Roboter führt Messsonde im Windkanal

Ausgangslage / Aufgabenstellung
Statt mit zu viel Treibstoff mit mehr Nutzlast fliegen: Um dies zu verwirklichen, müssen die Tragflächen des betreffenden Flugzeugs optimiert werden. Deshalb suchte Airbus während der Konzeptionsphase des künftigen Transportflugzeugs A400M eine effiziente Lösung, um die Strömungsverhältnisse an den Flügeln eines Modells zu messen.

Über entsprechende Daten lässt sich ermitteln, welche Strömungsabrisse und folglich Widerstände beim Fliegen auftreten würden. Ziel derartiger Untersuchungen ist eine hohe Wirtschaftlichkeit durch geringeren Treibstoffverbrauch. Denn wenn ein Flugzeug auf einer definierten Strecke mit weniger Kerosin auskommt, kann es mehr Nutzlast transportieren.

Realisation / Lösung
Roboter führt Messsonde im Windkanal
Roboter führt Messsonde im Windkanal
Im gasdynamischen Versuchsfeld des aerodynamischen Versuchszentrums in Bremen führt Airbus Strömungsfallmessungen an Halbmodellen und Modellkomponenten durch. Die Strömungsfalldaten werden an verschiedenen Punkten mit Hilfe eines sechsachsigen KUKA Roboters KR 30/15L gemessen. Durch die Auswertung der Daten lassen sich Verwirbelungen aufspüren und gezielt eliminieren, die sonst den Treibstoffverbrauch erhöhen würden.

Da der Roboter mit einer Reichweite von drei Meter versehen ist und außerdem auf einer Lineareinheit verfährt, hat er einen beachtlichen Aktionsradius. Außerdem kennt er immer die aktuelle Position der Messsonde im Koordinatensystem und kann demzufolge mit dem Messwertrechner kommunizieren. Aufgrund dieser Dialoge ergibt sich ein merklicher Zeitgewinn.

Als Voraussetzung für die Strömungsfallmessung wird ein vom Roboter bewegtes virtuelles Flächengitter auf ein entsprechendes Gitter des in der Messstrecke angebrachten Halbmodells gelegt. Nachdem beide Flächengitter so justiert sind, dass ihre Koordinatenpunkte übereinstimmen, kann man an diversen Stellen eines Querschnitts die unterschiedlichsten Strömungen messen. Dazu nutzt der KUKA Roboter eine Fünf-Loch-Richtungssonde, die er an einem Halter bewegt. Der Roboter fährt die vom Programm vorgegebenen Punkte am Modell ab und schickt eine Meldung an die Steuerung, sobald er an einem Messpunkt angelangt ist.

Systemkomponenten / Auftragsumfang
  • KUKA Roboter KR 30/15L
  • PC-basierende KUKA Robotersteuerung KR C1 einschließlich Control Panel mit Windows-Oberfläche
  • übergeordnetes Prozessprogramm, um ein Messgitter zur Strömungsfallmessung am Propeller erstellen zu können
  • Programmierung
  • Lineareinheit in 3,5 Meter Länge
  • Machbarkeitsstudie
  • Montage
  • Inbetriebnahme

Lieferung durch SMT-Systeme Roland Rüb, Syke, Deutschland.

Ergebnis/Erfolg
  • Flexibilität und Wiederholgenauigkeit

    Der Roboter arbeitet mit hoher Flexibilität und einer reproduzierbaren Wiederholgenauigkeit. Dadurch ist er in der Lage, definierte Positionen in einem Messgitter zu finden.


  • Freier Messraum

    KUKA stattete den Roboter mit einer Armverlängerung aus, damit der KR 30/15L den Messraum nur gering versperrt und die Messergebnisse nicht beeinflusst.

    Dieses ‘Nicht-im-Weg-stehen’ ist ein entscheidender Vorteil sechsachsiger Knickarmroboter, verglichen mit Portalsystemen. Der KUKA Roboter löste ein solches System ab, das durch relativ starre und zu viele Achsen Widerstände im Messraum aufbaute und daher Einfluss auf die Randströmung nahm. Abgesehen davon verfügt ein Sechsachser über eine flexiblere Kinematik und insofern über eine größere Freiheit im Arbeitsraum.

    Die von Wettbewerbern angebotenen Roboter hatten, bezogen auf diese Anwendung, jeweils einen zu dicken ‘Oberarm’ und eine zu voluminöse sechste Achse.
Nummer des Berichtes
R 198
Branche
Luft- und Raumfahrt
Anwendung
Handling & be,-entladen
Messen, Testen und Prüfen
Produkt
Roboter
Mittlere Traglast (30-60 kg)
Steuerung
KR C (Robot Controller)
Kunde
Airbus Deutschland GmbH,
Bremen, Deutschland
Weitere Informationen
Video


URL:
http://www.kuka-robotics.com/germany/de/solutions/solutions_search/L_R198_Robot_guides_probe_in_wind_tunnel.htm
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