Roboterfräszelle

• Subject Area: Production Technology
• Term: Funded in 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 222353148

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Die Roboterfräszelle steht stellvertretend für eine Prozesslösung, welche sich aktuell großem Interesse der Industrie erfreut. Im Gegensatz zur Bearbeitung aufWerkzeugmaschinen stellen Industrieroboter einen weitaus größerenArbeitsraum bei günstigen Kosten zur Verfügung. Insbesondere spanende Prozesse können aber bisher nicht einfach übertragen werden, da die typischerweise deutlich schlechteren dynamischen Eigenschaften und Genauigkeiten des Roboters hier wesentlich limitieren. Auch variiert das Verhalten über den Arbeitsraum enorm, was jedoch heute noch kaum systematisch berücksichtigt wird. Während es im Stand der Forschung bereits umfassende Arbeiten hinsichtlich der Genauigkeitssteigerung gibt, liegt der Fokus hier primär auf der Steigerung der Produktivität, also des Zerspanvolumens, Ausgangspunkt der bisher durchgeführten Arbeiten bildet dabei die systematische Analyse der entsprechenden Robotereigenschaften mittete dedizierter Experimente sowie ganzheitlich im Fräsversuch. Hierbei wurden Einflussfaktoren von Antrieb, Mechanik, Prozess und Zusatzachsen quantifiziert und über den Arbeitsraum aufgetragen. In Folge wurde beispielsweise ein Konzept entwickelt, wie sich die posenund richtungsabhangigen Eigenschaften gezielt als Parameter zur Produktivitatssteigerung nutzen lassen. Schwerpunkte der Forschungsarbeiten an der Roboterzelle sind insgesamt: Analyse des statischen und dynamischen Verhaltens (Nachgiebigkeit und Schwingungsverhalten) des Roboters innerhalb realistischer Bearbejtungsszenarien unter Variation von eingenommener Pose und Bearbeitungsposition mit dem Ziel der optimalen Ausnutzung der redundanten Achsen; Nutzung von Inertialsensorik zur Erhöhung der Robotergenauigkeit; Schwingungsdämpfung mit unterschiedlichen Ansätzen (antriebsbasiert, mittete Zusatzaktorik); Optimierung der CAD-/CAM-Kette unter Berücksichtigung des hochgradig variablen dynamischen Verhaltens über den Arbeitsraum; Generative Fertigung großvolumiger Schalenteile mittels Extrusionsprozessen; Nutzbarkeit des Roboters für die Automatisierung von Fügeprozessen. Das Gerät findet weiterhin Anwendung in der Qualifizierung des wissenschaftlichen Personals hinsichtlich Roboterprogrammierung und konnte für verschiedenartige studentische Abschlussarbeiten, Vorarbeiten und Industrieauftrage eingesetzt werden.

Publications

• Analysis of the dynamic behavior of a six-axis-industrial robot across the entire workspace in respect of machining tasks. IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
  Karim, Ali; Hitzer, Julian; Lechler, Armin; Verl, Alexander
  
• Challenges and obstacles in robotmachining. Proceedings of the 44th International Symposium on Robotics
  Karim, Ali; Verl, Alexander
  
• Durchgängige CAx-Kette bei der mechanischen Bearbeitung mit Industrierobotern: Kosten- und Zeitreduktion durch automatisierte Bearbeitung, wt Werkstattstechnik online
  Karim, Ali; Waibel, Anne : Abel, Stefan : Verl, Alexander
  
• Online Calibration of Industrial Robots using Inertial Sensors. 47th International Symposium on Robotics
  Vieler, Hendrik ; Lechler, Armin ; Grimm, Jochen
  
• Pose- and feed-direction-dependency analysis for milling tasks with industrial robots. DEStech Transactions on Engineering and Technology Research
  Karim, Ali; Schmid, S.; Verl, Alexander
  
• Productivity Increase through Joint Space Path Planning for Robot Machining. IEEE- European Modelling Symposium
  Atmosudiro, Agus ; Keinert, Matthias ; Karim, Ali; Lechler, Armin ; Verl, Alexander; Csizar, Akos
  
• Schwingungsanalyse an Bearbeitungsrobotern: Durchführung einer experimentellen Modalanalyse an Industrierobotern. wt Werkstattstechnik online
  Karim, Ali; Verl, Alexander; Höhne, Robin
  
• Experimentelle Modalanalyse an Industrierobotern: Grundlagenuntersuchung zur Minimierung des Messaufwands. VDI-Z Integrierte Produktion
  Merovci, Petrit; Karim, Ali; Lechler, Armin
  
• Schwingungsdämpfung bei Industrierobotern - Ein semiaktiver Ansatz zur Verbesserung der Dynamik. atp-edition
  Neubauer, Michael; Vieler, Hendrik ; Armin, Lechler; Verl, Alexander
  
• Drive based damping for robots with secondary encoders. Robotics and Computer-lntegrated Manufacturing
  Vieler, Hendrik ; Karim, Ali ; Lechler, Armin