Industrieanzeiger 01-02.2021

schwingungen durch bedarfsgerechte Bremseingriffe zu
dämpfen. Lediglich im Schwingungsfall werden gezielte
Bremseingriffe vorgenommen, um vorhandene Schwingungsenergie
dissipativ abzuführen.
Der semiaktive Charakter stellt sicher, dass ausschließlich
bremsende und keine beschleunigenden Eingriffe
vorgenommen werden. Zur Schwingungsdetektion
und Entscheidung über die Bremskrafthöhe werden
die an- und abtriebsseitigen Gebersignale (direktes und
indirektes Messsystem) der Achse verwendet. Nicht alle
Industrie roboter verfügen über ein direktes Messsystem,
jedoch lässt sich ein solches einfach nachrüsten
oder mithilfe modellbasierter Ansätze das Gebersignal
rekonstruieren.
Durch den Dämpfungsaktuator verbessern sich nicht
nur die Systemeigenschaften erheblich. Der Roboter ist
deutlich weniger schwingungsanfällig und lässt sich besser
regeln. Dadurch kann die Regelung der Roboterachse
deutlich dynamischer ausgelegt werden, ohne dass
die Gefahr einer Instabilität droht. Daraus folgt, dass
die vorgegebene Bahn besser eingehalten wird. Dies
wiederum ist unmittelbar mit einer höheren Genauigkeit
verbunden. Alternativ kann die erreichte Verbesserung
auch dazu eingesetzt werden, bei gleichbleibender
Genauigkeit schnellere Bewegungsvorgaben zu machen,
wodurch sich die Bewegungsdauer reduziert.
In der Grafik sind die Ergebnisse einer Punkt-zu-
Punkt-Bewegung abgebildet. Hierbei ist erkennbar, dass
die vorgegebene Bahn (blau) einerseits deutlich besser
eingehalten wird und andererseits Schwingungen deutlich
schneller ausgeregelt werden.
Das Fazit: Obwohl Industrieroboter schwingungsanfälliger
als Werkzeugmaschinen sind, lassen sie sich mithilfe
geeigneter Maßnahmen auch für Aufgaben einsetzen,
in denen es auf die Einhaltung einer vorgegebenen
Bahn ankommt. Ein möglicher Ansatz ist die in diesem
Artikel vorgestellte semiaktive Dämpfung. Diese verbessert
die Bahngenauigkeit unmittelbar, kann jedoch auch
mittelbar dazu eingesetzt werden, die Bewegungsdynamik
zu steigern.
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Michael Neubauer, M.Sc., Lukas Steinle, M.Sc.,
Dr.-Ing. Armin Lechler, Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl
Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen
und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität
Stuttgart
Schwingungen gut im Griff
Verläufe am Tool-Center-Point (TCP) für eine Punkt-zu-Punkt Bewegung mit semiaktiver Dämpfung (gelb) und ohne (orange). Die vorgegebene
Bahn (blau) wird deutlich besser eingehalten und Schwingungen werden schneller ausgeregelt. Quelle: ISW
Industrieanzeiger 01/02.21 47