Kartenstapel

Die Anordnung der Achsen (Position und Bewegung) bei einem Roboter

> - nach Art (Translatorisch, Rotatorisch)

> - und Folge (Seriell, Parallel)

**Kinematik** untersucht die Geschwindigkeit und Beschleunigung *jedes einzelnen Glieds im System*, um die Bewegung zu planen und die Kräfte und Momente der Aktoren zu steuern.

Mit Werkzeugen oder Greifern ausgestattete mechanische Handhabungsgeräte für den industriellen Einsatz, die in mehreren Bewegungsachsen frei programmierbar sind.

Die serielle Kinematik:

• offene Kette

• besteht aus einer Aneinanderreihung von Armteilen,

Die parallele Kinematik:

• geschlossene Kette

• Es wirken mehrere Schubgelenke direkt auf den beweglichen Werkzeugträger.

• alle Bewegungsachsen direkt auf die zu bewegende Plattform, die z. B. ein Werkzeug aufnehmen kann. Alle Antriebe müssen gleichzeitig – d. h. parallel zueinander – bewegt werden.

- Parallelarmroboter mit Stabkinetik.

- Nutzen Parallel-Kinematik.

- Die Form der mindestens drei Arme dieses Industrieroboters, die mit Kreuzgelenken mit der Basis verknüpft sind, erinnert an den griechischen Buchstaben Delta (Δ).

- Delta-Roboter sind leicht und schnell

Vorteile:

• Hygienisch. Weil: Kalsepbar. Antriebe weit von Greifer entf.

• Schnell. Weil: Geringe Trägheit -> Höhere Beschleunigung

• Hohe Tragfähigkeit. Weil: Last gleichmaßig verteilt

Nachteile:

• Eingeschr. Bewegung: Kann sich selbst im Weg stehen

• Aufw. Program.: Achsen müssen sich zeitgleich bewegen.

Anwendung: Lebensmittelindustrie. Pick-and-Place.

• Stromsparender Halt möglich.

• Sicherung bei Stromausfall.

  
  

Bremsen sind dafür da um den Roboter strumlos/stromverbrauch in Position zu haltne

• Rein Translatorisch := Portalroboter

• Rein Rotatorisch := (Universal) Vertikal-Knickarm

• Mischform := Horizontal-Knickarm

> Portalroboter:

• Vorteile: größen Arbeirsraumm, hohe Last, leichte Programmierung x,y,z

• Nachteile: großer Stellraum, Arbeit nur im Stellraum möglich, zun. Achspiel

• Anwenden: Palettieren, Kommisionierne

> Scara (Selective Compliance Assembly Robot Arm):

• Vorteile: schnell, hohe Genauigkeit, hohe Taktzeiten

• Nachteile: geringe Lasten

• Anwenden: Montage kleiner Bauteile

> Universal:

• Vorteile: ...

• Nachteile: ...

• Anwenden: Punkt und bahnschweißen, Werkstückhandhabung/-bearbeitung

> Seriell Systeme sind:

• Gesamtsteifigkeit geringer als höchste einzelsteifigkeit.

• hohe anforderung an getriebe

• Geringe steifigkeit

> Parallele Systeme sind:

• Addieren sich die Steifigkeitwn. viel größer als minimale steifigkeit

• Hohe Steifigkeit.

• Geringere Abweichung.

• Hohere Wiederholgenauigkeit

Es Addieren sich die Steifigkeiten.

Gesat-St. viel größer als minimale steifigkeit

Optimierung nach:

• Gewicht. Sehr leicht die trotzdem hohe steifigkeit hat. Hohlrohre.

• Tragfähigkeit. Massiv um sehr massive lasten zu transportieren.

Leichte Strukturen haben sich durchgesetzt

• sehr hohe Beschleunigungen

• Verschleißfreiheit

• keine mechanischen Übertragungsteile

• kein Umkehrspiel

• hohe Normalkräfte

Über Winkelaufnehmer. (Misst Winkelposition)

• Inkrementelles Messsystem.

Photoelektronische Winkelmesssys. (Encoder)

• Inkremental / Absolut

• Kleine Leichtiode. zählt striche die bei bewegung erfolgt sind.

• Inkrem: Fängt bei start an von 0 zu zählen

• Absol. Hat bei start direkt korrekte Pos.

Induktives Winkelmesssys. (Resolver)

• Wandeln Winkellage in el. Größe

• Stirnradgetriebe / Planetengetriebe / Schneckengetriebe

• Cyclo- / Akim-Getriebe

• Harmonic Drive-Getriebe

• Zentralhand (Einfach, Beweglich, Günstig)

• Winkelhand (S. Einfach, N. Beweglich, S. Günstig)

• Doppel-Winkelhand (Komplex, S. Beweglich, S. Teuer)

Eine Bewegung um Kontrolle über einen Gegenstand zu erhalten.

• Gewicht und Größe des Objekts

• Phy. Eigenschaften (Heiße/Kalt)

• Oberflächenbeschaffenheit / Zerbrechlichkeit?

• Masse des Greifers (Bes. bei Leichtbauroboter)

• Positionsgenauigkeit / Wiederholgenauigkeit

• Max. Beschleunigung des Objekts

• Mechanische Greifer

• Magn. Greifer

• Fluidische Greifer (Vakuum-/Druckluft)

Greifer die sich an Geometrie/Kontur des Werkstücks anpassen

- Haben idR Kraftüberwachung / Kraftsensoren

- Ultraschallsensoren

- Taktilsensoren.

• Roboter die das gleiche Heben was sie wiegen.

• Normaerweise: 1/10. Wenn 10 kg muss 100 kg wiegen.

Roboter die direkt ohne Schutzeinrichtungen mit Menschen Zusammenarbeiten

1. Kollaboration (Arbeiten miteinander)

• Keine zeitliche Trennung

• Keine örtliche Trennung

  
  

1. Kooperation (arbeiten hintereinander)

• Zeitliche Trennung

• Keine örtliche Trennung

1. Koexistenz (arbeiten parallel)

• Keine zeitliche Trennung

• Örtliche Trennung

1. Zelle (arbeiten getrennt voneiander)

• Zeitliche Trennung

• Örtliche Trennung

Der Arbeitsraum, in dem der Roboter und der Mensch während des Produktionsbetriebs gleichzeitig Aufgaben ausführen können.

1. Punktsteuerung (PTP)

   • PTP- Undefinierte Bahn - Bahn vorab nicht bekannt. Steuerung vergleicht Ausgangspunkt mit Zielpunkt. Es kann zu Abtauchen kommen. Das man nach Untern (unter die Horizontale) abdacht

2. Bahnsteuerung (CP)

   • LIN - Eine gerade (schwingt um gerade weil achsen nachstellen müssen) Bahn ist Bekannt. Einsatz wo man genaue Bahnbeschreibung bracht. zB Bahnschweißen. Silikonieren. Lackieren.

   • Bahn mit funktion. Komplexere Bahnen die abgefahren werdenb müssen Genauere Anfotderungen an Genauigkeit der Bahn (Kann alternativ aus LIN und CIRC zusammengesetzt werden) zB Laserschweißen

1. Online-Verfahren (Programmierung am Robotersystems)

   1. Teach-in: Punkte anfahren und speichern.

   2. Play-Back: Bahn mit Hand/Stift abfahren und speichern.

2. Offline-Verfahren (Programmierung ohne Robotersystems)

   1. Textuelle Programmierung am Rechner

„Teach-in“:

+ Umgebung wird berücksichtigt

+ genaues Anfahren möglich

+ Verfahren in kartesischen Koordinaten möglich

+ Umprogrammierung auch abschnittsweise möglich

„Play-back“

+ Umgebung wird berücksichtigt

+ einfaches schnelles Programmieren

+ Speichern beliebiger Bahnformen möglich

- Bei Fehlprogrammierung komplette Neuerstellung nötig

Offline-Verfahren

+ Keine Stillstandszeiten / Betriebsausfall

+ Dokumentationsfähiges Programm

+ Simulation möglich

- Simulationskenntnisse erforderlich

Robot Operating System steht übersetzt für Roboterbetriebssystem. ROS ist jedoch kein Betriebssystem im herkömmlichen Sinn, sondern ein Framework, das auf einem Computer (neben dem Betriebssystem) installiert wird.

Das OPC Robotics Informationsmodell ermöglicht einen herstellerunabhängigen Zugriff auf Asset-Informationen von Robotersystemen und deren Komponenten. Es bietet auch einen Vergleich der Zustände und Parameter über viele installierte Systeme hinweg (z.B. für Condition Monitoring).

OPC UA - Komonikationsprotokoll

der Standard zum Datenaustaudch in Automatisierungstechnik

OPC UA Robotics - Für Roboter Struktur hinterlegen.

Strukturierte Informationsablage für Roboter.

Typ A-Normen:

• sind Sicherheitsgrundnormen welche Grundbegriffe, Gestaltungsleitsätze und allgemeine Aspekte, die auf Maschinen angewandt werden können.

• Allgemine Risikobewertung - Beschreibt Sicherheit von Maschinen.Müssen von allen Maschine eingehalten werden (Auch 3D-Drucker) Risikobewertung auf Basis von 12100

Typ B-Normen:

• sind Sicherheitsfachgrundnormen, die Sicherheitsaspekte oder eine Art von Schutzeinrichtungen, die für eine Reihe von Maschinen verwendet werden können, behandeln

• Sichehreitsnorm für Gewisse Roboter. Anforderung an Steuerungstechnik.

Typ C-Normen:

• sind Normen für die Maschinensicherheit, welche detaillierte Sicherheitsanforderungen an eine bestimmte Maschine wiedergeben.

• Grundlegende Norm zur Sicherheit von Robotern. specieller Anforderungen nur für Roboter (sehr enger Fokus)

• Über Leichtbauroboter kommen ganz neue (einfachere) Bedienkonzepte.

• MA müssen nicht so qualifiziert sein

• Inbetriebname viel Schneller schneller. Damit Günstiger

Die Fähigkeit einer Steuerung eine Sicherheitsfunktion unter vorgegebenen Bedingungen auszuführen

der Sicherheit der bei Bestimmten Anwendungen erreicht werrden muss.

Hat hohe Bedeutung bei CObots.

Wenn Roboter stoppt muss Mindestdistanz eingehalten werrden.

Abstände hängen von Geschwindigkeit ab.

Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen. Festlegung von Performance Level.

1. Sicherheitsgerichteter Stopp

   Bei Betreten des Kollaborationsraums befindet sich der Roboter im sicheren Betriebshalt, bei Verlassen setzt er seine Bewegung durch Quittieren oder automatisch fort. Die Geschwindigkeit wird über die Risikobeurteilung festgelegt.

2. Handführung

   Bei sicherer reduzierter Geschwindigkeit kann der Roboter manuell geführt werden. Zusätzlich müssen eine Zustimm- und eine Not-Halt-Einrichtung leicht erreichbar und sicherheitsgerichtet vorhanden sein.

3. Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung

   Nicht trennende Schutzeinrichtungen werden so eingesetzt, dass sich Personen dem Roboter jederzeit nähern können, ohne gefährdet zu sein. Dabei wird die Distanz zwischen Mensch und Roboter überwacht und die Geschwindigkeit entsprechend angepasst. Beim Verlassen setzt der Roboter seine Bewegung ohne Quittieren fort.

4. Leistungs- und Kraftbegrenzung

   Eine Kollision zwischen Mensch und Roboter ist unter Einhaltung bestimmter Belastungskenngrößen möglich. Der Roboter muss hier zusätzliche Anforderungen über die obligatorischen Sicherheitsfunktionen hinaus erfüllen: Die sichere Überwachung von Drehmoment, Kraft, Leistung und Geschwindigkeit.

> - Der Hersteller einer Maschine muss Gefährdungen bereits vor Beginn der Konstruktion ermitteln, einschätzen und bewerten.

> - Die Norm EN ISO 12100 legt Strategien und Leitsätze zur Risikobeurteilung dieser Maschine fest

> - (1) Festlegen der Systemgrenzen

> - (2) Identifizierung der Gefährdung

> - (3) Risikoeinschätzung und Bewertung

> - (4) Risikominderung

1. Verwendungsgrenzen: WO wird es eingesetzt (Zweck)

> 2. Räumliche Grenzen: WO wird es eingesetzt (Ort/Platz)

> 3. Zeitliche Grenzen: Uhrzeit / Periode

> 4. Andere Grenzen: Was es bewegen soll

> - Mechanisch (Stoß/Quetschen)

> - Elektrisch

> - Thermisch

> - Strahlung

> - Lärm

- Max. Schwere der Verletzung,

- Auftretenswahrscheinlichkeit der max. Schwere,

- Möglichkeit der Vermeidung,

- Häufigkeit/Dauer

- Inhärent sichere Konstruktion (Polsterungen, Position)

- Technische Schutzmaßnahmen (Zeune/Lichtgitter)

- Benutzerinformation (Schulungen)

Trennend:

- Schutzzaun, Kammer

Nicht-Trennend:

> - Berührungslos: Lichtschranke, Ultraschall, Induktiv/Kapazitiv

> - Berührende: Trittmatten, Not-Aus, Reißleine

> - Steuerung: Karthesische Schutzzone

- schutzhülle mit taktilen Schutzschaltern

> - kapazitiven Sensoren