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Die vorliegende Bachelorthesis beschäftigt sich mit der Entwicklung der Kinematik eines kostengünstigen 6-Achs-Vertikal-Knickarmroboters. Die Motivation liegt darin, in zukünftigen Versuchen im Rahmen des Labors Automatisierungssysteme einen günstigen, reproduzierbaren Vertikal-Knickarmroboters einzusetzen. Die Fertigung des Roboterarms erfolgt mit 3D-Druck-Technologie im FDM-Verfahren. Nach Formulierung der Zielsetzung und Festlegung der Anforderungen wird der Entwicklungsprozess näher beschrieben. Zunächst erfolgt die Konzeption der Elektronik. Unter Berücksichtigung einer möglichst günstigen Umsetzung beinhaltet die Elektronikkonzeption die Auswahl des Antriebstyps, die Ansteuerung der Motoren und deren Auswahl. Weiterhin wird eine geeignete Sensorik zur Lagemessung der Achsen gewählt und Netzteile zur Spannungsversorgung ausgelegt. Die Realisierung der Konstruktion des Roboters wird beleuchtet, nachdem grundlegende Überlegungen zum 3D-Druck-Verfahren, zur Lagerung und Übersetzungs- und Getriebeauslegung angestellt werden. Die Konstruktion und Umsetzung aller Armsegmente wird aufgezeigt. Es folgt eine Darstellung der erreichten Ergebnisse. Die Auswertung der Sensorik kann im Rahmen dieser Arbeit nicht realisiert werden, auch die Motorauslegung und die Antriebsart bleiben optimierbar. Dem gegenüber steht eine stabile Konstruktion und eine solide Grundlage für Optimierungen. Dies wird durch geringen Zukauf von Bauteilen, eine gute Austauschbarkeit der Bauteile, sowie die günstige Umsetzung ermöglicht. Diese Arbeit schafft durch vertikale Reduktion der Komplexität von Industrierobotern eine Zugänglichkeit für Bildungseinrichtungen und Studierende. Der Roboterarm ist kostengünstig reproduzierbar und zeigt Möglichkeiten des 3D-Drucks, auch im unteren Preissegment, auf.
Die vorliegende Bachelor-Thesis ist bei der Firma AUMA in Müllheim in der Abteilung Testingentstanden.
Diese Arbeit ist in zwei Teile unterteilt. Im ersten Teil wird näher auf den Entwurf eines Motorenprüfstands und dessen Realisierung eingegangenen, während sich der zweite Teil damit befasst, wie dieser für die Ausbildung – und die Einarbeitung in Mess- und Steuerungstechnik – von Auszubildenden genutzt werden soll. In diesem Versuchsaufbau wird vorrangig ein Gleichstrommotor getestet.
Die Begründung für die Erstellung eines Motoren-Bremsprüfstands liegt darin, dass es eine der Hauptaufgaben der Abteilung Testing ist, in Labor-Prüfeinrichtungen Antriebe der AUMA Gruppe zu testen. Diese Prüfeinrichtungen arbeiten in der Regel mit gefährlichen Spannungen und dürfen nur von Fachkräften in Betrieb genommen werden. In Zukunft sollen Auszubildende im Zuge einer praxisnahen und handlungsorientierten Ausbildung die Möglichkeit haben, sich selbstständig in die Bereiche der Mess- und Steuerungstechnik einzuarbeiten.
Mit dem realisierten Motoren-Bremsprüfstand ist es in der Abteilung Testing möglich, in Zukunft Auszubildende ressourcenschonend und in einem gefahrenfreien Umfeld in die Aufgaben der Abteilung Testing einzuarbeiten. Somit reduziert sich die benötigte Einarbeitungszeit, in der ein Mitarbeiter die Auszubildenden betreuen muss. Mit dem gebauten Prüfstand können Auszubildende die Charakteristik eines Gleichstrommotors verstehen und die Messmethoden, zur Erfassung von Drehmoment, Drehwinkel, Temperatur, sowie elektrische Größen, anwenden. Diese Erkenntnisse lassen sich optimal auf größere Prüfstände übertragen und bereiten die Auszubildenden auf spätere Aufgaben im Unternehmen AUMA und der Abteilung Testing vor.