Digital Scout automatica 2023

AUTOMATICA 2023
PRÄZISIONSWELLGETRIEBE
GETRIEBEINTERNE SENSORIK
REDUZIERT TAKTZEITEN
Performance-Steigerung von Cobots und Leichtbaurobotern ist ein Ziel, welches auf
unterschiedlichen Wegen erreicht werden kann. Eines ist der Einsatz sensorisierter
Präzisionswellgetriebe. Eine neue, in Präzisionswellgetriebe integrierte
Drehmomentsensorik für Cobots ermöglicht auch kürzere Taktzeiten. Das ist ein
bedeutender Fortschritt für den breiten Einsatz der Robotik in der
Industrieautomation, davon ist man bei Schaeffler überzeugt.
Wenn Cobots Prozesse feinfühlig und kraftgesteuert
ausführen sollen und das Teaching „smooth“
vonstattengehen soll, kann man kaum auf eine Sensorik
zur Ermittlung der äußeren Kräfte verzichten.
Für die Messung äußerer Kräfte und Momente sind am Cobotmarkt
hauptsächlich Sensormodule verbreitet, das heißt Sensoren,
die als eigenständige Komponente für Cobots entwickelt
und angeboten werden. Diese erfordern zusätzlichen Bauraum
und müssen konstruktiv in den Cobot integriert werden.
KONZEPTE FÜR DREHMOMENTSENSOREN
Bei diesen Sensoren werden die Kräfte und Momente mit Hilfe
einer elastischen Struktur, auf der die eigentliche Sensorik
(DMS) meist aufgeklebt ist, erfasst. Die konstruktive Auslegung
dieser Sensoren ist prinzipbedingt ein Kompromiss zwischen
hoher Auflösung und niedriger Verformung. Für Anwendungen,
bei denen der Endeffektor eine Bahnkurve oder Position
unter Last exakt einhalten muss, ist die durch den Sensor
verursachte Positionsabweichung von großem Nachteil. Konkrete
Bauformen sind als 6-Achs-Force-Torque-Sensoren am
Endeffektor oder an die Gelenkachsen geflanschte Sensormodule
bekannt.
Der Ansatz der Schaeffler-Entwickler besteht darin, für die Messung
der Drehmomente kein zusätzliches elastisches Element,
sondern ein vorhandenes Bauteil des Antriebsstrangs im Gelenk
zu nutzen. Damit wird keine weitere Elastizität in die Cobotsstruktur
eingebracht und die Steifigkeit der Cobots bleibt auch
mit Sensorik zu 100 % erhalten. Welche Vorteile bietet nun dieses
interne Konzept?
STEIFIGKEIT UND EINFLUSS AUF
DIE POSITIONIERZEIT
Cobots sind aufgrund ihrer schlanken Bauform und folglich ihrer
höheren Elastizität im Vergleich zu Industrierobotern deutlich
benachteiligt. Bei größeren Beschleunigungen schwingt die
schlanke Cobotstruktur spürbar – vor allem beim Positionieren
mit maximaler Abbremsung. Was man durch hohe Geschwindigkeiten
und Beschleunigungen an kurzer Taktzeit gewinnt, verliert
man durch ein längeres Einschwingen beim Positionieren wieder.
Einen großen Einfluss auf die Eigenfrequenz von Cobots haben
folgende Faktoren:
n die Kippsteifigkeit der Gelenklager bzw. Getriebehauptlager
n die Torsionssteifigkeit der Getriebe und die Torsionssteifigkeit
der Drehmomentsensoren.
16 DIGITAL SCOUT Ihr Kompass zur automatica 2023