Robotergenauigkeit von weniger als 0,1mm

Perfekt in der Spur

Präzisionsanwendungen, 3D-Druck oder auch der Zusammenbau von Miniaturelektronik bringen Industrieroboter an die Grenzen ihrer Genauigkeit. Mechanische Verbesserungen bei Hochpräzisionsrobotern reichen bei bestimmten Anwendungen nicht mehr aus – es braucht zusätzlich Anpassungen in der Steuerung und der Kalibrierung. Wie eine Robotergenauigkeit von weniger als 0,1mm erreichbar ist, damit beschäftigt sich Keba Industrial Automation seit vielen Jahren.

(Bild: ©sdecoret/stock.adobe.com / Keba Industrial Automation GmbH)

Seit der Einführung von Industrierobotern in den 1950er-Jahren haben sich sowohl Anspruch als auch Umsetzung verändert. Ursprünglich waren deren Aufgaben stark auf Wiederholung ausgelegt – mit geringen Genauigkeitsanforderungen. Konstruktiver Leichtbau, elektrische Servoantriebstechnik und moderne Regelungstechnik-Präzisionsgetriebe hatten in der Vergangenheit viel zur Verbesserung beigetragen. Gegenwärtig sind Bahnabweichung unter 1mm nicht mehr ungewöhnlich. Dennoch gibt es Sättigungseffekte bei der Anpassung.

Aber manche Anwendungen erfordern mittlerweile eine Bahngenauigkeit unter 0,1mm, wie Laserschweißen und -schneiden, Präzisionslackierungen und Tintenstrahltechnik oder 3D-Druck. Hinsichtlich der Robotergenauigkeit hat Keba durch die stark gestiegene verfügbare Rechenleistung im Steuerungsverfahren großes Potential erkannt.

Integriertes Werkzeugset zur Robotervalidierung

In der Keba-Robotersteuerung findet sich ein integriertes Werkzeugset in der Steuerungssoftware und den zugehörigen Tools, um die Robotervalidierung zuverlässig und schnell durchzuführen. Michael Garstenauer, Produkt Manager bei Keba, erklärt: „Unsere Steuerungssoftware ist so gestaltet, dass sie auch ohne Roboter am PC ausgeführt werden kann. Dabei ermöglicht es unsere Bewegungssteuerung, nicht nur die Sollbewegungen, sondern auch die Roboterdynamik sowie das Verhalten des Roboters mitzusimulieren.“ Damit können die auftretenden Kräfte, Momente und Antriebsströme wie auch Abweichungen aufgrund von Reglerverhalten und Getriebeelastizität im Vorhinein untersucht werden. So können mit den Simulationswerkzeugen das mechatronische Gesamtsystem und Bahnen wie Abläufe hinsichtlich Genauigkeit getrimmt werden. Analog dazu haben Nutzer die Möglichkeit, ihre Kernprozesse in der Steuerung zu simulieren und so die gesamte Lösung aus Robotik und Prozess in Einem zu betrachten. Vorab lassen sich somit Risiken bei der Auftragsabwicklung vermeiden und auch Ausnahmesituationen sind ohne Aufwand oder Gefahr nachstellbar und die Systemreaktion entsprechend prüfbar.

Digitaler Getriebezwilling in der Robotersteuerung

Ein gelungenes Beispiel einer Zusammenarbeit zum Thema Robotergenauigkeit ist die mit Nabtesco Precision Europe. Als erster Getriebehersteller in der Robotik kooperiert der Zykloidgetriebespezialist mit einem Steuerungshersteller. Gemeinsam arbeiten die Kooperationspartner daran, die individuellen Charakterisierungsdaten jedes einzelnen Getriebes bei der Ausführung von Bewegungen zu berücksichtigen und dadurch zusätzliche Performance ohne höhere Herstellkosten zu ermöglichen. Neben der Genauigkeit gibt es viele weitere Potentiale. Nächstes Ziel der Kooperation ist eine digitale Nachbildung des haptischen Getriebes mit seinen relevanten Eigenschaften. „Modell- und exemplarspezifische Getriebedaten sind nicht nur für die Genauigkeit relevant, sondern auch ein wichtiger Baustein der Industrie 4.0“, so Garstenauer und konkretisiert: „Eine Modellierung des Getriebeverhaltens kann auch in Bezug auf das Verhalten entlang des Life Cycles wesentliche Mehrwerte liefern.“

Hier geht’s zum Keba-Whitepaper zum Thema Robotergenauigkeit!