Welche Konstruktionsanforderungen gelten für einen kraftunterstützten Roboterarm? Kraftunterstützte Manipulatoren werden heutzutage in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie, der chemischen Industrie und anderen Branchen. Welche Konstruktionsanforderungen müssen also an einen kraftunterstützten Roboterarm gestellt werden? Schauen wir uns das gemeinsam an!
1. Der kraftunterstützte Roboterarm sollte eine hohe Tragfähigkeit, gute Steifigkeit und ein geringes Eigengewicht aufweisen.
Die Steifigkeit des Assistenzroboterarms beeinflusst direkt dessen Stabilität, Geschwindigkeit und Genauigkeit beim Greifen des Werkstücks. Eine zu geringe Steifigkeit führt häufig zu einer Biegung des Roboterarms in der Vertikalen und zu seitlicher Torsion in der Ebene. Dies kann Vibrationen verursachen oder dazu führen, dass das Werkstück blockiert und die Bearbeitung unmöglich wird. Daher werden für kraftunterstützte Roboterarme in der Regel Materialien mit hoher Steifigkeit verwendet, um die Biegesteifigkeit des Arms zu erhöhen. Auch die Steifigkeit der einzelnen Stütz- und Verbindungselemente muss bestimmten Anforderungen genügen, um die erforderliche Antriebskraft aufzunehmen.
2. Die Relativgeschwindigkeit des kraftunterstützten Roboterarms sollte angemessen und die Trägheitskraft gering sein.
Die Relativgeschwindigkeit des kraftunterstützten Roboterarms wird im Allgemeinen durch den Produktionsrhythmus des Produkts bestimmt, jedoch kann er nicht blindlings auf Höchstgeschwindigkeit eingestellt werden. Der Roboterarm bewegt sich für den Betrieb aus dem Stillstand auf eine normale Relativgeschwindigkeit und senkt diese mithilfe des Bremssystems von einer konstanten Geschwindigkeit bis zum Stillstand ab. Der gesamte Geschwindigkeitsänderungsprozess ist eine Kenngröße. Der Roboterarm ist leicht und bietet ausreichende Stabilität beim Anfahren und Anhalten.
3. Den Roboterarm bei der flexiblen Bewegung unterstützen
Die Struktur eines kraftunterstützten Roboterarms muss kompakt und präzise sein, um schnelle und flexible Bewegungen zu ermöglichen. Bei einem freitragenden Roboterarm ist zudem die Anordnung der Bauteile entscheidend. Dies beinhaltet die Berechnung des Nettogewichts nach dem Anheben der Bauteile sowie die Berücksichtigung des Drehmoments bei Rotation, Justierung und Lagerung. Eine zu starke Fokussierung auf das Drehmoment kann die Bewegung des Roboterarms erheblich beeinträchtigen. Ein zu hohes Drehmoment kann zu Bewegungen des Arms führen und während der Justierung ein Absinken des Armkopfes verursachen. Auch die Koordinationsfähigkeit wird dadurch beeinträchtigt, und im Extremfall kann es zum Blockieren des Hilfsroboterarms an der Stützstange kommen. Daher ist es bei der Planung eines Roboterarms wichtig, dass der Schwerpunkt des Arms um den Drehpunkt liegt oder so nah wie möglich daran positioniert wird, um das Abweichungsdrehmoment zu minimieren. Bei kraftunterstützten Roboterarmen, die gleichzeitig mit beiden Armen arbeiten, ist es notwendig, sicherzustellen, dass die Anordnung der Arme so symmetrisch wie möglich zum Kern ist, um ein Gleichgewicht zu erreichen.
4. Hohe Montagegenauigkeit
Um eine relativ hohe Montagegenauigkeit des kraftunterstützten Roboterarms zu erreichen, werden neben fortschrittlichen Steuerungsmaßnahmen auch die Biegesteifigkeit, das Drehmoment, das Trägheitsmoment und die Dämpfungswirkung des kraftunterstützten Roboterarms berücksichtigt, da diese in direktem Zusammenhang mit der Montagegenauigkeit des kraftunterstützten Roboterarms stehen.
Veröffentlichungsdatum: 18. Mai 2023