Der robolink® Baukasten - Roboterarm Einzelteile

Roboter bestehen aus der mechanischen Konstruktion (Roboterarm, Manipulator), dem Werkzeug am Ende des Roboterarms (Endeffektor), der Steuerung und Messstellen (Sensoren), die der Steuerung Informationen liefern. Die mechanische Konstruktion ist aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt, die durch aktive Gelenke miteinander verbunden sind. Aktive Gelenke verfügen über Antriebe, auf die die Steuerung zugreift, um dem Endeffektor seine Arbeitsaufgabe zuzuweisen. Der Begriff Roboter leitet sich aus dem im slawischen Sprachraum verwendeten Wort für Arbeit ab.

Die Roboter Einzelteile im robolink® Baukastensystem
Das robolink® Baukastensystem der igus® GmbH ist modular aufgebaut und ermöglicht die individuelle Gestaltung von Roboterarmen. Es enthält eine Vielzahl von bestellbaren Einzelteilen, die es ermöglichen, unterschiedlichste Aufgaben mit einem Roboter umzusetzen. Dazu gehören neben den Gelenken und der Steuerung vor allem Verbindungselemente, Antriebseinheiten, Werkzeugadapter und Elemente für die Kommunikation zwischen den Antrieben und der Steuerung.

Anwendungen mit robolink® Industrierobotern

Verbindungselemente
Die Verbindungselemente geben dem Roboter Halt und Struktur. Sie bestimmen mit ihren Abmaßen die Reichweite des Endeffektors wie z.B. Greifer. Zu den Verbindungselementen gehören die Anschlussbasis und die Verbindungsteile zwischen den Gelenken.

Die Anschlussbasis bildet die Grundlage, auf die der Roboterarm aufgebaut wird. Sie trägt die gesamte Konstruktion und das Werkzeug oder das Werkstück, das bearbeitet oder positioniert werden soll. In der igus® GmbH wurden die Anschlussbasen entsprechend stabil ausgelegt.

Die Verbindungsteile sind Kastenprofile aus Blech, die an den Enden mit Aufnahmen für die Gelenke versehen sind. Das Gabelförmige untere Ende ermöglicht eine starre Verbindung mit dem Ausgang des einen Gelenkes, während das obere Ende die bewegliche Aufnahme für den Eingang des nächsten Gelenkes gestattet.

Antriebseinheiten für Roboter
Für den Direktantrieb der Gelenke stehen im robolink® Baukasten Schrittmotoren (NEMA Motoren) zur Verfügung. In einem Schrittmotor wird die Bewegung des Rotors durch ein schrittweise rotierendes elektromagnetisches Feld gesteuert. Ein Schritt ist ein sehr keiner Winkel, um den der Rotor gedreht werden kann. Da die Schritte exakt dem elektromagnetischen Feld folgen, ist die Stellung des Rotors jederzeit bekannt. Sensoren zur Positionsrückmeldung werden nicht benötigt. Ein Schrittmotor lässt sich dadurch sehr genau steuern. Der Branchenverband National Electrical Manufacturers Association (NEMA) hat in den USA Schrittmotoren genormt. In den Normen sind die Anschlussmaße (Flanschmaße) und die Leistungskenngrößen für einzelne Motoren festgelegt. Die Angaben der igus® GmbH für den Motortyp beziehen sich auf diese Norm.

Kommunikation zwischen Antrieben und Steuerung
Die Kommunikation zwischen Antrieben und Steuerung erfolgt unter anderem über Initiatoren und Antriebsencoder.

Ein Initiator oder Schwellenwertschalter überwacht eine veränderliche physikalische Größe und vergleicht ihren Wert mit einem Grenzwert. Wird dieser Grenzwert erreicht, löst der Initiator einen Schaltvorgang aus. Auf diese Weise können beim Erreichen vorgegebener Positionen Richtungswechsel eingeleitet und Bewegungen gestoppt oder veranlasst werden. Über Initiatoren kann zum Beispiel auch eine Kühlung oder Heizung ein- oder ausgeschaltet werden.

Antriebsencoder erfassen den aktuellen Zustand von Antriebseinheiten und wandeln diese Information in ein Signal um, das von der Steuerung verarbeitet werden kann. Der Zustand von Antriebseinheiten wird durch die Lage der Antriebswelle oder die Drehzahl bestimmt. Die Steuerung reagiert auf die Signale so, wie es das Programm vorsieht und veranlasst entsprechend die Änderung des Zustandes.

Werkzeugadapter
Werkzeugadapter bilden das letzte Glied zwischen Roboterarm und Endeffektor. Im Angebot der igus® GmbH ist unter anderem der robolink® D Greifer Adapter enthalten. Er besteht aus zwei Teilen. Ein Teil ist für den Anschluss an das letzte Glied des Roboterarms vorgesehen. Dar andere Teil ist an den Anschluss des Greifers angepasst. Dort können z.B: Greifer  oder Sauger der Firma SCHUNK oder ABB angeschlossen werden.

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