Systematic gripper arrangement for a handling device in lightweight production processes

Handhabungsgeräte sind ein integraler Bestandteil automatisierter Produktionsprozesse. Dennoch werden sie in der Regel als nicht wertschöpfend angesehen, weshalb ihre Planung und Projektierung mit geringem Zeit- und Personalaufwand so effektiv wie möglich sein sollte. Gleichzeitig bleiben sie ein wichtiger Teil der Prozesskette und müssen in diesem Zusammenhang bestimmte Bedingungen erfüllen. Um ihre Funktionalität zu gewährleisten und wenig Zeit in die Projektierung zu investieren, sind Handhabungsgeräte oft überdimensioniert. Insbesondere bei flachen Teilen führt dies zu schweren Handhabungslösungen, bei denen das Gewicht des Handhabungsobjekts und des Handhabungsgerätes in einem Missverhältnis zueinander stehen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Projektierung von Handhabungsgeräten so weit wie möglich zu automatisieren. Dieser Prozess wird am Beispiel der Prozesskette zur Herstellung von Leichtbauteilen mit den Verfahren „sheet molding compound“ (SMC) und „resin transfer molding“ (RTM) dargestellt. In einem ersten Schritt wird ein modulares Handhabungsgerät entwickelt und aufgebaut, das eine große Anzahl von Greiferanordnung ermöglicht. Mit diesem Handhabungsgerät kann dann die resultierende Durchbiegung von flachen Bauteilen mit verschiedenen Greiferanordnungen gemessen werden. Um sicherzustellen, dass es nicht immer notwendig ist die Durchbiegungen zu messen, wird mit ABAQUS ein Modell aufgebaut, das eine Simulation der Durchbiegung ermöglicht. Anhand dieses Simulationsmodells wird eine Designlogik für die Anordnung der Greifer entwickelt. Diese Designlogik arbeitet in zwei Schritten und basiert auf dem Ansatz des „growing neural gas“ (GNG), das durch die Implementierung zusätzlicher Regeln an das Problem angepasst wird. Zuerst wird eine erste Greiferkonfiguration basierend auf der Geometrie des Objekts erstellt, die dann durch einen iterativen Prozess aus Simulation und Anpassung verbessert wird. Da die Herstellung von Leichtbauteilen oft mehr als nur einen Zuschnitt erfordert, werden am Ende systematisch verschiedene Lösungen für die verschiedenen Zuschnitte zu einer Greiferanordnung zusammengefasst und ein Verfahren gezeigt, wie dies ,mit dem zuvor entwickelten modularen Handhabungsgerät realisiert, werden kann