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Dieser Beitrag präsentiert ein Konzept für den simulationsgestützten Betrieb von Flugrobotern im dynamischen Produktionsumfeld einer wandlungsfähigen Fabrik. Zentrale Bedeutung wird dabei dem digitalen Zwilling beigemessen, der ein Umgebungsmodell inklusive Realdatenanbindung bereitstellt. Darauf basierend können Dienste implementiert werden, die den Betrieb eines Flugroboters unterstützen, beispielsweise zur Lokalisierung, Bahnplanung oder Mensch-Flugroboter-Interaktion. This paper presents an approach for the simulation-based operation of flight robots in the dynamic production environment of a flexible factory. An important role is assigned to the digital twin, which provides an environment model including real data connection. Based on this, services can be implemented supporting the operation of a flight robot, e.g. for localization, path planning or human-robot interaction.

Um wettbewerbsfähig zu bleiben, streben Unternehmen eine effiziente, fehlerfreie Produktion an. Neben der End-of-Line-Qualitätskontrolle mit anschließender Nacharbeit, bestehen Ansätze, um Prozessparameter entlang des Materialflusses für eine Fehlerkompensation anzupassen. In einer software-definierten Fertigung nimmt dieser Planungsraum durch Enabler der Industrie 4.0 weiter zu. Dieser Beitrag zeigt eine Konzeption für die iterative Planung der Fertigungsprozesse, um das vollständige Potenzial des Produktionssystems für die Produktion individueller fehlerfreier Produkte zu nutzen. To remain competitive, companies strive for efficient, defect-free production. In addition to end-of-line quality control with subsequent rework, there are approaches to adjust process parameters along the material flow for error compensation. In software-defined manufacturing, this planning space increases further due to enablers of Industry 4.0. This paper presents a scheme for iterative planning of manufacturing processes to exploit the full potential of a production system for manufacturing individual defect-free products.

Dieser Beitrag stellt ein Konzept für die Integration von interaktiven Simulationsmodellen in einer Virtual-Reality (VR)-Simulationsumgebung vor. Dabei werden die Simulationsmodelle aus der virtuellen Inbetriebnahme (VIBN) von Produktionsanlagen betrachtet. Ein Ziel der erweiterten VIBN mithilfe von einer VR besteht darin, die Lücke zwischen VIBN und der realen Inbetriebnahme zu schließen. Damit das vorhandene VIBN-Modell möglichst einfach in der VR-Visualisierung integriert werden kann, ist es essenziell, eine Durchgängigkeit des Simulationsmodells im Engineering zu gewährleisten. Aus diesem Grund wird auf das bestehende Austauschdatenformat „AutomationML“ eingegangen. This paper presents a method for integrating interactive simulation models into a virtual reality (VR) simulation environment. To this end, simulation models from virtual commissioning (VIBN) of production plants are considered. One goal of enhanced VIBN using VR is to close the gap between VIBN and real commissioning. To integrate the existing VIBN model as easily as possible into the VR visualization, it is essential to ensure engineering continuity for the simulation model. For this reason, the existing exchange data format AutomationML will be discussed.

Die Vorspannung ist eine zentrale Größe für Kugelgewindetriebe, da sie Umkehrspiel und Nachgiebigkeit minimiert, gleichzeitig jedoch die Reibung und den Verschleiß erhöht. Die Vorspannungsnachstellung an Kugelgewindetrieben bietet die Möglichkeit, Verschleißerscheinungen zu minimieren und die Lebensdauer bei gleichbleibendem Betriebsverhalten zu erhöhen. In diesem Beitrag werden passive, rein mechanische Konzepte zur belastungsgerechten Vorspannungsnachstellung vorgestellt, die gegenüber bestehenden Lösungsansätzen vorteilhaft hinsichtlich der Kosten und des Integrationsaufwandes sind. The preload is a key factor for ballscrew drives, as it minimizes backlash and compliance while increasing friction and thus wear. Preload adjustment on ballscrews allows for minimizing wear and increasing service life while maintaining the same operating behavior. This article presents purely mechanical methods for load-compliant preload adjustment, which are advantageous compared to existing solution approaches in terms of cost and integration effort.

Software-defined manufacturing (SDM) überträgt den Ansatz der Trennung von Anwendungen und unterlagerten Systemen, welcher ein entscheidendes Paradigma und Erfolgsfaktor für die Digitalisierung in vielen Branchen ist, auf die industrielle Produktion. Neben einer gesteigerten Integration von IT und OT können so die Produktionsprozesse einer gesamten Fabrik dynamisch durch Software anpasst werden. Ziel dieses Beitrags ist es, den SDM-Ansatz und die zur Umsetzung notwendigen Konzepte hinsichtlich technologischer Infrastruktur und Abstraktionsschicht vorzustellen. Anhand von zwei Use Cases werden die sich daraus ergebenden Potenziale aufgezeigt. Software-defined manufacturing (SDM) takes the approach of separating applications from underlying systems to industrial production. This paradigm has been the key success factor for digitization in many sectors. Thus, the production processes of a factory can be dynamically adapted by software. This paper aims to present the SDM approach as well as the required measures for its implementation with respect to technological infrastructure and abstraction layer. Two use cases demonstrate the opportunities of SDM.

Von Industrierobotern wird zunehmend eine hohe Bahn genauigkeit und ein gutes Störunterdrückungsverhalten gefordert. Um dem gerecht zu werden, wird hier ein semiaktiver Dämpfungsansatz vorgestellt, der Antriebsstrangschwingungen aktorbasiert dämpft. Damit geht ein stärker gedämpftes Systemverhalten einher, wodurch sich die Regelverstärkungsfaktoren erhöhen lassen. Das Resultat ist ein verbessertes Gesamtverhalten, das an einem „Kr210–2“ von Kuka mit semiaktiver Dämpfung an Achse 1 nachgewiesen wird. Industrial robots are increasingly required to provide high path accuracy and good disturbance rejection behavior. In order to achieve this, a semi-active damping approach is presented, which damps drive train vibrations actuator-based. This leads to a more damped system behavior, allowing control gains to be increased. The result is an improved overall behavior, which is demonstrated on a Kuka Kr210–2 with semi-active damping on axis 1.

Der Impulsaktor bietet einen Ansatz, durch mechanische Stöße die Dynamik von Vorschubachsen deutlich zu erhöhen und nahezu sprunghafte Geschwindigkeitsänderungen zu erlauben. In diesem Beitrag wird vorgestellt, wie ein Versuchsstand mit zwei Vorschubantrieben, der bereits einen zusätzlichen Aktor besitzt, um einen Aktor in der zweiten Achse erweitert und die Bahnplanung mit zwei Aktoren angepasst wird. Ein Nachweis der Funktionalität erfolgt simulativ an einem Mehrkörpermodell. The impact-based actuator is an approach to significantly increase the dynamics of feed axes by means of mechanical impacts, enabling almost abrupt velocity changes. This paper presents a test stand with two feed drives and one additional actuator is being extended by another actuator in the second axis and shows how path planning is adapted to operation with two actuators. A verification of the functionality is done simulatively on a multi-body model.

Zahnstange-Ritzel-Antriebe werden überwiegend bei großen Werkzeugmaschinen eingesetzt und häufig mit indirekter Lageregelung betrieben. Hieraus resultiert eine geringe Positioniergenauigkeit und ein unzureichendes dynamisches Nachgiebigkeitsverhalten. Um den hohen Genauigkeitsanforderungen moderner Werkzeugmaschinen gerecht zu werden, wird in diesem Beitrag eine beschleunigungsbasierte Störgrößenkompensation vorgestellt. Experimentelle Ergebnisse belegen eine Verbesserung des Störverhaltens. Rack-and-pinion drives are mainly used in large machine tools and controlled by indirect position control. This leads to low positioning accuracy as well as an insufficient dynamic compliance. To meet the high accuracy requirements of modern machine tools, this paper presents an acceleration-based disturbance compensation. Experimental results prove a considerable improvement of the disturbance behavior.

Fehler bei der Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen sind kostspielig und zeitintensiv. Dabei steigen die Kosten mit dem Voranschreiten des Entwicklungsprozesses stark an. Um Missverständnisse oder Planungsfehler zu minimieren, bevor diese hohe Kosten verursachen, wird ein intelligentes Assistenzsystem beschrieben, das die Vorstellungen, Ziele und Mittel des Kunden auf einfache Weise erfasst und auftretende Probleme oder Unklarheiten reaktiv korrigiert. Der Maschinen- und Anlagenhersteller profitiert dabei von einer automatisch erstellten, einheitlichen Dokumentation der Kundenanforderungen. Errors during commissioning of machines and plants are costly and time intensive. The costs grow higher with every step of the development process. To minimize misunderstandings and planning errors during the requirements phase, an intelligent assistance system is being introduced which acquires the ideas, goals and resources of a customer in a simple manner and reactively corrects arising problems or ambiguities. The machine and plant manufacturer profits from the uniform documentation of customer requirements.

Eine kaskadierte Systemarchitektur macht eine Überwachung und Regelung des Fräsprozesses möglich. Sie zeichnet sich durch eine Prozessdaten-Schnittstelle aus, welche sowohl externe Sensorsignale als auch interne CNC-Steuerungsdaten der Werkzeugmaschine akquiriert und zur Datenverarbeitung weiterleitet. Bei erkannten Anomalien während der Bearbeitung ist es zudem möglich, Stellsignale an die Werkzeugmaschine zurückzusenden und damit den Prozess zu beeinflussen.

Der Einsatz von Industrierobotern erlaubt auch kleineren Betrieben die Automatisierung verschiedener Bearbeitungsschritte. Daraus resultierende Möglichkeiten für die flexible Kleinserienfertigung stellen jedoch gleichzeitig große Anforderungen an die Werkstückaufspannung. Dieser Beitrag stellt ein Konzept für eine vollautomatische Werkstückfixierung vor, welche die Bearbeitung von großflächigen Schalenelementen aus leicht zerspanbaren Werkstoffen durch Umpositionieren von Vakuumgreifern während der spanenden Bearbeitung ermöglicht. The use of industrial robots enables small-sized enterprises to automate various processing steps. The possibilities for flexible small series production result in great demands being placed on workpiece clamping. A concept for fully automatic workpiece fixturing is presented to enable the manufacturing of large-area shell elements that are made of easily machinable material by dynamic repositioning of vacuum grippers during machining.

Bei mehrstufigen Produktionssystemen rotierender Bauteile kann bereits ein kleiner Fehler zu Ausschuss führen. Um die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Unternehmen zu gewährleisten, wird eine Null-Fehler Fertigung angestrebt. In diesem Beitrag wird dafür eine Web-App vorgestellt, die Bauteilvari- ationen automatisch erkennen und Fehlerkompensations- strategien ableiten kann. Das Potenzial des mehrstufigen Produktionssystems wird genutzt, um Fehler am Bauteil im Produktionsfluss durch eine geeignete Steuerung und Regelung zu beheben. In multi-stage manufacturing systems of rotating parts, even a small defect can lead to rejects. In order to maintain competitiveness, European companies aim for zero-defect manufacturing. We present a web app that can automatically detect part variations and derive defect compensation strategies. The potential of the multi-stage production system is used to eliminate part defects downstream by means of suitable control.

Industrieroboter werden zunehmend für Anwendungen eingesetzt, in denen es wichtig ist, die programmierte Bahn exakt einzuhalten. Hierfür ist vorwiegend das dynamische Verhalten der Roboterachsen entscheidend. Stetig steigende Anforderungen an die dynamische Bahngenauigkeit motivieren die Analyse und Quantifizierung der Achsdynamik. In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz vorgestellt, bei dem das dynamische Verhalten von Roboterachsen mithilfe von Secondary Encodern ermittelt wird. Industrial robots are increasingly used for applications with high requirements on path accuracy. The main factor here is the dynamic behavior of the robot joints. To satisfy rising demands on dynamic path accuracy, it is essential to analyze and quantify the axis dynamics. This paper presents a novel approach to determine the dynamic behavior of robot axes using secondary encoders.

Inhalt: Die Hardware in the Loop-Simulation (HILS) von Maschinen und Anlagen wird eingesetzt, um die Zeiten zur Herstellung einer Maschine zu reduzieren und die Softwarequalität der Steuerung zu erhöhen. Inzwischen spielt sie auch bei der Projektierung und der Konzeptüberprüfung eine immer größere Rolle. Der vorliegende Beitrag zeigt auf, mit welchen Methoden der Modellierung wiederverwend-bare Modelle geschaffen und so eine automatische Generierung von HILS realisiert werden kann.