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Roboter

Robotersteuerung eliminiert störende Kräfte beim Einpressen

| Autor/ Redakteur: Benedikt Auth / Reinhard Kluger

Das Einpressen von Bauelementen auf Leiterplatten muss möglichst senkrecht erfolgen. Störende Kräfte eliminiert ein Roboter in Echtzeit. Eine im Rahmen einer Bachelor-Arbeit an der Georg-Simon-Ohm-Hochschule mit Unterstützung von IPTE entwickelte Software löst dieses Problem.

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Damit der Roboter ohne unerwünschte Nebenkräfte arbeiten kann: Ein System korrigiert störende Kräfte in Echtzeit, die während eines Arbeitsprozesses mit einem Industrieroboter auftreten. Der schwarze Pfeil zeigt den Verlauf der Messwerte vom Sensor über den Messverstärker zur Auswerte- bzw Bildschirmeinheit. Bilder: Auth
Damit der Roboter ohne unerwünschte Nebenkräfte arbeiten kann: Ein System korrigiert störende Kräfte in Echtzeit, die während eines Arbeitsprozesses mit einem Industrieroboter auftreten. Der schwarze Pfeil zeigt den Verlauf der Messwerte vom Sensor über den Messverstärker zur Auswerte- bzw Bildschirmeinheit. Bilder: Auth
( Archiv: Vogel Business Media )

Industrieroboter (IR) müssen in der Praxis meist störkraftfrei arbeiten. Was aber ist in der Praxis unter Störkraft zu verstehen? Die Störkraft wirkt während eines Prozessablaufs an unerwünschter Stelle. Ein Beispiel: Man stelle sich einen Einpressvorgang von Kontaktstiften in Leiterplatten vor, den Roboter übernehmen. Die Kontaktstifte müssen dabei sehr genau in die Kontakthülse eingepresst werden. Bereits bei einem minimalen Versatz tritt eine seitliche Kraft auf, die den Kontaktstift schief in die Hülse pressen kann: die Störkraft.

Mess-System muss in Echtzeit arbeiten

Weil sich die Höhe der auftretenden Störkraft durch die Geschwindigkeit eines Steuer- bzw. Regelkreises schneller reduzieren lässt, muss das dafür erforderliche Mess-System in Echtzeit arbeiten. Dabei ist, je nach Anwendung des Roboters, nur eine endliche Geschwindigkeit der Ausregelung möglich, praktisch existiert immer eine geringe Störkraft. Zudem gibt es für jede Anwendung eine Grenze der maximal zulässigen Störkraft. Die meisten IR arbeiten mit internen Korrektursystemen, z. B. um ihre jeweilige Position zu halten. Diese statischen Prozesse seien hier vernachlässigbar. Vielmehr geht es in der Praxis um dynamische Änderungen, wie etwa beim Verfahren des Roboters und einer auftretenden Störkraft. Eine störende Seitenkraft wird normalerweise vom IR durch erhöhten Stromfluss und ein anschließend höheres Drehmoment der Motoren beseitigt. Dies ist jedoch nicht immer erwünscht, beispielsweise können dadurch das Werkstück oder der Roboterkopf beschädigt werden oder bei einem Prüfprozess kann ein Messergebnis verfälscht werden. Die Aufgabe: Die Störkräfte messen und ausregeln. Ziel dabei: Die Realisierung einer Echtzeit-Ausregelung.

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Störkräfte messen und ausregeln

Eine von Benedikt Auth, IPTE, entwickelte Software erfüllt diese Bedingungen. Das Ergebnis sind eine punktgenaue Positionskorrektur sowie unverfälschte und reproduzierbare Prüfergebnisse in der Qualitätssicherung, die bisher nur mit erheblichem zusätzlichem Aufwand (z. B. PC-Controller mit Echtzeitbetriebssystem und wesentlich umfangreicherer Hardware) erreichbar wären.

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