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massivUMFORMUNG März 2017

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT Bild 1: Beispiele für die ermittelte Bewegungsbahn von Bauteilen, links: Streuung der Weg-Weg-Kurven für den Transport des Bauteils von der Annahme zur Plättgravur in Abhängigkeit des Werkers, rechts: Weg-Zeit-Kurve für den Transport des Bauteils von der Annahme zur Plättgravur VORGABEN In Abstimmung mit den industriellen Projektpartnern erschien es ratsam, dem Mitarbeiter auch bei Nutzung des Handhabungsgeräts eine Restkraft in allen Komponenten des Kraftvektors zu überlassen, um ihm hierüber eine haptische Antwort des Prozesses zur Verfügung zu stellen und nicht im Gegensatz dazu das Ziel einer „Null-Kraft“ zu verfolgen. Für die Restkräfte der einzelnen Kraftkomponenten wurden als Zielgrößen gegenüber dem derzeitigen Ist-Zustands vorgegeben: • Gewichtskraft 10 % • Beschleunigungskräfte geringer als 25 % • Klemmkraft 10 % • ideal wäre für alle Kraftkomponenten eine einstellbare Restkraft AUFBAU DES HANDHABUNGSGERÄTS Der prinzipielle Aufbau des Handhabungsgeräts ist in Bild 3 dargestellt. Realisiert wurden drei translatorische und zwei rotatorische Achsen. Der Hub beträgt 500 mm, die verfahrbare Querachse 1.100 mm und die nutzbare Zangenlänge 500 mm. Die erforderlichen Kräfte und Momente wurden mit Hilfe des Simulationsmodells auf Basis der geometrischen Dimensionen, der Bauteilgewichte und der Bauteildynamik berechnet. Der Demonstrator wurde für ein Bauteilgewicht bis 20 kg ausgelegt. Bild 2: Schematischer Aufbau des kinematischen Simulationsmodells Für das pneumatisch angetriebene Kraft-System wurde eine Steuer-/Regeleinheit entwickelt, welche auf rein pneumatischem Weg – ohne weitere elektronische Elemente – die geforderte Aufgabenstellung erfüllt. Die Gewichtskraftkompensation („Schwebezustand“ des Bauteils) wird durch zwei Kolbenstangenzylinder in Kombination mit einem Präzisions Druckregelventil realisiert. Die gewünschte Höhe der Kraftunterstützung kann über Drehregler beliebig variiert werden. Die Energieversorgung des Systems erfolgt über einen im industriellen Umfeld üblichen 6 bar-Druckluftanschluss. Der Aufbau des Führungssystems erfolgte über zwei stehende Säulen für die vertikale Achse, zwei Linearführungen für die horizontalen Quer- und Längsbewegungen und zwei Drehachsen. Das Wirkprinzip des Zangen-/Greifersystems basiert auf einem Kurvengetriebe, das mit pneumatischer Unterstützung angetrieben wird. Mit Ausnahme des Zangen-/Greifersystems wurden für den Aufbau des Handhabungsgeräts ausschließlich auf dem Markt erwerbliche und industrieerprobte Komponenten verwendet. Für das Zangen-/Greifersystem war am Markt kein geeignetes System verfügbar, sodass eine Eigenentwicklung und Einzelfertigung erfolgte, mit dem über ein mechanisches 72 massivUMFORMUNG | MÄRZ 2017


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