Hochgenaue Herstellungsvorgänge großer Bauteile
Think big
Megarob ist eine flexible Plattform zur Automatisierung von hochpräzisen Herstellungsprozessen großer Teile und Strukturen (typischerweise ab 10m und größer). Das System besteht aus einem konventionellen Industrieroboter, der auf einer Standardstruktur wie z.B. einem Laufkran montiert ist und durch ein High-level Steuerungssystem gesteuert wird. Der Aufbau ist in der Lage, einen großen Arbeitsbereich abzudecken, und erlaubt es dem Roboter, eine große Fläche zu bedienen. Der Arbeitsbereich ist in mehrere eigenständige Bereiche gegliedert, die die Form von Würfeln haben.
Prototyp des Megarob (20x6x5m) im AITIIP Technological Centre in Spanien. (Bild: AITIIP Foundation)
Einige der größten Probleme der heutigen industriellen Fertigung betreffen Herstellungs- und Reparaturaufgaben von großen Komponenten (ab 10m). Tatsächlich werden viele Herstellungsprozesse, wie Zerspannung, Fräsen, Schleifen, Polieren, Entgraten, Schweißen, Vernieten, Verschrauben oder Bemalen, immer noch manuell durchgeführt, hauptsächlich aufgrund von Problemen, die mit der kinematischen Struktur der Maschinen zusammenhängen und mit den benötigten Toleranzen. Mit der derzeit verfügbaren Technologie ist es schwierig, ein robustes System zu entwickeln, das akkurat genug für solche Aufgaben ist, da Positionierungsfehler exponentiell zur Größe der Maschine steigen. Die endgültige Präzision eines Systems ergibt sich aus der Akkumulation verschiedener Fehler, beginnend mit dem Fehler im Herstellungsprozess selbst. Es existiert eine wesentliche Lücke zwischen der Genauigkeit, die derzeit bei der Produktion kleiner Produkte und Komponenten erreicht wird, und der Präzision bei großen Strukturen. Daher ist es wichtig, ein System zu entwickeln, das dazu fähig ist, die Toleranzen kleiner Komponenten auch bei großen Teilen zu erreichen.
Konzept
Die Hauptprobleme bei der Herstellung von großen Komponenten hängen mit mehreren Faktoren zusammen:
- • die Schwierigkeit, ein hohes Level an Genauigkeit aufrecht zu erhalten,
- • der Bedarf, Teile von einer Seite der Fabrik zur anderen zu transportieren, um die verschiedenen Herstellungsaufgaben zu realisieren,
- • die Notwendigkeit, zumindest Teile der Herstellung manuell durchführen zu können.
- • Ungenauigkeit der Roboter-Kinematik
- • Fehler bedingt durch die strukturelle Schwäche des Roboterdesigns: Industrielle Roboter werden hergestellt, um flexible Strukturen zu garantieren. Als Konsequenzen tauchen strukturelle Verschiebungen und dadurch Abweichungen von den einprogrammierten Positionen auf, wenn Kräfte auf die Konstruktion einwirken.
- • Verschiebungen des Roboters durch Trägheitskräfte, wenn der Kran nicht starr genug ist.
