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Ansteuerungsentwicklung für ein roboterbasiertes,
flexibles Handhabungswerkzeug zum automatisierten
Absortieren von Zuschnitten
Zusammenfassung
Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart
iwb TU München
Boltzmannstr. 15, 85748 Garching
M. Sc., Dipl.-Ing.(FH) Claudia Ehinger,
Dipl.-Ing.(FH) Gerhard Straßer
iwb Anwenderzentrum Augsburg
Beim Glaspalast 5, 86153 Augsburg
Tel.: +49 (0) 821 56883 36, Fax: +49 (0) 821 56883 50
E-Mail: Claudia.Ehinger@iwb.tum.de
In zahlreichen industriellen Anwendungen werden technische Textilien auf einem
Schneidtisch zugeschnitten und anschließend manuell absortiert. Erstmals wurde am
iwb Anwenderzentrum Augsburg ein Greifer entwickelt, welcher ein selektives Greifen
der formlabilen Bauteile und somit ein automatisiertes Abräumen ermöglicht. Hierzu
wird ein Niederdruckflächensauger verwendet, dessen Sauglöcher gezielt verschlossen
werden können. Dadurch ist es möglich eine Saugkontur einzustellen und Zuschnitte
selektiv zu greifen. Zur Ansteuerung des Handhabungswerkzeuges wurde ein Konzept
umgesetzt, welches sich in drei domänenspezifische Module untergliedert. Das Softwaremodul
berechnet auf Basis von Initialisierungsparametern und einer Liste an
abzusortierenden Zuschnitten die notwendige Greifkonfiguration und überträgt diese an
das I/O-Modul, wo die abstrakten Daten in Informationen für die Stellglieder umgewandelt
und ausgegeben werden. Das Anschlussmodul stellt die physikalischen Anschlüsse
für die benötigten Aktoren und Sensoren bereit und empfängt über einen seriellen
Bus entsprechende Stellsignale vom I/O-Modul. Zu Testzwecken wurde eine graphische
Oberfläche entworfen, welche es ermöglicht relevante Funktionen der Ansteuerung
zu validieren.
Schlüsselwörter
Automatisierte Faserverbundbauteileherstellung, selektives Greifen formlabiler Bauteile,
Matrixansteuerung, Niederdruckflächensaugen

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1 Ausgangssituation
Funktionelle technische Textilien, wie zum Beispiel Faserverbundwerkstoffe, finden in
zahlreichen Industriezweigen ein breites Einsatzgebiet. In den vergangenen Jahren
konnte aufgrund der vielfältigen Vorteile derartiger Bauteile ein enormes Wachstum
verzeichnet werden [Che08]. Während die Anlieferung der formlabilen Bauteile und der
CAD-basierte Zuschnitt auf dem Industriecutter bereits vollautomatisiert ablaufen, erfolgt
das Absortieren der Zuschnitte nach wie vor manuell (siehe Bild 1). Neben der
geringen Biegesteifigkeit formlabiler Bauteile erschweren insbesondere die Konturvielfalt,
die Anisotropie, eine stark variierende Oberflächenstruktur und die Luftdurchlässigkeit
von Faserverbundwerkstoffen eine Handhabung derartiger Bauteile [Gut93],
[NM04]. Das gezielte Greifen der Zuschnitte aus dem Verschnitt stellt zudem eine noch
ungelöste Aufgabe dar, so dass ein manuelles Absortieren bisher unerlässlich ist
[Szi07]. Durch diese für den Werker unergonomische und ermüdende Tätigkeit wird
eine optimale Ausnutzung des Industriecutters verhindert und auch die maximale Baugröße
auf die menschliche Armreichweite begrenzt. Hinzu kommt, dass durch das manuelle,
punktuelle Greifen häufig die Struktur der Zuschnitte stark beansprucht wird und
zerstört werden kann.
Bild 1: Industrieller Fertigungsprozess zur Herstellung von CFK-Bauteilen
Das Forschungsprojekt CFK-Tex, welches durch den Freistaat Bayern im Rahmen des
Förderprogramms „Mikrosystemtechnik“ und von der Europäischen Union gefördert
und durch den Projektträger VDI/VDE Innovation & Technik GmbH koordiniert wird,
befasst sich mit der bisher ungelösten Herausforderung Zuschnitte selektiv aus dem
Verschnitt zu greifen. Ziel des interdisziplinären Konsortiums aus Industrie und Forschung
ist es, die Herstellung von Faserverbundbauteilen zu automatisieren, indem roboterbasierte
Werkzeuge den manuellen Absortierprozess (erstes Teilprojekt) und
Drapierprozess (zweites Teilprojekt) von trockenen CF-Textilien ersetzen [RSS08]. Im
Rahmen des ersten Teilprojekts wurde ein Greifsystem entwickelt, welches formlabile
Bauteile selektiv greifen kann und somit ein automatisiertes Absortieren von Industriecuttern
ermöglicht. Im folgenden Kapitel wird der funktionelle Aufbau des Handha-

Ansteuerungsentwicklung für ein flexibles, roboterbasiertes Handhabungswerkzeug Seite 159
bungswerkzeugs beschrieben, aus welchem sich die Anforderungen für die Ansteuerung
ableiten.
2 Aufbau und Anforderungsermittlung des Handhabungswerkzeugs
2.1 Gesamtaufbau des Handhabungswerkzeugs
Das Handhabungswerkzeug bedient sich des Prinzips des Niederdruckflächensaugens,
wodurch vor allem formlabile Bauteile zerstörungsfrei und rückstandslos gegriffen werden
können [Goe91]. Mit Hilfe dieses Greifprinzips kann eine hohe Greif- und Positionsgenauigkeit
bei wirtschaftlichem Betriebsverhalten erreicht werden. Das Wirkprinzip
des Niederdruckflächensaugens basiert darauf, dass Bauteile mittels eines geringen
Differenzdrucks bei gleichzeitig hohem Volumenstrom gegriffen werden können
[Jod91]. Um ein selektives Greifen zu ermöglichen, muss jedes Loch des flächig gestalteten
Niederdruckflächensaugers geöffnet oder verschlossen werden können, so dass
eine individuelle Saugkontur eingestellt werden kann. Dies wird dadurch realisiert, dass
über jedem Loch ein bistabiler Hubmagnet angebracht ist, an dessen Stößel ein konischer
Verschlusspfropfen befestigt ist [RSE09]. Durch das Anlegen eines Spannungspulses
kann der Hubmagnet zwei stabile Endlagenstellungen annehmen und somit das
Saugloch öffnen bzw. verschließen (siehe Bild 2).
Hubmagnet mit Verschlusspfropfen
Platzierung
Anschlussmodul
Bild 2: Unterseite eines Greifermoduls (links) sowie Schnitt mit durch Pfeile angedeutetem
Volumenstrom (rechts)
Da CF-Staub hoch leitfähig ist, darf die kontaminierte, angesaugte Luft unter keinen
Umständen mit elektrischen Bauteilen in Berührung kommen. Aus diesem Grund wurde
bei der konstruktiven Umsetzung ein Prinzip aus der Reinraumtechnik angewendet.
Bereiche, in denen elektronische Bauteile untergebracht sind, werden mit einem Überdruck
beaufschlagt, so dass ein Volumenstrom vom sauberen Bereich in die kontami-

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nierte Umgebung entsteht und eine Immission von Fremdpartikeln verhindert wird (siehe
Bild 2) [GH09].
Das Handhabungswerkzeug besteht aus 15 Greifermodulen, die an einem Trägermodul
befestigt sind. Dieser modulare Aufbau soll größtmögliche Flexibilität und Wartungsfreundlichkeit
garantieren. Um im Fehlerfall geringe Standzeiten zu erreichen und sich
an unterschiedliche Cutter- und Zuschnittgrößen flexibel anpassen zu können, ist es
möglich einzelne Module auszutauschen oder auch mit einer verringerten Anzahl an
Modulen den Greifer zu betreiben (siehe Bild 3).
Bild 3: Modularer Aufbau des Greifwerkzeuges
Da der zum Greifen benötigte Unterdruck abhängig vom Material, der Anzahl der geöffneten
Sauglöcher und dem eingestellten Volumenstrom ist, muss für jedes Modul
eine Druckregelung vorgesehen werden. Um die dazugehörigen Regelkreise realisieren
zu können, wurde jedes Modul mit einem integrierten Drucksensor und einem Vakuumerzeuger
als Stellglied versehen.
2.2 Anforderungsanalyse
Trägermodul
Greifermodul mit
dezentraler
Vakuumerzeugung
Der konstruktive Gesamtaufbau des Handhabungswerkzeugs, die geforderte Flexibilität
des Greifers sowie die integrierten elektrischen Komponenten stellen hohe Anforderungen
an die zu realisierende Ansteuerung.
Jedes der 15 Greifermodule beinhaltet 288 Hubmagneten, die über einen Spannungsimpuls
in eine definierte Endstellung verfahren. Um die andere Endlage zu erreichen, muss

Ansteuerungsentwicklung für ein flexibles, roboterbasiertes Handhabungswerkzeug Seite 161
die Spannung umgepolt werden. Zudem ist für die insgesamt 4320 Hubmagneten die
Stromversorgung derart auszulegen, dass ein Schalten aller Hubmagneten ermöglicht
wird und gleichzeitig der Verkabelungsaufwand aus Gewichtsgründen so gering wie
möglich gehalten wird. Darüber hinaus soll das Gesamtsystem wartungsfreundlich gestaltet
sein, so dass einzelne Komponenten jederzeit ausgetauscht werden können. Zur
Realisierung der Druckregelung müssen insgesamt 15 analoge Druckmesswerte eingelesen
und 15 analoge Stellsignale zur Ansteuerung der Vakuumerzeuger ausgegeben werden.
Da es möglich sein soll, das Handhabungswerkzeug auch mit einer dezimierten
Anzahl von Modulen zu betreiben, muss erkannt werden, welche Greifermodule sich
am Trägermodul befinden und welche abmontiert wurden. Dazu muss jedes Modul mit
einer Adresse versehen werden, welche über eine bidirektionale Verbindung an die
übergeordnete Anwendungssoftware übermittelt werden kann.
Gleichzeitig soll der Benutzer im Rahmen von Test- und Entwicklungsarbeiten die
Möglichkeit haben das Handhabungswerkzeug unabhängig von der Anwendungssoftware
zu verwenden. Hierzu soll ein einfaches Bedienkonzept erstellt werden, welches
dem Benutzer die Möglichkeit gibt, über eine Bedienoberfläche alle relevanten Funktionen
zu testen. Dabei soll es möglich sein sowohl Einstellungen der Greifereigenschaften
vorzunehmen, als auch relevante Parameter und Sollvorgaben vorzugegeben
sowie eine Rückmeldung über den Status des Greifers und mögliche Fehler anzuzeigen.
3 Vorstellung des Gesamtkonzepts
3.1 Allgemeiner Aufbau
Der Greifer empfängt auf Basis der Windows Communication Foundation (WCF) Initialisierungs-
und Ansteuersignale von der übergeordneten, serviceorientierten Anwendungssoftware
„CFK-Tex Office“, welche den Absortierprozess verwaltet, steuert und
überwacht. Diese Software wird im Rahmen der Forschungsarbeiten durch das Institut
für Softwaretechnik und Programmiersprachen (ISSE) der Universität Augsburg entwickelt,
welches neben Anwendern und Systemdienstleistern Teil des interdisziplinären
Konsortiums des Projektes CFK-Tex ist. Die Anbindung des Handhabungswerkzeugs
erfolgt über einen eigenen Dienst, so dass der Greifer über eine definierte Dienstschnittstelle
angesprochen werden kann [Ste09].
Um das komplexe und vielschichte Ansteuerungsproblem zu strukturieren, wird in Anlehnung
an die VDI 2206 eine domänenspezifische Unterteilung in entsprechende Module
unternommen [VDI2206]. Zudem wurden die einzelnen Module unterschiedlichen
Hierarchiestufen der Automatisierungsebene zugeordnet. Für das Handhabungswerkzeug
sind drei Module definiert, deren Domänenzuordnung und Einordnung in die Hierarchiestufen
der Automatisierungstechnik in Tabelle 1 aufgezeigt sind.

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Tabelle 1: Einordnung der Module des Handhabungswerkzeugs
Modulname Domäne Hierarchiestufe
Anschlussmodul Elektronik Feldebene
I/O-Modul Informatik, Elektronik Prozessleitebene
Softwaremodul Informatik Prozessleitebene
Die einzelnen Module werden gegenüber den angrenzenden Modulen als Black Box
modelliert, so dass interne Vorgänge bewusst ausgeblendet werden. Die Module werden
nur durch ihre Schnittstellen und ihre Wechselwirkung auf das Umfeld definiert. Dies
ermöglicht eine abstrakte Darstellung der Module und eine individuelle Lösungsfindung
im Inneren der Black Box. Im Folgenden sollen der Aufbau, die Funktion und das Zusammenspiel
der einzelnen Module, welche in Bild 4 dargestellt sind, näher erläutert
werden.
Bild 4: Modulare Unterteilung der Ansteuerung
3.1.1 Softwaremodul
Das Softwaremodul bildet das Bindeglied zur übergeordneten Anwendungssoftware. In
dem dazugehörigen Dienst „HandlingToolService“ finden die notwendigen Berechnungen
statt, um aus den Daten der Anwendungssoftware die Sollwertvorgaben zur Regelung
und Steuerung der Stellglieder zu gewinnen. Hierzu werden über eine definierte
Schnittstelle zur Anwendungssoftware eine Liste der abzusortierenden Zuschnitte sowie
weitere notwendige Initialisierungsparameter wie z. B. Ablageposition im Lager, Abräumreihenfolge,
Materialeigenschaften, Arbeitsraumdefinitionen etc. übergeben. Mit
Hilfe dieser Parameter wird die Greiferkonfiguration berechnet, welche die Greifposition
(Position und Orientierung des Tool Center Point, TCP) sowie pro Modul die zum
Greifen der Zuschnitte notwendige Greif- und Druckkonfiguration beinhaltet (siehe
Bild 5). Über die bidirektionale Kommunikationsstrecke können in Gegenrichtung Statussignale
an die Anwendungssoftware übermittelt werden.

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Bild 5: Darstellung der übertragenen Greiferkonfiguration
Die Verbindung zum I/O-Modul erfolgt physikalisch via Ethernet. Über eine TCP/IP-
Verbindung werden zur Initialisierung die Greiferdaten und im produktiven Betrieb die
jeweiligen Greif- und Druckkonfigurationen an das I/O-Modul übertragen. Eine Verfügbarkeitsbetrachtung
ist für die Definition des Kommunikationsaufbaus zwischen I/O-
Modul und dem Dienst „HandlingToolService“ von entscheidender Bedeutung. Da das
I/O-Modul nur verfügbar ist, sobald der Greifer an die Energieversorgung angeschlossen
ist, muss der Dienst eine höhere Verfügbarkeit und somit die Rolle des Servers einnehmen.
3.1.2 I/O-Modul
Es ist die Aufgabe des I/O-Moduls die Daten des Softwaremoduls, welche den Greifer
auf einer abstrakten Ebene repräsentieren, in Informationen für die einzelnen Stellglieder
umzuwandeln. Hierfür empfängt das I/O-Modul Sollwertvorgaben vom Softwaremodul
und gibt Statusmeldungen und Messwerte an dieses zurück. Für die Kommunikation
zwischen Softwaremodul und I/O-Modul findet eine ethernetbasierte TCP/IP-
Schnittstelle Anwendung, über welche in der Initialisierungsphase Modul- und
Greiferdaten und im produktiven Betrieb die Greif- und Druckkonfiguration sowie Statusmeldungen
übermittelt werden.

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Bild 6: Vergleich von PAC, SPS und Industrie-PC, in Anlehnung an [Bel05]
Bild 6 zeigt eine Gegenüberstellung der betrachteten Lösungsalternativen Programmable
Automation Controller (PAC), speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und Industrie-PC
in Bezug auf Zuverlässigkeit und verfügbare Rechenleistung. Für die Realisierung
des I/O-Moduls wird ein PAC verwendet, da dieser nicht nur bereichsübergreifende
Funktionalitäten beinhaltet (z. B. Ablaufsteuerungen, Regelkreise, Logikverarbeitung
etc.), sondern auch die hohe Zuverlässigkeit einer SPS sowie die Leistungsfähigkeit
eines PC bietet. Gleichzeitig ermöglicht es die hohe Flexibilität des PAC, dass auch
neue Erkenntnisse und zusätzliche Anforderungen, die während des laufenden Forschungsprojekts
entstehen, berücksichtigt werden können. Neben dem Verbindungsaufbau
zum Softwaremodul werden im PAC auch die beim Initialisierungsprozess übertragenen
Greifereigenschaften sowie die aktuelle Greif- und Druckkonfiguration gespeichert.
Zudem erfolgen dort die Implementierung der Druckregelkreise sowie die Umrechnung
der Greifkonfiguration in ein serielles Datensignal, welches über I/O-Karten
an das Anschlusssignal weitergegeben wird. Tabelle 2 fasst die Aufgaben des I/O-
Moduls in übersichtlicher Form zusammen.
Tabelle 2: Aufgaben des I/O-Moduls
Aufgabe Beschreibung
Kommunikation mit
Softwaremodul
Kommunikation mit
Anschlussmodul
Kommunikation über ethernetbasierte TCP/IP-Schnittstelle
Übertragung mittels serieller Schnittstelle
Verschlussaktorik Konvertierung der abstrakten Greiferdaten des Softwaremoduls
in serielles Datensignal für das Anschlussmodul
Unterdruckregelung Unterdruckregelung nach Sollwertvorgabe des Softwaremoduls

Ansteuerungsentwicklung für ein flexibles, roboterbasiertes Handhabungswerkzeug Seite 165
3.1.3 Anschlussmodul
Das Anschlussmodul stellt die physikalischen Anschlüsse für die Aktoren und Sensoren
des Greifwerkzeugs bereit. Gleichzeitig werden die Messwerte der Drucksensoren an
das I/O-Modul gesendet und für die Ansteuerung der Hubmagneten und der Unterdruckerzeuger
Sollwertsignale von diesem empfangen, welche mit logischen Operationen
verknüpft und über Treiberbausteine verstärkt werden. Um die Anzahl der Kabeldurchführungen
zu minimieren und die Platinen vor der kontaminierten Luft zu schützen,
werden die Anschlussmodule in der mit Überdruck beaufschlagten und damit sauberen
Kammer der Greifermodule platziert (siehe Bild 2).
Da das Handhabungswerkzeug aus 15 Teilmodulen aufgebaut ist (siehe Bild 3), welche
jeweils 288 Hubmagneten (18 Zeilen x 16 Spalten) beinhalten, müssen insgesamt 4320
Hubmagneten angesteuert werden. Tabelle 3 fasst die Ein- und Ausgänge des Anschlussmoduls
tabellarisch zusammen.
Tabelle 3: Spezifikation der Ein- und Ausgänge des Anschlussmoduls
Anzahl Ein-/Ausgänge Bezeichnung
4320 Ausgänge Anschlüsse für bistabile Hubmagneten
15 Eingänge Unterdruckmesswert
15 Ausgänge Sollwertvorgabe für Unterdruckerzeuger
Über eine serielle Schnittstelle werden die Ansteuersignale vom I/O-Modul zu dem
mehrfach programmierbaren CPLD (Complex Programmable Logic Device) – Baustein
gesendet, welcher die parallele Umsetzung der Zeilen- und Spaltensignale der Hubmagneten
vornimmt. Über eine aktive Matrixansteuerung, die beispielsweise auch bei LCD-
Displays zum Einsatz kommt, kann durch das Anlegen von Zeilen- und Spaltensignalen
der jeweilige Knotenpunkt mittels einer UND-Verknüpfung aktiviert werden. Dieser
Zustand wird mit einem JK-Flipflop gespeichert und an den Treiberbaustein weitergereicht.
Dieser schaltet anhängig von den logischen Zuständen der JK-Flipflops den
Hubmagnet, so dass dieser einfährt, ausfährt oder im Ruhezustand verbleibt. Zudem
besteht die Möglichkeit durch ein globales Reset-Signal die gesamte Matrix zurückzusetzen
(siehe Bild 7).

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Bild 7: Aufbau eines Knotenpunktes der aktiven Matrixansteuerung
Die Vorteile dieses Aufbaus liegen darin begründet, dass durch den Einsatz von Speichergliedern
ein kurzer Ansteuerimpuls ausreicht und dass Steuersignal somit nicht die
komplette Schaltzeit des Hubmagneten anliegen muss. Dadurch können mehrere
Aktoren parallel geschaltet werden und kürzere Schaltzeiten zur Einstellung der Saugmatrix
erreicht werden. Da die Leistung für die Hubmagneten von den Treiberbausteinen
bereitgestellt wird, ist ein nahezu leistungsloses Schalten der Spalten- und Zeilensignale
möglich.
4 Praktische Validierung
Um die Funktionalität des Greifers und die entwickelte Ansteuerung testen zu können,
wurde ein Funktionsmuster realisiert, welches 150 Hubmagneten, einen Drucksensor
und einen Vakuumerzeuger integriert. Das Funktionsmuster besitzt somit annähernd die
Größe und den Aufbau eines Saugmoduls und beinhaltet alle relevanten oben beschriebenen
Funktionen (siehe Bild 8) [RSE09]. Anhand eines realitätsnahen Versuchsszenarios
wird das Funktionsmuster sowie die entwickelte Ansteuerung überprüft. Ziel war
es, ein verschachteltes Zuschnittmuster vom Abräumbereich in einen vordefinierten
Schriftzug auf dem Ablagetisch zu überführen (siehe Bild 8).

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4
2
2
1
3 3
Schnittbild mit Greifreihenfolge
Benutzereingabe
über GUI
Abräumbereich
Ablagetisch
4
Funktionsmuster
1 4 5
2
Bild 8: Validierungsversuch der Ansteuerung und des Funktionsmusters
Hierzu wurde eine graphische Benutzeroberfläche (GUI) erstellt (siehe Bild 9), mit Hilfe
derer alle zu erfüllenden Anwendungsfälle getestet werden können. Die GUI ersetzt
die Anwendungssoftware sowie das Softwaremodul und kommuniziert über dieselbe
Schnittstelle mit dem I/O-Modul. Somit können bereits in einem frühen Entwicklungsstadium
bis zum ersten Einsatz der Anwendungssoftware Funktionstests durchgeführt
werden.
Zu Testzwecken kann der Benutzer über die Oberfläche sowohl Initialisierungsdaten
bestehend aus spezifischen Greiferdaten (z. B. Größe des Greifmoduls, Anzahl und
Leistungsverbrauch der Hubmagneten), als auch die Greif- und Druckkonfiguration
vorgeben. Durch Anklicken der entsprechenden Elemente des ActuatorArrays (siehe
Bild 9) können gezielt Saugkonturen erstellt und für den Einstellvorgang der Hubmagneten
an das I/O-Modul übermittelt werden.
3
7 6
Schriftzug mit Ablegereihenfolge

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Bild 9: GUI zur Validierung der Ansteuerung des Handhabungswerkzeuges (HHW)
Da der benötigte Unterdruck zum Anheben je nach Material und Größe des Zuschnittes
variieren kann, besteht zudem die Möglichkeit über die GUI einen Sollwert für die vorgesehene
Druckregelung vorzugeben. Rückmeldungen des Handhabungswerkzeugs, wie
beispielsweise Fehler- und Statusmeldungen, werden dem Bediener über ein Anzeigefenster
visualisiert. Durch die Betätigung des „NOT-AUS“-Buttons kann dieser ein
Stop-Signal zum I/O-Modul senden und das Programm beenden.
5 Resümee und Ausblick
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass dem stark steigenden Bedarf an Faserverbundbauteilen
nur durch eine umfassende Automatisierung der Prozesskette begegnet
werden kann. Das Forschungsprojekt CFK-Tex dazu leistet durch die Entwicklung eines
Handhabungswerkzeuges einen wichtigen Beitrag. Das Handhabungswerkzeug basiert
auf dem Prinzip des Niederdruckflächensaugens und ermöglicht durch eine gezielte
Ansteuerung von Hubmagneten, welche über den Verschlussöffnungen angebracht sind,
ein selektives Greifen der Zuschnitte aus dem Verbund. Die Ansteuerung des aus 15
Greifermodulen bestehenden Handhabungswerkzeuges stellt höchste Ansprüche an eine
flexible, anforderungsgerechte Umsetzung. Zur Lösung dieser komplexen Aufgabenstellung
wurde die Ansteuerung in drei domänenspezifische Module unterteilt: Softwaremodul,
I/O-Modul und Anschlussmodul. Das Softwaremodul berechnet auf Basis
von Initialisierungsparametern und einer Liste an abzusortierenden Zuschnitten die
notwendige Greiferkonfiguration und überträgt diese über eine TCP/IP-Verbindung an

Ansteuerungsentwicklung für ein flexibles, roboterbasiertes Handhabungswerkzeug Seite 169
das I/O-Modul. Dort werden die abstrakten Daten in Informationen für die einzelnen
Stellglieder umgewandelt und ausgegeben. Das Anschlussmodul stellt die physikalischen
Anschlüsse für die benötigten Aktoren und Sensoren bereit und empfängt über
einen seriellen Bus entsprechende Stellsignale vom I/O-Modul. Die Ansteuerung, welche
mit Hilfe eines PAC realisiert wird, zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität sowie
durch den modularen Aufbau der Steuerung und eine domänenspezifische Trennung der
einzelnen Funktionalitäten aus. Mit Hilfe einer zu Testzwecken entworfenen GUI konnten
relevante Funktionen der Ansteuerung erfolgreich getestet werden.
Um den Bedienkomfort der GUI zu erhöhen, soll das derzeitige Anklicken der Matrixelemente
zum Einstellen der Saugkontur dahingehend erweitert werden, dass vordefinierte
Saugkonfigurationen abgespeichert und bei Bedarf vom Benutzer aufgerufen
werden können. Als weiterer Schritt wird angestrebt, dass basierend auf den bestehenden
zweidimensionalen Zuschnittdateien des Cutters automatisiert die Einstellung der
Saugmatrix sowie eine optimierte Greifstrategie des Handhabungswerkzeugs errechnet
werden. Zudem soll die derzeit integrierte Steuerung des Volumenstroms durch die vorgesehene
Druckregelung ersetzt werden. Nach Abschluss der Fertigung des aus 15
Teilmodulen bestehenden Handhabungswerkzeugs erfolgt die Integration der kompletten
Ansteuerung in das Werkzeug.
Literatur
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New York: Springer, 1991, ISBN: 3-540-54401-1
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ISBN: 3-446-17485-0
[Jod91] JODIN, D.: Untersuchungen zur Handhabung von biegeweichen Flächenzuschnitten
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Seattle (USA), 2009
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[Szi07] SZIMMAT, F.: Beitrag zum Vereinzeln flächiger biegeschlaffer Bauteile. Dissertation.
Universität Stuttgart. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2007,
ISBN: 978-3-8167-7424-2
[VDI 2206] VDI 2206: Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme, Berlin: Beuth Verlag,
2004
Autoren
Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart ist Ordinarius des Lehrstuhls für Betriebswissenschaften
und Montagetechnik an der Technischen Universität München. Er studierte bis
1982 Maschinenbau und schloss 1987 die Promotion am Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften (iwb) an der Technischen Universität München bei
Prof. Dr.-Ing. J. Milberg ab. Von 1988 bis 1993 war er leitender Angestellter bei der
BMW AG in München. 1993 wurde Prof. Reinhart zurück an die Universität und in die
Leitung des iwb berufen. Von März 2002 bis Februar 2007 war Prof. Reinhart von seinen
Tätigkeiten am iwb beurlaubt und hatte die Position des Vorstandes für Technik
und Marketing bei der IWKA Aktiengesellschaft in Karlsruhe inne. Seit 2007 ist er
wieder zurück und leitet das zwischenzeitlich weiter gewachsene Institut gemeinsam
mit Herrn Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh. Gleichzeitig ist er Sprecher des Bayerischen
Cluster für Mechatronik und Automation. Seit dem 1. Januar 2009 ist Prof. Reinhart
darüber hinaus Leiter der Fraunhofer IWU Projektgruppe für Ressourceneffiziente
Mechatronische Verarbeitungsmaschinen (RMV) in Augsburg.
M. Sc., Dipl.-Ing.(FH) Claudia Ehinger ist seit 2008 wissenschaftliche Mitarbeiterin
im Geschäftsfeld Montagetechnik am iwb Anwenderzentrum Augsburg des Instituts für
Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität
München (TUM). Nach ihrem dualen Studium der Elektrotechnik an der HS Augsburg
erfolgte ein Masteraufbaustudium an der Technischen Universität München mit
Schwerpunkt „Industrielle Automatisierungstechnik“. Im Forschungsfeld „Handhabung
formlabiler Bauteile“ befasst sie sich schwerpunktmäßig mit der automatisierten Montage
von Faserverbund-Preforms.
Dipl.-Ing.(FH) Gerhard Straßer ist seit 2007 als wissenschaftlicher Mitarbeiter im
Geschäftsfeld Fertigungstechnik am iwb Anwenderzentrum Augsburg des Instituts für
Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität
München (TUM) tätig. Dem Abschluss seines Maschinenbaustudiums an der Hochschule
Augsburg im Jahre 2005 folgte eine Tätigkeit als Entwicklungsingenieur bei MAN
Diesel SE in Augsburg. Herr Straßer leitet das Forschungsprojekt CFK-Tex und ist am
iwb für den Forschungsbereich „Handhabung formlabiler Bauteile“ verantwortlich. Seine
Forschungsschwerpunkte liegen hierbei bei der automatisierten Handhabung von
Faserverbundhalbzeugen.