DER KONSTRUKTEUR 6/2016

ROBOTIK I SPECIAL

ROBOTIK I SPECIAL STATEMENT 03 Grundstruktur stark synchronisierter Achsen. Die dezentralen Regler sind als Stromregler konfiguriert. Die gesamte Bahnplanung aller Achsen als auch die Positionsregelung erfolgen im Master in Echtzeit Zentrale Regelung Bei komplexeren Aufgabenstellungen geschieht die Koordination der Achsen zentral. In Delta-Robotern sind drei Motoren mechanisch eng gekoppelt, und ihre Ansteuerung muss aufeinander abgestimmt sein. Weitere Beispiele für sehr präzise und als Geschwindigkeitsregler oder werden bei höchsten Anforderungen an Dynamik im Stromreglermodus betrieben. Jede Achse sendet Informationen zum Bewegungszustand an den Rechner. Die zentrale Bahnplanung und Regelung leitet daraus Bewegungsbefehle für das weitere Vorgehen ab und verschickt diese an die einzelnen Dr. Michael Döppert, Chefredakteur Man muss kein großer Prophet sein um der Robotik ein für die Zukunft großes Marktpotenizal voraussagen zu können. Dafür gibt es die unterschiedlichsten Indikatoren: Unter anderem die voranschreitende Automatisierung – auch im Zusammenhang mit Industrie 4.0, die neu entwickelten kollaborationsfähigen Handlingund Montageroboter, das neue weite Einsatzspektrum der zukünftigen Serviceroboter. Das wird sich auch auf der Hannover Messe im April und im Juni auf der Branchenmesse Automatica in München widerspiegeln. Nur wer die richtige Balance zwischen Modularisierung und zentraler Koordination der Achsen findet hat Erfolg dynamische Synchronisation finden sich in Produktionsanlagen, wo Teile fliegend bearbeitet werden. In Systemen mit eng gekoppelten Achsen wird der Positionsregelkreis nicht mehr lokal im Modul geschlossen, sondern zentral im Master. Die Module dienen entweder 04 Delta-Roboter als Beispiel für eng gekoppelte Achsen Achsen. Eng gekoppelte Systeme benötigen ein Echtzeit-Bussystem mit genügender Bandbreite. Die Rechenkapazität von Motion Controller und Mastersystem müssen diesen Anforderungen ebenfalls genügen. Im Portfolio von Maxon Motor steht für solche hochdynamischen Anwendungen die Maxpos bereit. Dieser Ethercat-Slave Motion Controller empfängt Bewegungsund I/O-Befehle von einem übergeordneten Ethercat-Master, welcher die Prozessablaufsteuerung übernimmt. Die sehr schnellen Regler in Verbindung mit den vielfältigen Feedbackmöglichkeiten schaffen beste Voraussetzungen für den Betrieb in High-Performance-Anwendungen. Feedback-Sensoren Die Standardsensoren bei Kleinstantrieben sind digitale oder analoge Inkremental-Encoder. Sie liefern die Positionsinformation relativ zu einer Referenzposition, die beim Start zuerst ermittelt werden muss. Bei komplexen Mehrachssystemen ist eine Referenzfahrt aber oft unerwünscht oder nicht möglich. Man denke an einen Roboterarm mit mehreren Gelenken. In welcher Reihenfolge müssen die Referenzfahrten der einzelnen Gelenke durchgeführt werden, ohne die Anlage zu beschädigen, wenn die Ausgangsstellung des Arms nicht bekannt ist? Absolut-Encoder erkennen die absolute Stellung der einzelnen Achsen gleich beim Start. Sie sind relativ einfach realisierbar, wenn die Winkelposition nur innerhalb einer Motorumdrehung kodiert werden muss (single turn). Multi-turn-Encoder erfordern zusätzlich einen Mechanismus zur Bestimmung und Speicherung der Anzahl Umdrehungen der Motorwelle; auch im ausgeschalteten Zustand, wenn beispielsweise der Roboterarm von Hand verstellt wird. Fazit Robotik kann nur erfolgreich und wirtschaftlich sein, wenn ein ausgewogenes Verhältnis von Integration und Modularisierung gefunden wird. Integration ergibt das erfolgreiche Gesamtpaket, Modularisierung erlaubt das wirtschaftliche Verwenden von Standardkomponenten. Dabei ist nicht zu vergessen: Bewegungsgüte ergibt sich aus dem erfolgreichen Zusammenspiel aller beteiligten Komponenten: Regler, Leistungselemente, Sensoren, Mechanik und Lasteigenschaften. Es nützt nichts, ein einzelnes Element zu optimieren. Bilder: Aufmacher KAIST, 01-04 maxon motor www.maxonmotor.de 46 Der Konstrukteur 6/2016

SPECIAL I ROBOTIK Kollaborierende Leichtbauroboter Kleben, schrauben, schleifen, polieren, messen, prüfen, montieren oder verpacken: Kollaborierende Leichtbauroboter haben sich als universell einsatzbare Werkzeuge für produzierende Industrien und ihre Mitarbeiter etabliert. Universal Robots ist Vorreiter im Bereich Mensch-Roboter-Kollaboration. Die Roboterarme UR3, UR5 und UR10 des dänischen Unternehmens optimieren die Produktion in stetig wachsenden Märkten. Die benutzerfreundlichen, wirtschaftlichen Industrieroboter senken die Hürden für viele Unternehmen und ermöglichen damit Automatisierung in Bereichen, in denen diese zuvor zu komplex oder kostspielig war. „In Zukunft sind es nicht mehr nur die Produkte selbst, die unseren Kunden die nötige Flexibilität bieten“, liefert Esben H. Østergaard, CTO und Mitbegründer des Spezialisten für Mensch-Roboter-Kollaboration einen Ausblick in die Zukunft. www.universal-robots.com Robuste Steuerleitung für Lackierroboter Eine Steuerleitung für den Schleppketteneinsatz in Roboter-Achse 7, die in der Auto-Lackierstraße Paint-Shop eingesetzt werden kann, hat SAB Bröckses auf den Markt gebracht. In der Lackierstraße können Kabel und Leitungen mit aggressivsten Medien wie Lacken, Lösemitteln und Schmierstoffen in Kontakt kommen. Die neue Leitung ist laut Hersteller besonders robust im Schleppketteneinsatz und zeigt sich gegen typische Umgebungsbedingungen im Paint-Shop beständig. Die Isolations- und Mantelwerkstoffe sind flammwidrig, öl- und chemikalienbeständig. Die Konstruktion der Leitung hält auch einer hohen Dauerbelastung stand und verspricht zudem eine hohe Dauerflexibilität. Die Leitung hat auch den Brenntest FT4 für den nordamerikanischen Markt bestanden. www.sab-kabel.de Präzise Zykloidgetriebe für die Robotik Mit der RF-P-Baureihe bietet Nabtesco Zykloidgetrieben für Robotik-Anwendungen. Sie eignen sich besonders für den Einsatz in den Armachsen von Delta- und Scara- Robotern. Die Exzentergetriebe erlauben Abtriebsgeschwindigkeiten bis 200 min -1 und arbeiten extrem präzise. Die Varianten RF-19P und RF-32P halten Schockbelastungen bis 570 bzw. 960 Nm aus. Die reduzierte Reibung im Getriebe sorgt für eine geringe Betriebstemperatur. Dadurch sind die Zykloidgetriebe wartungsarm und weisen einen Wirkungsgrad bis 80 % auf. www.nabtesco.de Mehrachsregler als Alternative zum Anreihsystem Baumüller bietet mit seinem neuen Mehrachsregler b maxx 5800 eine kompakte Lösung für die Regelung von bis zu sechs Antriebsachsen zum Beispiel für Robotik- und Handlinganwendungen. Der neue Regler kann individuell und vollkommen flexibel konfiguriert werden. Das bedeutet, der Anwender kann die Achsleistungen im Regler frei kombinieren. Er kann also für jede Einzelachse die genau passende Achsleistung integrieren und erhält so ein Gerät, das exakt die Anforderungen seiner Anwendung erfüllt. Als Mitglied der 5000er Reglerfamilie ist das neue Gerät vollständig kompatibel zu den Anreihsystemen des Herstellers. Damit kann eine Alternative für solche Anwendungen geboten werden, in denen ein besonderes Augenmerk auf die Kompaktheit gelegt wird. Durch die Kombination der sechs unabhängig regelbaren Achsen in einem Regler ist die Kommunikation im System deutlich schneller als bei separaten Achseinheiten. Totzeiten durch die Felbuskommunikation entfallen und es können beispielsweise Gantry-Achsen innerhalb einer CPU gerechnet werden. www.baumueller.de Schneller Werkzeugwechsler mit hoher Präzision SSP Safety System Products vertreibt den neuen Werkzeugwechsler des schwedischen Herstellers von Roboterperipherie, rsp Robot System Products, TC 720. Er ist eine Erweiterung der modularen TC240/480-Baureihe. Er kann modular mit einer Vielzahl standardisierter Medienmodule für Luft-Strom- und Medienzufuhr ausgestattet werden und ist mit dem TrueConnect-Verschlusssystem ausgerüstet. Dabei wird der Werkzeugwechsler über ein Kugelsystem gehalten. Mit den Kugeln wird die dazugehörige Werkzeugplatte in speziell eingearbeiteten Kavitäten automatisch zentriert. So ermöglicht das System kraftvolle, schnelle und präzise Werkzeugwechsel. Diese liegen zum Teil unter einer Sekunde. Die Wiederholgenauigkeit liegt im Bereich von 0,01 mm. Das schonende Schließen der Kontakte wird über vorzentrierte Lage-Pins erleichtert. www.robotsystemproducts.com Der Konstrukteur 6/2016 47