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Montage mit Gefühl

Sensoren unterstützen Roboter bei kniffligen Aufgaben
Montage mit Gefühl

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Fanuc Robotics hat seinen Kraft-Momenten-Sensor überarbeitet. Zeitgleich haben die Roboter-Spezialisten eine Baureihe mit mehreren Baugrößen neu aufgelegt. Die Datenlieferanten sollen die Roboter bei der Präzisionsmontage und kniffligen Bearbeitungsaufgaben unterstützen.

Den Force Sensor gibt es nun in vier Baugrößen zum Erfassen von Kräften zwischen 147 und 2500 N sowie Drehmomenten zwischen 11,8 und 500 Nm. Aus praktischen Gründen gibt es den Force Sensor in unterschiedlichen Gewichtsklassen. Die kleinste Variante FS-15iA ist für die Roboter der LR-Mate-Klasse und die Roboter bis 10 kg Traglast M-10iA gedacht. Theoretisch wäre selbst ein Einsatz an den Deltarobotern M-1iA und M-3iA denkbar. Die nächstgrößere Version FS-60iA ist bis zu einer Normallast von 392 N spezifiziert. Mit 980 N folgt die Version FS-100iA. Der Force Sensor FS-250iA ist von der Größe her das Topmodell, das bis zu einer Normallast bis 2500 N arbeitet. Alle Sensoren sind für eine kurzfristige Überlast bis zum Zehnfachen ihrer Normallast ausgelegt, ohne Schaden zu nehmen. Kräfte und Momente in allen sechs Freiheitsgraden werden erkannt.

Über eine serielle Schnittstelle tauscht der Force Sensor Daten mit der Robotersteuerung aus. Dies kann beim kleinsten Sensor auch der Mate-Controller sein. Der Datenaustausch geschieht nahezu in Echtzeit. Alle zwei ms liefert der Sensor seine Informationen. Die Genauigkeit wird mit weniger als 2 % der Normallast angegeben. Die Software für den Sensor wird bei Fanuc Robotics dem Robotcontroller aufgespielt – und zwar inklusive der Kalibrierungsdaten, die für jeden Sensor einzeln ermittelt werden. Der Sensor und seine Software sind auch deshalb komplett in die Steuerung integriert, weil der Sensor mit dem internen Bahnplaner kommuniziert. Für den Anwender jedoch heißt es lediglich: Kabel anschließen und schon ist das System betriebsbereit. Generell sind die Sensoren für Anwendungen geeignet, bei denen kraftgebundene Vorgänge stattfinden.
In der Praxis haben sich vor allem zwei Arten von Anwendungen herauskristallisiert: die Montage enger Passungen und Bearbeitungsaufgaben wie Polieren, Schleifen oder Entgraten. H7/h7-Passungen sind ein ideales Betätigungsfeld für den Force Sensor. Sollen Zahnräder montiert werden kommt es darauf an, das einzusetzende Teil exakt rechtwinklig einzuführen. Um dies zu gewährleisten, gibt es ein sinnvolles Unterprogramm: Phase matching. Hat der Roboter das einzufügende Teil nicht exakt senkrecht gegriffen, setzt er es noch einmal ab und korrigiert sich selbst. Mit Hilfe eines Force Sensors lassen sich auch zwei Roboter im Duo für eine Präzisionsmontage anlernen. Der Vorteil einer solchen Dual-Arm-Kombination ist, dass auf starre Vorrichtungen weitgehend verzichtet werden kann, weil keine wirklich exakte Teilebereitstellung mehr notwendig ist, sondern die Roboter so exakt montieren, dass man von einer intelligenten Montage sprechen kann. Eine Kombination mit 2D/3D-Vision Sensoren kann die Feinfühligkeit des Roboters bei Montageaufgaben und Entgrat-Anwendungen zusätzlich unterstützen.
Nico Hermann, Produktspezialist bei Fanuc, ist sicher, dass der Force Sensor bei Entgrataufgaben immer interessanter wird: „Die Kraft-Momenten-Sensoren werden zusammen mit der Contouring-Funktion bei der automatisierten Bearbeitung von Flügeln für Windkraftanlagen zunehmend eine interessante Rolle spielen.“ Der mit dem Force Sensor ausgestattete Roboter folgt einer vorgegebenen Bahn und bearbeitet das Bauteil mit vorgegebener Kraft. Zu achten ist bei Polier- oder Entgrataufgaben, dass das Werkstück gut fixiert ist. Schwingt das Bauteil, können sich die Frequenzen des Werkstückes und des Sensors überlagern und das Ergebnis verzerren. Nico Hermann kennt durch den intensiven Kontakt zu Anwendern und Systemintegratoren zahlreiche unterschiedliche Anwendungen: „Diese Erfahrungen bringen wir immer wieder ein und können für einzelne Applikationen praxisgerechte Tipps geben.“ Belegt wird die Orientierung an der Praxis durch zahlreiche Unterfunktionen in der Software des Force Sensors.
Fanuc, Neuhausen, Tel. (07158) 98730
Bernhard Foitzik Fachjournalist in Neustadt-Diedesfeld
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