Spanntechnik für Roboter

Steuerbare Aufspannung gefragt

Roboter besitzen ein großes Potential, die Fertigung in handwerklichen Betrieben der Holzbearbeitung effizienter und flexibler zu gestalten. In einem Verbundprojekt am ISW der Uni Stuttgart entsteht eine Pilotanlage. In der HOB berichten die Projektpartner regelmäßig über die Fortschritte. Dieser Artikel befasst sich mit den Anforderungen an die Spanntechnik und einer möglichen Lösung in Form von automatisiert rekonfigurierbaren Systemen.

Durch die Steuerbarkeit der Aufspannung kann deren Bewegung auf die des Roboters abgestimmt werden. Am Markt erhältliche CAM-Tool können eine zweite bewegliche Kinematik im Arbeitsraum des Roboters jedoch nicht berücksichtigen. Aktuell können Kollisionen in der Planung vermieden, aber ohne ein zusätzliches Simulationstool nicht simulativ überprüft werden. Dies stellt aktuell eine Hürde bei der Integration automatisierter Spannsysteme in KMU dar. Zukünftige Arbeiten müssen sich daher mit der Integration komplexer Spanntechnik in CAM-Tools beschäftigen.

Prozessparallele Rekonfiguration

Bisher erfolgt das Setup der Aufspannung meist vor Bearbeitungsbeginn und bleibt während des Prozesses unverändert. Bei dünnwandigen Bauteilen verringert sich die lokale Bauteilsteifigkeit stark mit fortschreitender Bearbeitung. Automatisiert rekonfigurierbare Systeme erlauben auch währende des Bearbeitungsprozess eine Anpassung der Aufspannung an den Bearbeitungsfortschritt durch Rekonfiguration. Dies erfolgt jedoch nicht ohne Nachteile, da eine Veränderung der Aufspannung auch stets eine Möglichkeit für Fehler und daraus resultierenden Ungenauigkeiten darstellt. Dem muss mit erhöhtem Aufwand bei der Spannplanung und einer sensorischen Erfassung des Spannzustands begegnet werden. Nicht zuletzt erlaubt die Integration von Sensorik auch die regelungstechnische Optimierung von Spannprozessen, da z.B. Vakuumgreifer dadurch an Genauigkeit gewinnen können.

Insgesamt stellen automatisiert rekonfigurierbare Spannsysteme in Kombination mit Industrierobotern für Bearbeitungsaufgaben einen vielversprechenden Ansatz für die Steigerung des Automatisierungsgrads und der Effizienz von Handwerksbetrieben dar. Der steigenden Komplexität des Gesamtsystems muss dabei mit einer ausgereiften und nutzerfreundlichen Planungssoftware begegnet werden.

Hinweis zur Förderung

Das Forschungsvorhaben, das diesem Bericht zugrunde liegt, wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03VNE2100l gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.

Autoren

Andreas Schütz, wissenschaftlicher Mitarbeiter, Antriebssysteme und -regelung,

Nico Helfesrieder, Gruppenleiter Antriebssysteme und -regelung,

Dr.-Ing. Armin Lechler, stellvertretender Institutsleiter und geschäftsführender Oberingenieur,

Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl, Institutsleiter

Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart; www.isw.uni-stuttgart.de

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Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart

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