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Rechnergestützte Auslegungsverfahren für Großmanipulatoren mit Gelenkarmkinematik

 
: Engeln, W.

Berlin; u.a.: Springer, 1995, 135 pp.
Stuttgart, Univ., Diss., 1994
IPA-IAO Forschung und Praxis, 206
ISBN: 3-540-58871-X
German
Dissertation
Fraunhofer IPA ()
Auslegung; Gelenkarmkinematik; Gelenkarmroboter; Großmanipulator; Industrieroboter; Kinematik; Kinematische Gelenkkette; manipulator

Abstract
Großmanipulatoren stellen eine Weiterentwicklung in der Handhabungstechnik dar. Sie erlauben erstmals das genaue Positionieren und Orientieren auch großer Lasten in einem großen Arbeitsraum. Ihre Anwendungsmöglichkeiten sind sehr vielfältig, so beispielsweise bei Handhabungsaufgaben im Großmaschinenbau und der Bauindustrie oder bei der Reinigung von Großobjekten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein repräsentativer Querschnitt möglicher Anwendungen von Großmanipulatoren untersucht und die jeweiligen Anforderungen an die Mechanik erfaßt. Es zeigt sich, daß Großmanipulatoren immer wieder speziell auf ihre Arbeitsaufgabe und aufgrund ihrer Größe an die räumlichen Verhältnisse ihrer Arbeitsumgebung angepaßt werden müssen, woraus sich jeweils ein hoher Konstruktionsaufwand ergibt. Um nun die Kosten für die Konstruktion eines Großmanipulators zu reduzieren wurde ein rechnergestütztes Auslegungswerkzeug geschaffen, welches den Konstrukteur während der Auslegung eines Großmanipulators u nterstützt und so zu einer Verkürzung der Konstruktionszeit beiträgt. Zur Entwicklung der rechnergestützten Auslegungshilfe wurde zuerst der Ablauf der Konstruktion eines Großmanipulators analysiert, die wesentlichen Arbeitsschritte erfaßt und diese anschließend einer Bewertung unterzogen. Ziel ist es Arbeitsschritte herauszufinden, für die es besonders zweckmäßig ist rechnergestützte Verfahren zu entwickeln. Übrig blieben die Arbeitsschritte Festlegung der Abmessungen der äußeren und inneren kinematischen Kette des Großmanipulators, Auslegung der Hauptachsen und Projektierung des hydraulischen Antriebskreises. Im ersten Schritt werden optimale Längen und minimal erforderlicher Gelenkschwenkwinkel der kinematischen Kette eines Großmanipulators berechnet. Diese erfolgt für eine gegebene Arbeitsaufgabe unter Berücksichtigung von Beschränkungen wie beispielsweise Hindernissen im Bewegungsraum oder einer beschränkten Deckenhöhe. Bei der inneren kinematischen Kette handelt es sich um Koppe l getriebe die im Zusammenhang mit dem Antrieb der Hauptachse häufig eingesetzt werden, um die Translationsbewegung des Antriebszylinders in eine Rotationsbewegung umzusetzen. Es werden unter Einhaltung gewünschter Zielgrößen und unter Berücksichtigung vorgegebener Restriktionen optimale Abmessungen der Koppelgetriebe bestimmt. Der zweite Schritt umfaßt die Festlegung geeigneter Blechdicken und einer geeigneten Anordnung der Bleche zur Aufnahme der gegebenen Belastungen. Das entwickelte Verfahren bestimmt zuerst die maßgebenden inneren Kräfte und Momente. Diese sind jeweils von der Manipulatorkonfiguration abhängig. Anschließend werden optimale Blechdicken und eine geeignete Anordnung der Bleche festgelegt. Im letzten Arbeitsschritt werden erforderliche Ölvolumenströme, Lastdrücke und Leistungen des hydraulischen Antriebskreis berechnet. Dazu werden mittels Rückwärtstransformation aus den gewünschten Manipulatorbewegungen und der gewünschten Werkzeuggeschwindigkeit unter Zugrundelegun g d er bis dahin bekannten Manipulatordaten die geforderten Größen berechnet. Abschließend wird ein Großmanipulator unter Anwendung der entwickelten Verfahren ausgelegt.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/PX-55600.html