungen.

Schon 1998 identifizierte die Gesellschaft für Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik (GMM) die Mikrosystemtechnik als eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts (VDE 1998). Die kleinen Dimensionen der Bauteile werfen dabei für den Monteur zwei grundsätzliche Probleme auf. Zum einen ist es für den Menschen schwierig, die winzigen Bauteile zu handhaben, da ein Greifen mit den Fingern oftmals nicht möglich ist oder zu Beschädigungen des Bauteils führen würde. Zum anderen ist es für den Menschen schwierig, die hohen Genauigkeitsanforderungen bei der Mikromontage einzuhalten. Der Monteur muss dann Hilfsmittel benutzen, um die Bauteile mit den eingeschränkten Dimensionen handhaben und fügen zu können. Dabei werden vor allem Lupen und Mikroskope für die Vergrößerung der Sicht auf die Bauteile eingesetzt und Pinzetten, um die Bauteile aufnehmen zu können, ohne sie zu beschädigen. Aber auch mit diesen Hilfsmitteln stößt der Mensch mit seinen Fähigkeiten an seine Grenzen. Ziel muss es daher sein, die Vorteile von Handhabungssystemen mit denen des Menschen zu koppeln, um so ein optimales Montagesystem zu generieren.