Aufrufe
vor 1 Jahr

DER KONSTRUKTEUR 6/2015

DER KONSTRUKTEUR 6/2015

SERIE Gelenkiger

SERIE Gelenkiger Spinnen-Greifer für Industrieroboter Ein neuartiger Sauggreifer für Roboterarme, der an der Universität des Saarlandes entwickelt wird, ist mit seinen Muskeln aus haarfeinen Formgedächtnisdrähten überaus gelenkig. Der Prototyp bewegt seine Extremitäten ähnlich denen einer Spinne. Die Drähte sind weder auf Antriebe noch auf Sensoren für ihre genauen Bewegungen angewiesen Paul Motzki Greift sich in einer Fertigungsstraße ein Roboter ein flaches Werkstück, etwa ein Blech, das im nächsten Verarbeitungsschritt an genau markierten Stellen Bohrungen erhalten soll, passiert es nicht selten, dass just dort, wo sich sein starrer Saug- Greifer festsaugt, ein Loch geplant ist. Gerade in vollautomatisierten Prozessen ist so etwas für die Ingenieure im Hintergrund eine echte Herausforderung. Ihnen kann künftig ein neuartiger flexibler Saug-Greifer weiterhelfen, den die Forschergruppe von Stefan Seelecke an der Universität des Saarlandes und am Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik entwickelt hat. Der Spinnen-Greifer lässt seine Muskeln spielen und bewegt seine Greifarme – der Prototyp hat vier davon –, die auf diese Weise nicht mehr sich selbst im Weg sind. Und das bei voller Fahrt, ohne dass der Betrieb behindert wird, oder der Prozess gestoppt werden müsste. „Unser Saug-Greifer lässt sich während des Betriebs mühelos und leicht umprogrammieren. Dadurch wird die Produktion beschleunigt und nicht zuletzt auch Platz im Lager gespart, wo üblicherweise viele, fast identische Greifer, so genannte Endeffektoren, auf ihren Einsatz warten“, sagt Professor Seelecke. Möglich wird dies durch feine Drähte mit Formgedächtnis. Damit bezeichnen die Wissenschaftler das Phänomen, dass solche Drähte ihre alte Form wieder annehmen können, nachdem sie verformt wurden. „Wir nutzen dabei die Fähigkeit der Legierung Nickel- Titan zur Phasenumwandlung: Erwärmen wir einen Draht aus dieser Legierung, indem wir zum Beispiel elektrischen Strom hindurch fließen lassen, wandelt sich seine Gitterstruktur um, und er zieht sich zusammen“, erklärt Professor Seelecke. Die Ingenieure bündeln mehrere der hauchfeinen Drähte, dadurch geben diese durch die größere Oberfläche schneller Wärme ab als ein einzelner dickerer Draht, so dass das Bündel schneller abkühlen und wieder lang werden kann. Das Prinzip wurde dem menschlichen Muskel nachempfunden. Auf diese Weise wird eine schnelle An- und Entspannung und damit auch eine flinke Bewegung der Greifer-Gliedmaßen möglich. Auf kleinem Raum lassen sich kraftvolle Bewegungen ausführen: „Unsere Formgedächtnisdrähte haben von allen bekannten Antriebsmechanismen die höchste Energiedichte“, erläutert Seelecke. Durch die Formgedächtnisdrähte ist der Endeffektor leicht, geräuschlos und – abgesehen von dem ihn führenden Roboterarm – unabhängig von weiteren Apparaturen. Er benötigt nur Strom und ist auf keine sonstigen Antriebe wie Elektromotoren oder Druckluft angewiesen. Die Steuerung erfolgt über einen winzigen Halbleiterchip. Auch weitere Sensoren sind nicht nötig, damit der Saug-Greifer passgenau greifen kann. „Die Drähte selbst liefern alle Daten, Sensoreigenschaften sind also automatisch integriert“, sagt Ingenieur Paul Motzki, der als Wissenschaftlicher Mitarbeiter den Prototyp des Greifers im Rahmen seiner Doktorarbeit mitentwickelt hat. „Die Regelungseinheit ordnet den Messwerten des elektrischen Widerstands, die ohnehin erhoben werden, exakt die jeweilige Deformation der Drähte zu. Dadurch weiß das System zu jeder Zeit, in welcher Position welches der Drahtbündel steht“, erklärt der Doktorand. Hierdurch können äußerst präzise Bewegungsabläufe programmiert werden. www.uni-saarland.de 50 Der Konstrukteur 6/2015

VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: ASB/2015 ERSCHEINUNGSTERMIN: 10. 07. 2015 • ANZEIGENSCHLUSS: 25. 06. 2015 01 02 03 01 Sicherheitskupplungen für Schwerlastanwendungen Sie schützen den Antriebstrang vor Schaden und minimieren Stillstandzeiten. Es ist daher notwendig, dass Konstrukteure eine Kupplung erhalten, die genau den Bedürfnissen ihrer Applikation entspricht. Bild: R+W Antriebselemente, Klingenberg 04 Der direkte Weg im Internet: www.DerKonstrukteur.de als E-Paper: www.engineering-news.net Redaktion: m.doeppert@vfmz.de Werbung: a.zepig@vfmz.de in sozialen Netzwerken: Facebook.com/DerKonstrukteur twitter.com/derkonstrukteu plus.google.com/+DerkonstrukteurDe/posts 02 Lineartechnik-Komponenten in 3D-Druckern In 3D-Druckern müssen Linearkomponenten hohe Beschleunigungen und Temperaturen verkraften. Gleitlager aus Hochleistungskunststoffen sorgen hier für zuverlässige Produktionsprozesse. Bild: igus Köln 03 Motorentechnik für energiesparende Antriebslösungen Drehstrom-Asynchronmotoren und permanenterregte Synchronmotoren haben beide ihre Vor- und Nachteile. Nicht immer passt die eine oder andere Lösung hundertprozentig zur Anwendung. Hier kommen Reluktanzmotoren ins Spiel. Bild: Siemens, Erlangen 04 Vom Bremswiderstand bis zur Kurzzeit-USV Wenn Energieeffizienz gefragt ist, gibt es mittlerweile für viele Anwendungen Alternativen zu Bremswiderständen, die die Energie zum Beispiel zwischenspeichern und dem System bei Bedarf wieder zuführen. Bild: Michael Koch, Ubstadt-Weiher (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) Der Konstrukteur 6/2015 51

AUSGABE