Was sind Sechs-Achsen-Roboter?
Für viele Fertigungsprozesse funktionieren kartesische Roboter gut. Es gibt jedoch Zeiten, in denen ein Roboter mit mehr Bewegungsfähigkeiten besser funktioniert. Erfahren Sie mehr über sechsachsige Roboter, wie sie sich bewegen und beliebte Anwendungen.
Kartesische Roboter bewegen sich auf der x-, y- und z-Achse. Es hat drei Freiheitsgrade für die Bewegung. Der Nachteil von kartesischen oder Linearrobotern ist, dass sie nicht kippen oder drehen können, sondern sich nur entlang der drei Linearachsen bewegen können. Bei mehr Freiheitsgraden (allgemein auch als Bewegungsachse bezeichnet) können vielseitigere und präzisere Bewegungen von den Robotern ausgeführt werden. Humanoide Roboter wie Honda ASIMO haben mehr als 30 Freiheitsgrade/Achse.
Eine so große Anzahl von Achsen ist für die meisten Industriebetriebe nicht erforderlich. Ein großer Teil kann mit nur drei Achsen kartesischer Roboter erledigt werden. SCARA bietet zusätzlich zu den drei Achsen kartesischer Roboter eine Drehfunktion für insgesamt vier Freiheitsgrade. Sechsachsige Roboter haben sechs Freiheitsgrade.
Sechsachsiger Roboterarm
Diese sechs Freiheitsgrade werden durch die in jedem Abschnitt vorhandenen Servomotoren ermöglicht. Die Bewegungssteuerung wird durch die SPS oder ICs der Roboter in Verbindung mit kompatibler Software unterstützt. Im Gegensatz zu kartesischen Robotern, die nur auf der Basis von Linearbewegungen arbeiten, müssen sechsachsige Roboter mit verschiedenen Arten von Drehbewegungen im dreidimensionalen Raum konstruiert werden. Dies macht die Programmierung der Bewegung dieser Roboter komplex.
Was macht jede Achse?
Um die sechsachsigen Roboter zu entwerfen und zu manipulieren, ist es wichtig, die Rollen jeder Achse (sowie einer optionalen siebten) zu kennen. Jede Achse wird von verschiedenen Herstellern mit einem anderen Namen bezeichnet. Obwohl die Achsen unterschiedlich bezeichnet werden können, sind die Bewegungen, die sie ausführen, konsistent. Schauen wir uns jetzt jeden an.
1. Achse: Diese Achse ist die drehbare Basis des Roboters. Dies ermöglicht dem Roboterarm eine ausholende Bewegung von links nach rechts oder von rechts nach links bis zu vollen 180 Grad von der zentralen Position aus. Diese Achse wird bei FANUC R-2000iB als J1 bezeichnet.
2. Achse: Diese Achse ermöglicht die Drehung der unteren Roboterarme, um den Rest des Arms darüber nach vorne oder hinten zu verlängern. Diese Achse wird bei FANUC R-2000iB als J2 bezeichnet.
3. Achse: Die 3. Achse moderiert die vertikale Reichweite des sechsachsigen Roboters. Mit dem an dieser Achse befindlichen Servomotor wird der Oberarm gehoben oder gesenkt. Je nach Modell kann sich der Oberarm nur im Bereich davor bewegen oder bis hinter den Roboterkörper reichen. Diese Achse wird bei FANUC R-2000iB als J3 bezeichnet.
4. Achse: Diese Achse arbeitet synchron mit der fünften Achse, um die Position des Endeffektors zu manipulieren. Diese Achse löst eine kreisförmige Bewegung des Oberarms aus und die Bewegung wird allgemein als Wrist Roll bezeichnet. Diese Achse wird bei FANUC R-2000iB als J4 bezeichnet.
5. Achse: Die 5. Achse übernimmt die Kippfunktion für den Roboter. Die Nick- und Gierbewegung wird von den mit dieser Achse verbundenen Servomotoren ausgeführt. Die Nickbewegung bewegt sich an einem Scharnier befestigt auf und ab, wie das Öffnen und Schließen des Deckels eines Laptops. Die Gierbewegung ist eine Bewegung nach links und rechts, die an einem Scharnier befestigt ist, wie das Öffnen und Schließen einer Tür. Die Nick- und Gierbewegung ist die Brücke zwischen vertikalen und horizontalen Bewegungen. Diese Achse wird bei FANUC R-2000iB als J5 bezeichnet.
6. Achse: Durch diese Aktion wird eine Drehbewegung ausgeführt. Diese Achse ist dem Endeffektor am nächsten und ist für seine direkte Manipulation verantwortlich. Dies ist in der Lage, sich um mehr als 360 Grad sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Diese Achse wird bei FANUC R-2000iB als J5 bezeichnet.
Optionale 7. Achse: Diese Achse bewegt den sechsachsigen Roboter linear dort, wo er installiert ist. Es handelt sich um eine optionale Achse, die dem bereits vielseitigen Roboter mehr Funktionalität bietet.
Verwenden eines Teach-Pendants
Wie bereits erwähnt, ist es ziemlich schwierig, die auszuführende Bewegung fest zu codieren. Eine elegante Lösung hierfür ist die Verwendung eines Programmierhandgeräts zum „Trainieren“ des Roboters.
Ein Programmierhandgerät ist eine Fernbedienung, die die verschiedenen Achsen des sechsachsigen Roboters steuern kann. Ein menschlicher Bediener kann das Teach-Pendant verwenden, um das Armende-Werkzeug (EOAT) für den gewünschten Vorgang zu bewegen und zu manipulieren. Der Roboter ist in der Lage, die Operationen zu replizieren, die der Bediener mit dem Programmierhandgerät ausführt. Wenn der Roboter umfunktioniert werden muss, kann die vorherige Operation gelöscht und neue Operationen angelernt werden.
Eigenschaften und Anwendungen
Mit den sechs Bewegungsfreiheitsgraden, über die die sechsachsigen Roboter verfügen, können sie ein breites Spektrum komplexer Bewegungen ausführen, die kartesische Roboter mit nur linearen Bewegungen nicht ausführen können. Sechsachsige Roboter können die Bewegung und Funktion des menschlichen Arms genau nachbilden, was ihn sehr vielseitig macht. Mit dieser Fähigkeit kann er unter und über Objekte greifen und auf Oberflächen arbeiten, die Linearroboter nicht können.
Die größten Mängel von Sechsachsrobotern gegenüber Linear-/Portalrobotern sind Präzision, Reichweite und Nutzlastkapazität. Während Linearroboter Toleranzen im Mikrometerbereich (μm) aufweisen können, sind bei Sechsachsrobotern nur Toleranzen im Millimeterbereich (mm) möglich.
Das Angebot an Portalrobotern lässt sich durch zusätzliche Gerüste erweitern, für Sechsachsroboter lässt sich das Angebot jedoch nicht ohne Weiteres erweitern. Durch Hinzufügen einer zusätzlichen Bewegungsachse für den Roboter kann dies in einem kurzen Bereich durchgeführt werden. Dies ist eine kostspielige Modifikation an Robotern, die bereits teurer sind als die meisten Linearroboter. Sechsachsige Roboter haben in der Regel eine Traglast von 50kg. Portalroboter können mit weit über 100 kg eine viel größere Kapazität haben.
Die Vielseitigkeit und die Bandbreite komplexer Operationen, die von Sechsachsrobotern ausgeführt werden können, tragen dazu bei, dass sie sich einen Platz in vielen modernen Montagelinien sichern. Einige seiner Anwendungen sind:
Automatisierung der Teilekommissionierung und Teilehandhabung
Ladeautomatisierung einfügen
Stapel- und Sortierautomatisierung
Verpackungs- und Palettierautomatisierung
Automatisierung von Montagezellen
Automatisierung von Hilfsoperationen
Automatisierung von In-Mold-Decoration (IMD) / In-Mold-Labeling (IML).
Automatisierung des Umspritzens (Presse-zu-Presse-Transfer).