Hochgenaue Umformteile durch messdatenbasierte Echtzeit‐Regelung der volumetrischen Kompensation robotergestützter Umformprozesse

Abstract

Die flexible Fertigung kundenspezifischer Blechteile stellt eine Herausforderung in der industriellen Produktion dar. Besonders bei Umformprozessen sind teure, auf die Zielgeometrie angepasste Werkzeuge erforderlich. Industrielle Roboter bieten aufgrund ihrer Flexibilität und ihrer geringen Kosten für ein vergleichsweise großes Arbeitsvolumen eine geeignete Alternative zur Umformung von Blechteilen. Allerdings müssen bei diesen Umformprozessen hohe Kräfte übertragen werden, welche aufgrund der geringen Steifigkeit zur Verformung der Roboter führen. Bedingt durch die durch Deformation der Roboter oftmals höhere Positionierunsicherheit treten daher deutlich größere geometrische Abweichungen der umgeformten Teile auf als bei der Umformung mittels konventioneller Werkzeugmaschinen. Ziel des Projekts war es daher, die geometrischen Abweichungen durch eine messdatenbasierte Kompensation der Positions- und Lageabweichung des Tool Center Points (TCP) bei robotergestützten Umformprozessen zu reduzieren. Exemplarisch wurde dafür das inkrementelle Umformen mit einem Roboter realisiert. Zur präzisen Erfassung der Position und Orientierung des TCP wurde ein Netzwerk neuartiger optischer Sensoren verwendet, die unabhängig von der Roboterkinematik installiert sind. Parallel werden die so gewonnenen Lageinformationen in der Bewegungssteuerung des Roboters echtzeitfähig verarbeitet, um Abweichungen aktiv zu korrigieren. Abschließend wurde der geregelte Umformprozess demonstriert und die Reduzierung der geometrischen Abweichungen der umgeformten Werkstücke validiert.