Technische Beratung für einen Sockel für einen Roboterarm

Ostrava | Czech Republic | BKB Metal
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BKB Metal ist ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Lieferung von technologischen Lösungen für die Eisen- und Stahlindustrie und die Nichteisenmetallurgie spezialisiert hat. BKB Metal wandte sich zunächst an IDEA StatiCa mit der Bitte um technische Beratung für ein komplexes Projekt, bei dem es um einen Sockel für einen Roboterarm zur Verarbeitung von Halbfertigprodukten für Radsätze von Zügen ging. Die Komplexität des Modells weist viele Unsicherheiten auf und erfordert eine strenge Herangehensweise an die Steifigkeit und die korrekte Spannungsverteilung aufgrund von statischen und zeitlich variierenden Trägheitskräften. Aufgrund dieser Faktoren bat BKB Metal die Berater von IDEA StatiCa um Hilfe bei der Modellierung des statischen Teils des geschweißten Sockels, der in einem Betonblock verankert ist.

Über das Projekt

Das Projekt basiert auf einer Synergie zwischen Maschinenbau und Bauwesen, wobei der obere kinematische Roboterarm von einer Gruppe von Maschinenbauingenieuren entworfen, analysiert und überprüft wurde. Chefingenieur Jakub Čech leitet das Stahlteam, wo weitere fünf Statiker die Berechnungen durchführten.

Ziel war es, eine stabile und steife Verankerung zu entwerfen, die eine minimale Verformung aufweist und den Eurocode erfüllt.
Jakub Čech
Jakub Čech
Leitender Ingenieur – BKB Metal
Czech Republic

Ein Roboterarm ist eine Art mechanischer Arm, meist programmierbar, mit ähnlichen Funktionen wie ein menschlicher Arm. Der Arm kann die Gesamtheit des Mechanismus sein oder Teil eines komplexeren Roboters sein. Die Glieder eines solchen Verarbeiters sind durch Gelenke verbunden und ermöglichen entweder eine Rotationsbewegung (wie bei einem Knickarmroboter) oder eine translatorische (lineare) Verschiebung.

Abbildung: Radsatz für Züge und Kinematik hinter der Bewegung des Roboterarms

Stahlsockel & IDEA StatiCa

Der mechanische Teil des Modells muss auf einem starren Sockel befestigt werden, um Verformungen für eine korrekte Handhabung während des Zusammenbaus zu minimieren. Dies führt dazu, dass ein präzises Design, eine Analyse und eine Normprüfung erforderlich sind. Alle Komponenten, die zusammen die Halterung der mechanischen Teile bilden, wie Platten, Schrauben und Schweißnähte , sorgen für die räumliche Steifigkeit der Unterkonstruktion und müssen genau analysiert werden.

Eine Zeichnung des Sockels für den Roboterarm

Durch die Bearbeitung (Abholung/Abgabe) von Waren, Fahrzeugen, Paketen usw. verändern sich die Kräfte im Laufe der Zeit. Mit Ausnahme der statischen Kräfte wurden auch die Zentrifugal-/Trägheitskräfte berücksichtigt. Diese Kräfte hängen streng von der Winkelgeschwindigkeit der Bewegung ab. Bei der Konstruktion und Normprüfung des Sockels werden die kritischen Kräftekombinationen berücksichtigt. Die Kräfte werden aus einer Simulation der Starrkörperdynamik abgeleitet.

Das Modell wird aus einer Grundplatte zusammengebaut, die auf einem Betonblock verankert ist. Der Sockelkasten mit Öffnungen wird durch angeschweißte Rippen ausgesteift. Das Modell gewährleistet räumliche Stabilität und Steifigkeit. Die Komplexität des Verankerungsmodells lässt sich sowohl in einer soliden als auch in einer transparenten Ansicht erkennen.

Solide und transparente Ansichten des Modells und aller Komponenten

Dank der Benutzerfreundlichkeit und der intuitiven Modellerstellung unter Verwendung von Fertigungsverfahren in IDEA StatiCa Connection haben wir Zeit und damit verbundene Kosten gespart.
Jakub Čech
Jakub Čech
Leitender Ingenieur – BKB Metal
Czech Republic

Dank fortschrittlicher Modellierungstechniken und der Power-Solver-Engine hinter IDEA StatiCa Connection haben wir die Spannung-Dehnung des Modells mithilfe einer materiell nichtlinearen Analyse analysiert.

Ergebnisse und Normnachweis

Der Entwurf und die Normprüfung erfüllen alle Anforderungen des Eurocodes. 

Nutzung aller Komponenten und Von-Misses-Spannungen

Vergrößerung der Verformungen und Kräfte in den Ankern

Spannungen in den Schweißnähten und die erste Beulform

Abschluss 

IDEA StatiCa lieferte in enger Zusammenarbeit mit BKB Metal das Modell mit einer detaillierten Beschreibung des Modellierungsansatzes und den kommentierten Ergebnissen. IDEA StatiCa Engineering Consultancy stellt Unternehmen bei Ingenieurprojekten das notwendige Fachwissen und die nötige Beratung zur Verfügung und berät ihre Kunden, wie sie ihre Design- und Bauanforderungen am besten erfüllen können.

Wir haben sehr von der Beratung und Professionalität der Produktingenieure von IDEA StatiCa profitiert, die uns während des gesamten Prozesses zur Seite standen.
Jakub Čech
Jakub Čech
Leitender Ingenieur – BKB Metal
Czech Republic

Der komplexe Sockel überträgt alle kritischen Kombinationen und erfüllt die Kriterien gemäß Eurocode. Das Modell wurde einer Spannungs-Dehnungs- und Beulanalyse unterzogen, um alle Aspekte des Entwurfs zu validieren. Die IDEA StatiCa Connection-Anwendung bietet auch großes Potenzial für den Maschinenbau, wo sie als Software für die Konstruktion und Normnachweisen von Sockeln für mechanische Roboterarme hilfreich sein kann.

Das Feedback von Jakub Čech und seinem Team war äußerst positiv. Dies hat dazu geführt, dass sowohl BKB Metal als auch IDEA StatiCa mit dem Ergebnis zufrieden sind.

Um mehr über IDEA StatiCa Engineering Consultancy zu erfahren, wenden Sie sich bitte an Ihren örtlichen Händler oder an die regionale Niederlassung von IDEA StatiCa.

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BKB Metal ist ein spezialisiertes Unternehmen für die Entwicklung und Lieferung von technologischen Lösungen für die Eisen- und Stahlindustrie sowie für den Sektor der Nichteisenmetallurgie. Detail