Modellbasierte Berechnung der Bewegungsteuerung für Folienverpackungen bei schnelllaufenden Pick-and-Place-Anwendungen – RoboBag
Robotersysteme werden in modernen Maschinen und Anlagen häufig eingesetzt und werden auch in Zukunft immer weitere Verbreitung finden. Insbesondere unter dem Druck wachsender Maschinenflexibilisierung und zunehmender Vernetzung (Industrie 4.0) bieten Roboterlösungen auf Grund ihrer hohen generischen Anwendbarkeit die Möglichkeit, neue Maschinenkonzepte und –verfahren umzusetzen. Ein hohes Maß an
Flexibilität zum Greifen von Verpackungen bieten dabei vakuumbasierte Elastomersauger, welche allerdings gewissen Einsatzgrenzen unterliegen. Diese ergeben sich im Wesentlichen aus der maximalen Bahnbeschleunigung, die ggf. zum Ablösen der Verpackung und somit zu einer Verringerung der Ausbringung führt.
Vor diesem Hintergrund stellt sich für Maschinenbauunternehmer und Unternehmen der abpackenden Industrie die Frage nach optimalen Bewegungen von Pick-and-Place-Robotern. In Abhängigkeit variierender Verpackungsarten und –formen, der stochastischen Bewegung vom Transportband in die Sammelverpackungen sowie der Bewegung vom Produkt in der Verpackung, soll ein zuverlässiger Transport der Verpackung ohne Versagen der Wirkpaarung zwischen Sauger und Verpackung gewährleistet werden.
Pick-and-Place-Roboter
Das Forschungsvorhaben beabsichtigt die Ermittlung optimaler Roboterbahnen für Pick-and-Place-Anwendungen unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Kräfte an der Wirkpaarung zwischen Sauger und Verpackung. In die Bahnsynthese werden sowohl das mittels Ersatzversuchen und numerischer Simulation ermittelte Wirkpaarungsverhalten als auch die Leistungsgrenzen der Roboterantriebe einfließen. Das Ziel des Projektes ist einerseits die Verkürzung der Inbetriebnahmezeit, als auch eine Erhöhung der Verfügbarkeit, wodurch insgesamt die Ausbringung von Verpackungsanlagen gesteigert werden soll.
Das Vorhaben richtet sich insbesondere an KMU, die selten über personelle und materielle Kapazitäten verfügen, um umfangreiche Tests zur Bahnauslegung einer Verpackungsanlage am spezifischen Produkt durchzuführen. Durch die numerische Simulation und eine automatische Bahnplanung wird eine teils virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht, die die Zeit für die reale Inbetriebnahme reduziert und somit die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Großkonzernen steigert.
Projektfinanzierung:
Das IGF-Vorhaben 20380 BR der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Projektlaufzeit: 11.2019 – 10.2021
Projektbearbeitung und Kontakt:
Projektleitung: Prof. Majschak
Projektmitarbeiter:innen: Sascha Heisig, Yuchen Wu
Kooperationspartner: Technische Universität Dresden, Institut für Festkörpermechanik, Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik