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Winkelmessgeräte für Roboterwerkzeuge

Auf den Punkt gebracht

Industrieroboter können mittlerweile auch sehr große Bauteile bearbeiten. Für bestimmte Aufgaben reicht ihre Positioniergenauigkeit allerdings noch nicht aus. Mit hochgenauen Winkelmesssystemen lässt sich diese Schwäche beheben.

Industrie-Roboter müssen Werkstücke hochpräzise bearbeiten können (Bild: ©Denis Starostin/ Fotolia.com)

Industrie-Roboter müssen Werkstücke hochpräzise bearbeiten können (Bild: ©Denis Starostin/ Fotolia.com)

Das Schweißen und Heben schwerer Teile gehört für Roboter zum Alltag. In der Fahrzeugindustrie sorgen sie z.B. dafür, dass Karosserieelemente zum richtigen Zeitpunkt an der Stelle des Fließbandes liegen, an der sie für die Weiterverarbeitung benötigt werden. Auch für die Bearbeitung großer Bauteile werden Industrieroboter eingesetzt, denn Werkzeugmaschinen sind hierfür nicht flexibel genug oder als Sondermaschinen zu teuer. Die Roboter können dagegen selbst an überdimensionalen Objekten wie z.B. Flugzeugrümpfen jede beliebige Stelle erreichen, um dort Bohrungen zu setzen oder Fräsarbeiten durchzuführen. Diese Arbeiten müssen aber sehr genau durchgeführt werden, und daran hapert es bei Industrierobotern zurzeit noch.

Zu den Aufgaben von Industrierobotern in der PKW-Fertigung gehört unter anderem das Schweißen. (Bild: ©chiradech/Fotolia.com)

Zu den Aufgaben von Industrierobotern in der PKW-Fertigung gehört unter anderem das Schweißen. (Bild: ©chiradech/Fotolia.com)

Nulllagenfehler sind oft die Ursache

Das Problem ist die mangelnde Positioniergenauigkeit des Tool Center Points, also des Werkzeugs des Roboters. Sie entsteht vor allem deshalb, weil für die Arbeit an großen Werkstücken Gelenk-armroboter mit mehreren Achsen eingesetzt werden müssen, um alle Bereiche des Objekts bearbeiten zu können. Jede dieser Achsen wird von einem Servomotor angetrieben und ein Drehgeber liefert die Position der Achse, um die Bewegungen entsprechend anpassen zu können. Oft zeigen diese Geber aber eine Winkelposition an, die nicht mit der tatsächlichen Lage der Roboterachse übereinstimmt. Die sogenannten Nulllagenfehler sowie Umkehrspiel und Gelenkelastizitäten sind die Hauptverursacher von Positionierungenauigkeiten. Hinzu kommen die Krafteinwirkung und dynamische Effekte während des Bearbeitungsprozesses, die auf die Steifigkeit der Robotermechanik wirken und so zu Bewegungsabweichungen führen können.

Für eine qualitativ hochwertige Bearbeitung muss der sogenannte Tool Center Point des Roboters exakt ausgerichtet werden. (Bild: Dr. Johannes Heidenhain GmbH)

Für eine qualitativ hochwertige Bearbeitung muss der sogenannte Tool Center Point des Roboters exakt ausgerichtet werden. (Bild: Dr. Johannes Heidenhain GmbH)

Winkelmessgeräte erhöhen die Genauigkeit

Eine Verbesserung der Positioniergenauigkeit können Roboterhersteller mit dem Einsatz hochgenauer Winkelmessgeräte erreichen. Sie werden zusätzlich zum Drehgeber als Secondary Encoder hinter dem Getriebe auf der Achse montiert und erfassen die tatsächliche Position des Robotergelenks. Darüber hinaus messen die Winkelmessgeräte an jeder Achse des Roboterarms die Kräfte, die durch den Bearbeitungsvorgang am Werkstück auf den Roboter zurückwirken. Insgesamt lässt sich die absolute Positioniergenauigkeit am Tool Center Point so um 70 bis 80 Prozent steigern.

Winkelmessgeräte für Roboterwerkzeuge
Bild: ©Denis Starostin/ Fotolia.com


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