Emil Bucher GmbH & Co. KG
#page(title)
#page(url_absolute)

© 2017 Emil Bucher GmbH & Co. KG

Forschungsprojekt AZUR

Erfolgreich abgeschlossen haben wir ein Forschungsvorhaben im Rahmen des Verbund Projekts AZUR zur Entwicklung eines Endeffektor zum automatischen Auflegen von Blitzschutzmaterial auf Kohlefaser- Flugzeugschalen.

Projektpartner waren das DLR und Premium Aerotec.

Der Endeffektor wurde im Rahmen der Eröffnung des neuen Forschungszentrums des DLR in Augsburg vorgestellt.

 

Automatisierter Blitzschutzableger (AZUR, RoCk)

[$=project.imageDescription(

Die Aufgabe

Als Arbeitspaket des Projektes RoCk (Robuste CFK-Gesamtprozesskette) soll eine automatisierte Ablage des Blitzschutzprepregs entwickelt werden. Die Anforderungen beinhalten:

  • positionsgenaue Ablage auf Rumpfschale mit einem Industrieroboter
  • faltenfreie Drapierung auf zweifachgekrümmter Oberfläche

[$=project.imageDescription(

  • Zustandsüberwachung und Regelung

Das Konzept

Um den Anforderungen zu genügen, wurden folgende Merkmale erarbeitet:

  • ein kompakter Endeffektor an einem KUKA KR210 Roboter
  • drei Antriebe zur Materialförderung (kraftgeregelt)
  • zwei Ultraschallmesser auf Linearschlitten für den Bahnzuschnitt
  • die Antriebe werden als Zusatzachsen des Roboters gesteuert um die Synchronität mit der Roboterbewegung zu sichern
  • mehr als zehn Sensoren zur Zustandsüberwachung

Der Endeffektor soll die Ablegeposition auf der Schale anfahren und mit der Ablage beginnen. Dabei sollen die drei Schichten des Materials, bestehend aus dem Blitzschutzprepreg, der Schutzfolie und dem Trägerpapier getrennt, das Prepreg zu einer positionsabhängigen Bahn zugeschnitten und über die Schutzfolie auf der Oberfläche drapiert werden.

 

Für die Steuerung soll das Extended Motion (XM)-System der Firma KUKA verwendet und die Sensorik über ein EtherCAT-Bussystem an die Roboterzelle angeschlossen werden.

Die Konstruktion

Die Konstruktion des Blitzschutzablegers wurde vom Projektpartner Emil Bucher GmbH & Co. KG übernommen.

Im Entwicklungsprojekt wurden die einzelnen Prozessschritte separat untersucht und die Ergebnisse dann zusammengefasst.

Nach der Validierung dieser Versuchsergebnisse wurde ein analoger Ablagewagen aufgebaut, über den das Zusammenspiel der Prozessschritte im Gesamten erfasst und untersucht werden konnte.

[$=project.imageDescription(

Die konstruktive Herausforderung lag dabei auf:

  • robuster, industrienaher und kompakter Bauweise
  • guter Zugänglichkeit
  • geringem Gewicht

 

[$=project.imageDescription(

Die Roboteranbindung

Die Anbindung des Endeffektors an die Robotersteuerung erfolgt in mehreren Schritten:

  • Aufbau der Sensorik und des EtherCAT-Feldbusses
  • Test und Konfiguration der Sensorik am Endeffektor über TwinCAT
  • Anbindung des Endeffektors an die XM-Steuerung außerhalb der Roboterzelle. Hierbei werden die Roboterachsen simuliert und nur die Endeffektorantriebe angesteuert.
  • Übertragung der Steuerung (Soft- und Hardware) an die Roboterzelle. Hier übernimmt die Extended Motion-Steuerung die zur Roboterbewegung synchrone Ansteuerung der Antriebe des Endeffektors.

Die Validierung

Anschließende Validierung erfolgt an Originalschale der Sektion 16/18 des A350XWB. Da am Versuchstand keine Turning Station verfügbar ist, muss der Endeffektor um die festmontierte Rumpfschale bewegt werden. Das Ziel ist es passgenaue parallele Bahnen ablegen zu können.

Folgende Punkte sind für die Validierung essenziell:

  • der Aufbau der Schale wurde im Hinblick auf die bestmögliche Erreichbarkeit untersucht.
  • Bewegung der Antriebe des Endeffektors und des Roboters müssen in Echtzeit synchronisiert werden
  • mit Hilfe des Robot Sensor Interface (RSI) werden die Sensordaten an die Steuerung angebunden und für die Bahnregelung verwendet.

[$=project.imageDescription(

 

 [$=project.imageDescription(

 [$=project.imageDescription(