Transferprojekte

Neuer Prüfstand für Lebensdauer-, Funktionstests und Produktentwicklung

Konzeption, Analyse und Umsetzung eines Roboterprüfstands für Handwerkzeuge

Die FREUND Maschinenfabrik GmbH & Co. KG beschäftigt sich im Zuge der Digitalisierung mit neuen Geschäftsmodellen und digitalen Plattformen und damit verbunden mit einem Condition Monitoring und Predicitive Maintainance ihrer Produkte. Dazu benötigt FREUND für ihre Werkzeuge und Maschinen einen Prüfstand. Mit diesem Prüfstand sollen die Handwerkzeuge für die Fleischzerlegetechnik automatisiert in möglichst realitätsnahen Anwendungsszenarien getestet werden, um die Entwicklung von Condition Monitoring und Predictive Maintenance Funktionen zu unterstützen.

Das Ziel war die Entwicklung eines universellen Roboterprüfstandes, mit dem sowohl Lebensdauer- und Funktionstests als auch Produktentwicklungen durchgeführt werden können. Ein robuster Industrieroboter trägt und bewegt die Handwerkzeuge von FREUND, um den Einsatz der Werkzeuge realitätsnah nachzubilden. Somit können zukünftig einerseits Dauerversuche zur Verschleißermittlung erfolgen. Andererseits können neuartige Produkte als Werkzeug-Roboter-Kombination zielgerichtet entwickelt und getestet werden.

Zur Abbildung handgeführter Arbeitsabläufe wurden typische Bewegungen analysiert. Die typische Bewegung des Werkzeugs, die sich beim Abfahren des Schnittguts darstellt, wurde charakterisiert. Für Lebensdauertests wurde festgehalten, dass der Prüfstand die Möglichkeit bieten soll, definierte Kräfte am Werkzeug einzubringen. Was wiederum über die Bewegungssteuerung des Roboters realisiert wird. Schließlich erfolgten in der Konzeptphase die Spezifikationen hinsichtlich Robotik, Sensorik, Prüfstandsteuerung, Sicherheitstechnik, Datenlogger und Mensch-Maschine-Schnittstelle. Abschließend wurden alle benötigten Komponenten einschließlich einer Kostenübersicht zusammengetragen.

In der Umsetzungsphase erfolgte der Hardwareaufbau des prototypischen Roboterprüfstands auf Basis eines Stäubli TX-200 am Fraunhofer IEM. Es wurde eine zentrale Prüfstandsteuerung auf Basis einer objektorientierten Softwarearchitektur entworfen. Diese ermöglicht die Aufzeichnung und Auswertung von Messwerten, integriert die Sicherheitskomponenten und die Robotersteuerung. Dazu wird eine PC-basierte Lösung verwendet, welche einen Tablet-PC beinhaltet.

Die Bewegungsabläufe wurden in der Programmiersoftware Stäubli Robotics Suite zunächst simuliert und anschließend offline programmiert. Die erstellten Programme wurden nach der Inbetriebnahme des prototypischen Roboterprüfstandes an die realen Bedingungen durch die entsprechende Online-Programmierung angepasst. Im Wesentlichen wurden vier unterschiedliche Bewegungsprogramme implementiert, welche den Einsatz der Werkzeuge von FREUND möglichst realitätsnah abbilden. Diese können entweder einmalig oder mehrfach hintereinander als Lebensdauertest ausgeführt werden. Abschließend erfolgte eine Bewertung der erzielten Arbeitsergebnisse.