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Erweiterter Aktionsradius für Industrieroboter mit Linearachsen

Schweißroboter auf der siebten Achse

Baukastensysteme mit verschiedenen Schwerlast-Linearachsen und -Linearführungen dienen dazu, Roboteranwendungen um eine siebte Achse zu erweitern. Damit lassen sich u.a. Schweißroboter mit einem Hub von 10m und mehr verfahren. Ein modernes Aluminiumträgerkonzept bietet hohe Flexibilität und ist bei Robotern bis 1.500kg Gesamtgewicht eine wirtschaftliche Alternative zur Stahlbauweise.
Beim Prinzip der siebten Achse bewegt sich ein kompletter Roboter auf einer bodennahen Linearachse. Verfahren lassen sich so kleine bis mittlere Roboter mit einer Nutzlast bis ca. 300kg. Zum Aufbau der Linearachse bietet Rollon seine Tecline-Rail-Profile an. Die prismatischen Laufrollen- oder Profilschienenführungen mit Zahnstangenantrieb sorgen für hohe Dynamik und verfügen über eine hohe Belastbarkeit. Ihre Hauptanwendungsgebiete sind Robotik, Maschinenverkettungen, Palettierung und Logistik. So ist ein sechsachsiger Knickarmroboter z.B. in der Lage, auf der Linearachse parallel zu einer Produktionsstraße mitzulaufen und dabei Manipulationen vorzunehmen. Durch das geringe Eigengewicht des Systems treten vergleichsweise geringe Deckenlasten auf, sodass die Lösung auch bei unterkellerten Fertigungshallen eine gute Option ist.

Mit dem Roboter durch die Halle

Einzelne Linearachsen lassen sich bis zu 12m mit Profilen an einem Stück ausführen. Für größere Reichweiten lassen sich mehrere Träger stoßbearbeitet verbinden. Rollon ist dabei in der Lage, dem Kunden aufgrund seines großen Produktportfolios unterschiedliche, maßgeschneiderte Lösungsansätze anzubieten. In einer aktuellen Anwendung realisierte das Unternehmen mit einer siebten Achse die lineare Positionierung des Roboters in einer Schweißzelle. Als Roboter kommt hier ein Kuka KR 16 Arc HW zum Einsatz. Der Roboter hat ein Gewicht von 245kg und erreicht eine Nutzlast von 16kg. Die maximale Reichweite des Sechsachsroboters von 1.636mm lässt sich durch die siebte Achse um einen Hub von 6m erweitern, wodurch sich sein Arbeitsbereich vergrößert. Auf der Achse wird der Roboter in dieser Anwendung mit einer Geschwindigkeit von 1m/s und einer Beschleunigung von 1m/s2 verfahren. Maximal sind Verfahrgeschwindigkeiten bis zu 3m/s möglich, genau wie der Einsatz mehrerer Roboter auf einer Achse. Diese arbeiten dann z.B. gemeinsam an einem Werkstück.

Handhabung oder Bearbeitung

Bei der Konzeption des Achssystems gilt es, zwischen Be- und Entladefunktionen und aktiver Werkstückbearbeitung, beispielsweise durch Bohren oder Fräsen, zu unterscheiden, um die Genauigkeits- und Steifigkeitsanforderungen zu prüfen und zu berücksichtigen. Für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen eignen sich auch prismatische Linearführungen, die sich ohne Schmiersystem betreiben lassen. Für den Aufbau der siebten Achse hat das Unternehmen auf ein System mit zwei parallelen Statyca-Portalprofilen (170x120mm) und einer schrägverzahnten, gehärteten und geschliffenen Präzisionszahnstange zurückgegriffen. Die in den Profilen integrierten Nuten lassen sich dabei als einfache Montagemöglichkeit für externe Komponenten nutzen, ob mechanische Bauteile oder elektrische, wie Sensoren. Hinzu kamen Profilschienenführungen mit Kugelkette in Baugröße 30, die das Unternehmen als vormontierte Systemlösung mit Bodenplatten und Nivellierschrauben für die einfache Vorortmontage und Höhenjustage lieferte. Daher ist es lediglich nötig, das mit Energiekette und Getriebe gelieferte Achssystem mit dem Getriebeflansch an den Motor anzuschließen. Die maximale Wiederholgenauigkeit des Systems beträgt dabei ±0,05mm.

Schweißroboter auf der siebten Achse
Bild: Rollon GmbH


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