Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Intelligente Füge-Werkzeuge mit integriertem Mikrocontroller

30.04.2004


Mit Fingerspitzengefühl: Selbst empfindliche Teile handhabt das servoelektrische Greifmodul problemlos.


Auch bei Maschinen ist mittlerweile "Intelligenz" gefragt: Maschinen,
Roboter und Werkzeuge sollen immer genauer arbeiten und dabei flexibel bleiben. Regelt sich ein intelligentes Werkzeug auch noch selbst, entlastet dies die Maschinensteuerung und verringert die Reaktionszeiten.



Die Mikroelektronik macht es möglich: Aus tumben Roboterwerkzeugen, die nur die Befehle der Maschinensteuerung abarbeiten, werden intelligente Einheiten, die sich selbstständig überwachen und regeln. Was früher ganze Schaltschränke füllte, passt heute auf kleinsten Raum. Sensoren am Werkzeug erfassen auftretende Kräfte und andere Einflussgrößen direkt vor Ort und geben sie an die Werkzeugsteuerung und den Regelkreis des Gesamtsystems weiter. Durch die unmittelbare Prozessüberwachung sind schnelle Korrekturen möglich, Fehler lassen sich weitgehend vermeiden. Regelt sich das Werkzeug über einen integrierten Mikrocontroller auch noch selbst, entlastet dies die Maschinensteuerung und die extrem kurzen Wege verringern die Reaktionszeiten weiter: Das erhöht den Takt und verbessert gleichzeitig die Prozessqualität. Wissenschaftler des Fraunhofer IPA haben solche Füge-Werkzeuge entwickelt. Die intelligenten, kompakten Werkzeuge sind flexibel einsetzbar, verkürzen die Umrüstzeiten und genügen höchsten Ansprüchen an Verfügbarkeit und Genauigkeit. Integrierte Sensoren und eine dezentrale Datenverarbeitung "on board" überwachen und regeln den Prozess. Einheitliche mechanische und elektrische Schnittstellen ermöglichen ein rasches Umrüsten im "plug and run"-Verfahren.

"Wir arbeiten an einem modularen Elektronik-Baukastensystem für Roboterwerkzeuge, die einen schnellen, sicheren und qualitativ hochwertigen Prozessablauf erlauben", berichtet Projektleiter Christof Weis. "Unser Ziel ist es, Verfügbarkeit und Prozesssicherheit der Gesamtanlage durch die Integration dezentraler Elektronikmodule zur Prozessüberwachung und -regelung in das Werkzeug deutlich zu erhöhen." Die autarke Prozessüberwachung und -regelung der Werkzeuge arbeitet unabhängig von der Roboter- oder Anlagensteuerung. Bisher haben Weis und sein Team intelligente Werkzeuge zum Dosieren, Schrauben und Greifen entwickelt und erprobt.

Das Dosiermodul basiert auf einem Schneckenextruder-Ventil und ermöglicht eine hochpräzise Klebstoffapplikation. Die integrierte Sensorik überwacht laufend die Klebstoffraupen- bzw. Klebstoffpunkt-Geometrie durch ein Lasertriangulationsverfahren und mittels Ultraschall in regelmäßigen Intervallen den Abstand des Dosiermoduls zur Werkstückoberfläche. Die gesamte Sensordatenauswertung, die Prozessregelung sowie das Initialisieren der Aktoren finden unabhängig von der Robotersteuerung direkt auf dem Werkzeug statt. Am Schraubmodul messen hochauflösende Sensoren ständig Drehmoment und Drehwinkel. Auch hier erfolgt die Auswertung der Sensorinformationen lokal und der Prozess wird durch die dezentrale Controllereinheit präzise überwacht und geregelt. Das Werkzeug lässt sich einfach bedienen, führt selbst komplexe Schraubprozesse mit größter Präzision durch und kann mit einem Gerätehalter auch an manuellen Arbeitsplätzen eingesetzt werden. Auf dem Greifmodul überwachen taktile Sensorfelder ortsaufgelöst die Greifkraft und stellen über die Kontaktflächen die Position der Bauteile in den Greiferfingern fest. Das Forscherteam um Weis arbeitet im Moment an einer intelligenten Sensordatenauswertung durch neuronale Netzstrukturen für dieses Werkzeug. "Am Ende soll der Mikor-Controller die Sensordaten auswerten, in seinem Regelkreis mit den Solldaten vergleichen, die relative Bauteilposition im Greiferfinger errechnen und die veränderten Bahnplanungsparameter für den Fügevorgang an die Robotersteuerung weitergeben", erklärt Christof Weis. Dieser Vorgang findet während das Handhabens des Bauteils, nach dem Aufnehmen und vor dem Fügen statt.

Alle Werkzeuge sind sehr kompakt aus Elektronik- und Sensormodulen aufgebaut, die eine autarke Prozessregelung erlauben. Durch die Verwendung robuster Mikrocontroller sind die Elektronikbausteine einfach zu programmieren und im Bertrieb resistent gegen Softwarefehler. Neben der möglichen detaillierten Prozessdokumentation können auch Werkzeugzustände im Betrieb diagnostiziert werden, um ein eventuelles Versagen frühzeitig zu erkennen. Durch den modularen Aufbau von Hard- und Software lassen sich nahezu alle Fügewerkzeuge einfach, schnell und kostengünstig mit einem System zur Prozessüberwachung und -regelung ausrüsten. "Die dadurch erreichte Prozesssicherheit und -qualität erhöht die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage nachhaltig", stellt Weis fest.

Ansprechpartner:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik
und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Kai Wegener
Telefon: +49(0)711/970-1304,
E-Mail: kai.wegener@ipa.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Johannes Wößner
Telefon: +49(0)711/970-1585
E-Mail: johannes.woessner@ipa.fraunhofer.de

Michaela Neuner | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Fraunhofer-Forscher entwickeln Messanlage für ZF-Werk in Saarbrücken
21.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP

nachricht Startschuss für EU-Projekt: Charakterisierung der Schweißraupe für adaptives Laserauftragschweißen
15.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Seminar „Leichtbau im Automobil- und Maschinenbau“ im Haus der Technik Berlin am 16. - 17. Januar 2018

23.11.2017 | Seminare Workshops

Biohausbau-Unternehmen Baufritz erhält von „ Capital“ die Auszeichnung „Beste Ausbilder Deutschlands“

23.11.2017 | Unternehmensmeldung