Fertigungsphase der ausgearbeiteten Konzepte

Laseranbringung

Die Fertigung erfolgte bei der Firma Feurer Metalltechnik GmbH, welches einige Vorteile und Nachteile bei der Fertigung mit sich brachte.

Die benötigten Teile aus Aluminiumblech wurden zunächst durch eine Schlagschere aus einer Blechtafel geschnitten.
Dazu wurde zunächst die Anfangs- und Endpunkte der Langlöcher, sowie die Bohrungen der anderen Teile, angerissen und mit dem Durchmesser 10mm gebohrt, und anschließend mit dem Winkelschleifer die Fläche zwischen den Löchern herausgetrennt. Anschließend wurde das U-Profil, der Haltewinkel und die Kastenabdeckung mit einer Biegebank gebogen und wie alle anderen Teile anschließend entgratet. Danach wurde das Gegenblech aus Stahl nach dem gleichen Schema gefertigt.

Die Bearbeitung des Kastens erfolgte ebenfalls zunächst mit einem Winkelschleifer, um den Sichtschlitz herauszutrennen, anschließend wurden die Löcher zur Befestigung der Grundplatte gebohrt.

Die Benutzung des Winkelschleifers machte leider ein Nachfeilen der Teile nötig und ließ das Ergebnis etwas ungenau, aber trotzdem voll funktionsfähig werden. Dagegen war das Biegen der Bleche mit der vorhandenen Abkantbank sehr einfach und genau und die Teile Konnten ohne manuelle Nachbearbeitung direkt verwendet werden.

Bei der Fertigung des ersten Konzepts wurde genauso vorgegangen, mit dem Unterschied das die Teile dort per MAG Schweißverfahren miteinander verschweißt wurden.

Greifer

Nachdem die Entscheidung über die Art der Greifvorrichtung gefallen war, wurden zunächst mit „Catia V5 R19“ einige Modelle erstellt und diese optimiert. Beispielsweise wurde die Greiferarm Geometrie mittels FEM-Berechnung optimiert (Siehe Anhang).

Bei der Auslegung wurde außerdem auf eine mehrfache Sicherheit geachtet, sodass selbst bei nicht optimalen Bedingungen (wie sie z.B.: beim Wettbewerb auftreten können) trotzdem ein sicherer Transport gewährleistet werden kann. Daher würde bei der FEM mit 10kg Lagerlast gerechnet.

Relativ schnell kristallisierte sich die endgültige Version des Greifers heraus. Aus diesem CAD-Modell wurden die benötigten Zeichnungen für die Konstruktion erstellt

Hieraus ging die Benötigte Materialliste hervor, die an Herrn Walch weitergegeben wurde. Nach ca sieben Tagen Wartezeit konnte mit der Fertigung der Teile begonnen werden.

Der Prototyp wurde Extern bei Firma „SCHEUERLE Fahrzeugfabrik GmbH“ gefertigt. Erste Versuche mit der neuen Greifeinheit wurden unmittelbar nach Fertigstellung der Teile unternommen. Im Anschluss folgten einige kleinere Änderungen, die ebenfalls im CAD übernommen wurden. Markante Merkmale dieser Greiflösung sind zum Beispiel die Keilförmige Befestigung des Greifers an der Pan-Tilt-Einheit, diese dient dazu den Greifer Optimal und Platzsparend beim Anfahren zu Positionieren. Durch seine Form ist es dem Greifer möglich unterhalb der Laseranbringung mit dem Greifvorgang zu beginnen.

Die Zwangssteuerung der Greifeinheit stellte wurde mittels höhenverstellbarer, Seitlich liegender Anschlagsschraube gelöst. Diese Schraube biete im Tiefsten Punkt einen Anschlag des Gelagerten Greifers, so dass er sich in Anfahrposition Horizontal Ausrichtet. Nachdem Der Top aufgenommen wurde und der Hub beginnt, ermöglicht der verbleibende Freiheitsgrad der Greifeinheit eine konstant Horizontale Ausrichtung der Last durch ihre Gewichtskraft. Dies wird durch die Lage des Schwerpunktes auf der Drehachse (bzw. bei kleineren Töpfen: hinter der Drehachse) realisiert.

Die Einheit wurde für eine neue Pan-Tilt-Einheit ausgelegt, welche leider nicht Rechtzeitig zum Wettbewerb geliefert werden konnte. Dies hatte zur Folge, dass die Greifeinheit leider nicht am Wettbewerb zum Einsatz kommen konnte, da die Verbaute Pan-Tilt-Einheit zu schwach war um den Lastfreien Greifer zu heben.

Nachträglich sollte noch eine neue Version des Greifers für den Wettbewerb erstellt werden, jedoch wurde dieses Vorhaben von Herrn Prof. Dr.-Ing. Heverhagen eingestellt.

 

Möglichkeit zur Gewichtsreduktion wäre zum Beispiel die Verwendung eines anderen Werkstoffs. Hierzu würde sich DUR-Aluminium eignen. Es besitz ähnliche Eigenschaften wie Stahl und hat dabei eine wesentlich niedrigere Dichte. Auf Grund des hohen Preises wurde der Prototyp jedoch nicht aus diesem Material gefertigt. Anderer Lösungsansatz wäre Beispielsweise eine Verminderung der Positionen. So könnte (bei konstanter Förderung einer einzelnen Topf-art) die Breitenverstellung entfallen oder aber auch die Höhenverstellung. Um auf ein minimales Gewicht zu erreichen sollte jedoch auf einen anderen Lösungsansatz zurückgegriffen werden.

Schutzabdeckung

Das Schutzgehäuse wurde am 07.05.2012 in Ludwigsburg bei Mann+ Hummel GmbH gefertigt. Dazu machte ich telefonisch einen Termin mit Herrn Holzinger meinem ehemaligen Meister in der Lehrwerkstatt aus. Ich brachte 2 Alustangen aus dem Hochschullager mit und suchte mir bei Mann+ Hummel eine Lexanplatte (Polycarbonat) heraus die ich an der Schlagschere zurecht schnitt. Polycarbonat hat den Vorteil das es im Gegenteil zu Plexiglas schlagzäh ist und eine hohe Festigkeit aufweißt. Dabei ist es transparent und man kann es kaltumformen ohne das Risse entstehen.

Ich entgratete es mit einem Blech und programmierte an der CNC- Fräsmaschine eine 45mm große Kreistasche, die das  Loch für den Notausschalter bildete. In einem zweiten Schritt bohrte ich die 5mm Löcher für die Befestigung mit den Alustangen. Diese bearbeitete ich mit der Fräsmaschine auf Maß und fräßte seitlich die gezeichnete Kontur ein, die oberhalb der Steuerknöpfe und Schnittstellen des Roboters vorbei führen soll. Ich bohrte zur Befestigung mit der Lexanplatte jeweils 4 Löcher und schnitt ein Gewinde ein damit man es mit Schrauben befestigen konnte. Die Lexanplatte sägte ich am Rand mit einer Bandsäge ein Stück ein damit es über die Grundplatte des Roboters passt und bog sie anschließend nach meiner CAD- Zeichnung an der Blechbiegemaschine. Am Schluss verschraubte ich die Alustangen mit der Lexanplatte.

In der Kunststoffwerkstatt der Hochschule, verschraubte ich die Schieberiegel mit den Alustangen. In einem zweiten Schritt verklebten wir die wasserfeste Folie mit Panzertape an der Schutzabdeckung und klebten ein Kunststoffrestposten oberhalb der Notausöffnung mit Loctite 401.

  • Fräsen der Alustangen
  • Materialbesorgung ( Lexanplatte)
  • Abtrennen auf Maß mit der Schlagschere
  • Bearbeiten mit Bohrmaschine, Bandsäge und Fräsmaschine
  • Kaltumformen an der Biegemaschine
  • Montage

 

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