Die Kopplung von Roboterachsen kann Ihre Produktion durcheinander bringen

Etwa 10–20 % der Roboter verfügen über diese wenig bekannte Funktion. Es kann Ihre Programmierung durcheinander bringen, wenn Sie nicht darauf vorbereitet sind.

Ich habe neulich von einem neuen Robotikkonzept erfahren … Roboterachsenkopplung.

Albert Nubiola, CEO von RoboDK, sagte mir:„Die Kopplung von Roboterachsen ist wichtig für die Roboterprogrammierung, aber nicht viele Benutzer sind sich dessen bewusst und geraten oft in Verwirrung.“

Er hatte recht! Über die Achskopplung wird sehr wenig geschrieben. Und obwohl ich seit fast einem Jahrzehnt Robotikexperte bin, wurde ich nie auf diese etwas ungewöhnliche Funktion aufmerksam gemacht.

Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie noch nie von Roboterachskopplung gehört haben. Du bist nicht allein.

Achskopplung ist kein schlechtes Feature. Tatsächlich hat es einige Vorteile. Es kann sich jedoch auf Ihre Programmierung auswirken, wenn Sie nicht darauf vorbereitet sind. Albert schätzt, dass zwischen 10-20 % der Industrieroboter von Achskopplung betroffen sind.

Was ist Achsenkopplung?

Achsenkopplung liegt vor, wenn zwei oder mehr Gelenke des Roboters miteinander verbunden sind. Sie können entweder physikalisch, parallel gekoppelt oder in der Steuerungssoftware eingebunden werden.

Hier eine Beschreibung der Achskopplung in der Praxis…

Keine Achsenkopplung:Die meisten 6 DoF-Roboter

Schauen wir uns zunächst den klassischen Industrieroboter mit 6 Freiheitsgraden (DoF) an, zum Beispiel den Comau Smart NJ 16-3.1

Für die meisten modernen 6-DoF-Roboter gilt Folgendes:

• Jedes Gelenk ist physisch unabhängig.
• Jedes Gelenk kann unabhängig gesteuert werden, ohne andere Gelenke zu beeinflussen.
• Der Motor für jedes Gelenk befindet sich am Gelenk selbst.

Bei den meisten 6-DoF-Robotern gibt es keine Achskopplung. Dies macht die Steuerung sehr einfach – wenn Sie ein Gelenk (z. B. Gelenk 3) um einen Betrag bewegen, bewegt sich nur dieses Gelenk.

Achsenkopplung:Einige Roboter

Schauen wir uns einen Roboter mit Achskopplung an:den Comau Smart5 NJ-165-3.0

Comau produziert mehrere Roboter mit Achskopplung. Dies ist eines der 6 DoF-Robotermodelle mit Achskopplung. Alle Palettierroboter von Comau verfügen ebenfalls über diese Funktion.

Folgendes gilt für diesen Roboter:

• Die Motoren für die Gelenke 2 und 3 befinden sich beide an der Unterseite des Roboters.
• Gelenk 3 wird durch einen Parallelgelenkmechanismus bewegt, der die beiden Gelenke physisch verbindet.
• Wenn Gelenk 2 bewegt wird, bewegt sich Gelenk 3 ebenfalls und umgekehrt.

Dies wirkt sich geringfügig auf die Steuerung und Programmierung dieser Roboter aus. Normalerweise programmieren Sie einen 6-DoF-Roboter, indem Sie 6 Werte senden, die jeweils der gewünschten Position der 6 Gelenke entsprechen. Bei der Achskopplung wird dies schwieriger, da zwei Gelenke des Roboters voneinander abhängig sind.

Der große Vorteil der Achskopplung:Hohe Nutzlast

Wenn die Achskopplung so problematisch ist, warum überhaupt?

Es gibt in einigen Situationen einen großen Vorteil bei der Verwendung von achsengekoppelten Robotern gegenüber herkömmlichen 6 DoF-Robotern:Hohe Nutzlast.

Nehmen wir als Beispiele die Comau NJ-165 (achsengekoppelt) und NJ-16 (traditionelle 6 DoF):

	Smart NJ-1-3.1	Smart 5 NJ-165-3.0
Typ	Traditionelles 6 DoF	Achsengekoppelt 6 DoF
Reichweite	3,11 m	3,00 m
Wiederholbarkeit	0,1 mm	0,1 mm
Nutzlast	16 kg	165 kg
Gewicht	680 kg	1240 kg

Wie Sie sehen können, sind sich diese beiden Roboter in ihrer Reichweite und Wiederholbarkeit sehr ähnlich. Bei der Nutzlast sind sie jedoch sehr unterschiedlich.

Der Roboter mit Achskopplung hat mehr als das 10-fache der Nutzlastkapazität des herkömmlichen 6-DoF-Roboters!

Das macht sehr viel Sinn. Ein Großteil der Nutzlastkapazität eines Roboters stammt von den Motoren in den Gelenken 2 und 3. Normalerweise muss der Motor in Gelenk 2 auch das hohe Gewicht des leistungsstarken Motors in Gelenk 3 tragen. Indem dieser Motor an der Basis des Roboters hinzugefügt wird, kann Comau die Struktur größer und stärker machen, ohne einen übermäßig starken Motor an Gelenk 2 zu benötigen.

Welche Robotertypen verwenden Achskopplung?

Es gibt drei Haupttypen von Robotern, die Achskopplung verwenden:

• Palettierroboter — Viele Palettierroboter haben eine Achskopplung, weil sie dadurch eine höhere Nutzlast haben.
• 6 DoF-Roboter mit hoher Nutzlast — Die Roboter mit der höchsten Nutzlast von Comau, Fanuc und ABB verfügen alle über eine Achskopplung, um ihnen zu helfen, höhere Nutzlasten zu heben. Einige (z. B. der KUKA IRB 8700-800/3.50 mit 800 kg Nutzlast) haben sogar ein am Parallellenker befestigtes Gegengewicht, um schwere Nutzlasten auszugleichen.
• Dünne Roboter — Einige dünne Roboter verwenden Achsenkopplung, um ihrer dünnen Struktur Rechnung zu tragen.

So erkennen Sie, ob Ihr Roboter über eine Achskopplung verfügt

Es ist nicht immer einfach herauszufinden, ob Ihr Roboter Achsenkopplung verwendet … es sei denn, Sie verwenden RoboDK.

Unseres Wissens ist RoboDK die einzige markenunabhängige Software, die die Achsenkopplung genau berücksichtigen kann.

Sie können in RoboDK auf zwei Arten sehen, ob Ihr Roboter über eine Achsenkopplung verfügt:

1. Bewege entweder Gelenk 2 oder 3 im Roboterfeld und sieh nach, ob sich das andere Gelenk bewegt.
2. Doppelklicken Sie auf einen Gelenkgrenzwert von Gelenk 2 oder 3, um das Achsenkopplungs-Mapping-Fenster aufzurufen (Interaktion von Achse 2 vs. Achse 3).

Bei manchen Robotern ist leicht zu erkennen, dass ein Roboter über eine Achsenkopplung verfügt, da Sie das parallele Gestänge sehen können, das von der Basis des Roboters bis zu Gelenk 3 reicht. Außerdem ist an Gelenk 3 kein Motor angebracht, er befindet sich auch in der Basis.

Einige Roboter haben auch eine Getriebekupplung zwischen den Gelenken 5 und 6.

Einige Hinweise auf bestimmte Robotermarken

Aus unseren Erfahrungen mit Robotern hier ein paar Hinweise zu 3 Robotermarken:

• FANUC verwendet Achskopplung bei allen Modellen, auch bei Modellen ohne physische Verbindung, bei denen die Kopplung in der Software angewendet wird.
• ABB bietet auch detaillierte Mappings für einige Roboter mit Achskopplung.
• Comau bietet eine detaillierte Abbildung ihrer Achsenkopplung auf allen Datenblättern des Roboters. Siehe z. B. die gemeinsamen Kartengrenzen (Achse 2 und 3) für verschiedene Positionen des Roboters auf diesem Datenblatt. Einige ihrer Roboter haben auch eine „tote Zone“, in der ein Gelenk aufgrund der Achsenkopplung eingeschränkt wird. Der beschriebene Arbeitsbereich ermöglicht die genaue Modellierung und Darstellung der Interaktionen als Diagramm von Joint 2 vs. Joint 3.

Öffnen Sie also Ihr Robotermodell in RoboDK und probieren Sie es aus, um herauszufinden, ob es eine Achskopplung hat.

Wenn ja, wissen Sie, dass RoboDK alles für Sie erledigt und die Achsenkopplung Ihre Programmierung nicht durcheinander bringt!