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Lexikon: Knickarmroboter (Gelenkarmroboter)

Synonyme: Gelenkarmroboter, Knickarm-Industrieroboter, Gelenkarm-Industrieroboter

Knickarmroboter,Gelenkarmroboter, Knickarm-Industrieroboter

Quelle: ADEPT TECHNOLOGY GMBH

Definition

Knickarmroboter, auch als Gelenkarmroboter, Knickarm- bzw. Gelenkarm-Industrieroboter bezeichnet, sind dreidimensional bewegliche Industrieroboter, deren Kinematik aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Armgliedern aufgebaut ist, um Endeffektoren wie Greifer oder Werkzeuge zu führen. Knickarmroboter ermöglichen eine besonders hohe Beweglichkeit und kommen in drei Bauformen als Vertikal-Knickarmroboter, Horizontal-Knickarm- bzw. Scara-Roboter oder Parallelkinematik-Roboter vor.
Vertikal-Knickarm- und Scara-Roboter basieren auf einer seriellen Kinematik, bei der jedes Armglied nur mit einem weiteren Armglied verbunden ist. Parallelkinematik-Roboter haben eine Kinematik aus mehreren parallel angeordneten Achsen, die gelenkig mit der Greiferplattform verbunden sind.
Knickarmroboter bieten abhängig von der Zahl ihrer Achsen bis zu sechs Freiheitsgrade und ermöglichen damit fast beliebige Bewegungen, haben jedoch grundsätzlich nur eine beschränkte Reichweite und Traglast. Die Roboter können modellabhängig durch zusätzliche Achsen erweiterbar sein und auch ab Werk eine Ausstattung für spezielle Aufgaben erhalten.

Funktionsprinzip

Vertikal- und Horizontal- Knickarmroboter verfügen über eine serielle Kinematik, bei der sich ein Gelenkarm an den anderen anschließt. Diese Konstruktion ermöglicht die höchste Beweglichkeit und Flexibilität von allen Roboter-Bauarten, führt jedoch zu einer Beschränkung der Traglast am Armende durch die Notwendigkeit zur Mitführung von Antrieben oder Kraftübertragungssystemen sowie zu einer geringeren Genauigkeit durch die Aufsummierung von Toleranzen.
Parallelkinematik-Roboter bilden eine geschlossen kinematische Kette, bei der die parallel angeordneten längenverstellbaren Armglieder mit Gelenken verbunden sind, wobei der Antrieb auch außerhalb der Armglieder angeordnet sein kann. Hier können sich die Positionsfehler nicht addieren und die bewegte Masse wird auf ein Minimum reduziert, was eine hohe Geschwindigkeit und Dynamik sowie auch die Aufnahme höherer Kräfte erlaubt. Nachteile der Parallelkinematik sind gegenüber den Vertikal-Knickarmrobotern die geringere Beweglichkeit.
Die Programmierung der Bewegungsabläufe kann offline erfolgen, indem die Bahnkoordinaten an einem separaten Arbeitsplatz erstellt und an die Steuerung übertragen werden. Eine Online-Programmierung wird über das manuelle Anfahren der Koordinaten mit einem Handbediengerät realisiert. Die Bewegung kann von Punkt zu Punkt (PTP) oder als kontinuierliche Bahnbewegung (CP) programmiert werden.
Bei einer Multipoint-Steuerung (MP) wird der Roboter als Teach-in manuell geführt. Die abgespeicherte Bewegungssequenz wird dann im Automatikbetrieb reproduziert.

Einsatzbereich

Knickarmroboter sind universell einsetzbare Handhabungssysteme für Montage-, Handhabungs- und Bearbeitungsaufgaben. Knickarmroboter haben im Gegensatz zu Portalrobotern stets eine begrenzte Reichweite.
Vertikal-Knickarmroboter werden für Aufgaben eingesetzt, bei denen höchste Beweglichkeit und Flexibilität in einem relativ großen Arbeitsraum benötigt wird, jedoch keine sehr hohe Geschwindigkeit, Steifigkeit und Wiederholgenauigkeit gefordert ist.
Scara-Roboter eignen sich schnelle Pick-and-Place-Aufgaben, bei denen keine sehr hohe Beweglichkeit und Flexibilität des Handhabungssystems benötigt wird und ein kleinerer Arbeitsraum ausreicht. Parallelkinematik-Roboter werden für Anwendungen mit sehr hoher Geschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit eingesetzt und können auch die Aufnahme von höheren Kräften ermöglichen.
Aufgaben von Knickarmrobotern sind z. B. die Werkzeughandhabung zum Punkt- und Bahnschweißen, Laserschweißen, Lackieren und Beschichten sowie die Werkstückhandhabung zur Beschickung von Werkzeug- und Kunststoffspritzgussmaschinen, zur Pressenverkettung, zum Palettieren und für Montageaufgaben. Typische Bearbeitungsanwendungen sind z. B. das Entgraten und das Fräsen von Kunststoffen sowie Leichtmetallen. Vorreiter des Robotereinsatzes war die Automobilindustrie, Anwender finden sich heute in allen Branchen.

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