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Industrieroboter


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Inhaltsverzeichnis

Allgemein

Ein Industrieroboter ist eine universelle programmierbare Bearbeitungsmaschine. Diese für den Einsatz im industriellen Umfeld konzipiert Automobilfertigung ). Sie besteht im Allgemeinen aus dem und der Steuerung . Einmal programmiert ist diese Maschine in Lage einen Arbeitsablauf autonom durchzuführen.

Industrieroboter werden in unterschiedlichen Ausführungen und verschiedenen Herstellern geliefert. Sie werden in der als standardisiertes Grundgerät angeschafft und mit anwendungsspezifischen an ihre jeweilige Aufgabe angepasst.

Man unterscheidet Roboter anhand der verwendeten Kinematik :

  • Knick-Arm-Roboter mit Rotationsachsen (vergleichbar mit menschlichem
  • SCARA-Roboter mit Rotationsachsen (alle Rotationsachsen parallel)
  • Portalroboter mit Linearachsen (Bewegung in einem kartesischen Koordinatensystem x/y/z vergleichbar Containerkran)

Anwendungsgebiete

Gelenkarmroboter mit Schweißbrenner

Eingesetzt werden Industrieroboter im Bereich:
  • Handling (z.B. Palettieren Stapeln Maschinenbestückung)
  • Punkt und Bahn schweißen
  • Druckfügen
  • Kleben
  • Messen und Testen
  • Lackieren
  • Schneiden mit Fräsern Sägen Wasserstrahl Laser Schneidbrenner Plasma

Programmierung

Programmiert werden Industrieroboter oft im Teach-In Verfahren . Hierbei fährt der Programmierer den Roboter einer Steuerkonsole in die gewünschte Position und diese in der Steuerung. Dieser Schritt wird wiederholt bis die gesamte gewollte Bewegung durch Punkte beschrieben ist.

So entsteht eine Abfolge von Raumpunkten der Roboter nacheinander abfährt. Für die Bewegung den einzelnen Punkten können Parameter eingegeben werden. So sind die Geschwindigkeit die Beschleunigung einstellbar. Die Bewegung zwischen den kann auf einer geraden Linie einer Kreisbahn auf einer für den Roboter besonders günstigen erfolgen.

Nach dem Teachen kann die Bewegung Roboter autonom nachvollzogen werden.

Die meisten Robotersteuerungen erlauben auch eine Programmierung. So kann das Verhalten des Roboters äußere Einflüsse angepasst sein. (Beispiel: Verschiedene Bauteile durch Sensoren erkannt und vom Roboter unterschiedlich bearbeitet.)

Offline Programmierung


Eine Alternative zum Teach-In Verfahren ist Offline-Programmierung . Hier wird der Roboter an einem (oft auch Unix - Workstations ) auf Basis von Konstruktionszeichnungen und Simulationen programmiert.

Der gesamte Bewegungsablauf wird dabei schon PC in einer dreidimensionalen Bildschirmumgebung festgelegt. Dabei sind in der die Umgebung des Roboters und sein Werkzeug abgebildet. Dadurch können verschiedene Untersuchungen durchgeführt werden:

  • Sind die gewünschten Arbeitspunkte überhaupt erreichbar?
  • Wie lange benötigt der Roboter für Bewegungsablauf
  • Kommt es bei diesem Programm zu Kollisionen mit der Umgebung?

Vorteile der Offline-Programmierung in Verbindung mit

  • Die Programmierung des Roboters kann bereits wenn dieser noch gar nicht aufgebaut ist.
  • Planungs- und Konstruktionsfehler können frühzeitig erkannt Erforderliche Änderungen können in diesem Stadium noch Computer vorgenommen werden und es ist kein Umbau auf der Baustelle notwendig
  • Umfangreiche Änderungen an Roboterprogrammen sind teilweise einfacher möglich als direkt am Roboter
  • In der 3D-Umgebung am Computer kann Teil der Roboterumgebung von allen Seiten betrachtet In der Realität sind Arbeitspunkte des Roboters verdeckt oder schwer zugänglich.

Das in der Offline-Programmierung erstellte Programm in den Industrieroboter per Datenträger oder Netzwerk übertragen und kann dann sofort ausgeführt Normalerweise sind aber noch einige Anpassungen erforderlich die simulierte Umgebung niemals hundertprozentig mit der übereinstimmt. ( Kalibrierung )

Koordinatensysteme

Die Position eines Industrieroboters wird über sogenannten TCP beschrieben. Dies ist ein gedachter Referenzpunkt der sich an geeigneter Stelle am des Roboters befindet. Der TCP legt die und Ausrichtung des Werkzeugs fest.

Die Bewegung eines Industrieroboters kann in Koordinatensystemen beschrieben werden:

  • Achswerte: Für jede (lineare oder rotatorische) des Roboters wird angegeben in welcher Stellung sich befindet. Daraus ergibt sich eine eindeutige des Roboters. Sobald rotatorische Achsen vorhanden sind es jedoch schwierig den TCP durch Angabe Achswerten an die gewünschte Lage zu bringen.
  • Werkzeugkoordinaten: Die Lage und Ausrichtung des wird durch den Programmierer vorgegeben. Die Steuerung welche Stellung die einzelnen Roboterachsen einnehmen müssen Transformation). Bei manchen Roboterkinematiken kann es dabei daß bei gleicher Lage des TCP mehrere des Roboters möglich sind. (siehe auch: Inverse Kinematik ).

Hersteller

Wichtige Hersteller von Industrierobotern sind u.a. ABB Fanuc KUKA Yaskawa/Motoman Stäubli Reis und SEF

Fast jeder Hersteller setzt eigene Steuerungen die sich in ihrer Programmierung Leistungsfähigkeit und erzielbaren Bahngenauigkeit des Roboters unterscheiden.

In Großproduktionen wie z.B. der Automobilfertigung oft nur Roboter eines einzigen Herstellers eingesetzt. verkleinert die Zahl der auf Vorrat zu Ersatzteile . Außerdem ist es dadurch nicht notwendig Mitarbeiter auf verschiedenen Systemen zu schulen.



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