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Flexible Steuerung von Greifelementen

Lernen von der Spinne

Spinnen haben acht Beine, die sie vollkommen unabhängig voneinander bewegen können. Dadurch ist es ihnen möglich, sich beim Laufen jedem Untergrund anzupassen. So flexibel wie die Gliederfüßler arbeiten auch Greiferspinnen-Handhabungssysteme für das automatisierte Fertigen von CFK- und GFK-Bauteilen, die an allen Achsen mit intelligenten Kleinservoantrieben ausgerüstet sind.

Die Greifspinne von Fill ist ein Handling-System für das automatisierte Fertigen von CFK- und GFK-Bauteilen. (Bild: Wittenstein AG)

In der Greiferspinne ermöglichen insgesamt 19 industrietaugliche Kleinservomotoren der Baureihe Cyber Dynamic Line – jeweils in Verbindung mit dem kompakten Antriebsverstärker Simco Drive von Wittenstein – präzise und filigrane Bewegungsabläufe, die sich stufenlos und unabhängig voneinander ansteuern lassen. Neun der Motoren positionieren je einen Vakuumsauger vertikal über einen Spindeltrieb. So nimmt die Greiferspinne zum einen PU-Kerne in verschiedenen Dimensionen und zum anderen unterschiedliche flache Composite-Zuschnitte auf, die sie für den Verarbeitungsprozess vorformt. Die übrigen Kleinservomotoren verfahren die Sauggreifer formatabhängig in der Horizontalen, ebenfalls mittels Spindeltrieb. Alle Servoantriebe sind in Einkabeltechnik ausgeführt und über eine Energiekette auf je einen Antriebsverstärker im Schaltschrank verdrahtet. Der Einsatz der Energiekette ist nur aufgrund der schleppkettentauglichen, EMV-geschützten Kabelausführung möglich. Die im Einsatz befindlichen Hybridstecker vereinfachen die Montage und Wartungsarbeiten.

Greiferspinne für Verbundbauteile

„Im Rahmen des EU-Förderprojektes Lowflip haben wir den von der spanischen Forschungsgesellschaft Tecnalia konzipierten Prototypen der Greiferspinne zu industrietauglicher Serienreife weiterentwickelt“, erläutert Michael Schneiderbauer von der Produktentwicklung beim Unternehmen Fill. Lowflip steht für Low Cost Flexible Integrated Composite Process und hat zum Ziel, neue Prozesse zur flexiblen, automatisierten Fertigung von Verbundbauteilen aus Kohlefaserstoffen (CFK) und Glasfaserstoffen (GFK) zu entwickeln. „Eine der zentralen Ideen dabei ist, den Schichtaufbau und das Aushärten der Bauteile, die z.B. als Domstreben in Automobilen zum Einsatz kommen, auf einem Werkzeug zu realisieren“, so Schneiderbauer. „Das wiederum erfordert ein hochgradig bewegliches Handling-System, das verschiedene Linearpositionen ohne mechanisches Umrüsten flexibel anfährt, um die unterschiedlich dimensionierten Composite-Zuschnitte und PU-Kerne aufzunehmen, zu vorformen und abzusetzen.“ Das Unternehmen setzt die sogenannten Composites u.a. im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrttechnik, im Sportsegment, im Energiesektor oder im Bereich Holz- und Bautechnik ein. „Die Wertschöpfung findet größtenteils im eigenen Haus statt – bei Bedarf unterstützt durch regionale Partner als verlängerte Werkbank“, erklärt Produktentwickler Schneiderbauer.

19 industrietaugliche Kleinservomotoren der Baureihe Cyber Dynamic Line ermöglichen präzise Bewegungsabläufe, die sich stufenlos und unabhängig voneinander ausführen lassen. (Bild: Wittenstein AG)

Leichte und flexible Greiftechnik

Die Entwicklung des flexiblen IP54-Greifers, der verschiedene Zuschnitte des CFK- bzw. GFK-Materials sowie Kerne und Inserts aufnimmt und auf dem Werkzeug platziert, ist eine von mehreren Aufgabenstellungen innerhalb des EU-Projektes Lowflip. Fill hat sich neben der grundsätzlichen Industriereife des Spinnengreifers drei Ziele vorgegeben: „Hohe Flexibilität beim Greifen, deutliche Gewichtsreduzierung des Endeffektors und reduzierte Total Cost of Ownership, d.h. Kosteneffizienz bei Beschaffung und Betrieb eines solchen Handling-Systems“, fasst Schneiderbauer zusammen. „Mit dem Einsatz von Carbonrohren für die tragende Struktur sowie den Kleinservomotoren von Wittenstein haben wir eine Gewichtsreduktion des Greifers von mehr als 50 Prozent erreicht. Das schlägt sich sowohl in der Auslegung des Roboters selbst nieder, der nun auch kleiner und entsprechend preiswerter ist, als auch in den Betriebskosten, vor allem in einer signifikanten Energieeinsparung.“ Die Kleinservoantriebssysteme fügen sich aber nicht nur optisch ein, sondern sorgen auch für präzise und flexible Bewegungsführungen – was mit einer Ansteuerung über Pneumatik so nicht möglich ist.

Flexible Steuerung von Greifelementen
Die Greifspinne von Fill ist ein Handling-System für das automatisierte Fertigen von CFK- und GFK-Bauteilen. (Bild: Wittenstein AG)


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