Rotationsfreiheitsgrade bei Schweißrobotern
Der Arm und das Handgelenk eines Schweißroboters sind seine grundlegenden Bewegungskomponenten. Jeder konstruierte Schweißroboterarm verfügt über drei Freiheitsgrade, um sicherzustellen, dass der Endeffektor jeden Punkt innerhalb seines Arbeitsbereichs erreichen kann. Die drei Freiheitsgrade des Handgelenks sind Rotationsbewegungen entlang dreier zueinander senkrechter Koordinatenachsen x, y und z im Raum, üblicherweise als Roll-, Nick- und Gierbewegung bezeichnet.
Bei der Einführung und Auswahl eines Schweißroboters sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden:
1) Die Fertigungsart der zu schweißenden Werkstücke zeichnet sich durch hohe Variantenvielfalt und Kleinserienfertigung aus.
2) Die strukturellen Abmessungen der Schweißkonstruktionen sind überwiegend klein bis mittelgroß und betreffen Schweißmaschinenteile; das Material und die Dicke der Schweißkonstruktionen eignen sich gut für das Punktschweißen oder das Schutzgas-Schweißen.
3) Die Maß- und Montagegenauigkeit der zu schweißenden Werkstücke erfüllt die Verfahrensanforderungen des Roboter-Schweißens.
4) Die von dem Schweißroboter verwendete Ausrüstung – beispielsweise verschiedene Arten von Positionierern und Förderanlagen – muss in der Lage sein, mit dem Roboter zu koordinieren, um den Produktionsrhythmus aufrechtzuerhalten.
Ein Schweißroboter ist ein mehrgelenkiger Manipulator oder eine mehrachsige Maschinenanlage für industrielle Anwendungen. Er kann Aufgaben automatisch ausführen und ist eine Maschine, die durch eigene Antriebs- und Steuerungsfunktionen unterschiedliche Funktionen realisiert. Er kann entweder von Menschen gesteuert oder gemäß vorprogrammierter Abläufe betrieben werden. Moderne industrielle Roboter können zudem nach Prinzipien und Richtlinien handeln, die durch Künstliche-Intelligenz-Technologie festgelegt wurden.
Merkmale:
(1) Programmierbar. Die weitere Entwicklung der Produktionsautomatisierung ist die flexible Automatisierung. Industrieroboter können neu programmiert werden, um den Anforderungen sich verändernder Arbeitsumgebungen gerecht zu werden. Daher spielen sie eine bedeutende Rolle bei flexiblen Fertigungsprozessen mit ausgewogenen Produktionsmengen und -vielfalt und sind ein wichtiger Bestandteil flexibler Fertigungssysteme.
(2) Anthropomorph. Industrieroboter weisen mechanische Strukturen auf, die menschlichen Bewegungen wie Gehen, Drehen der Taille, Oberarm-, Unterarm-, Handgelenks- und Greiferbewegungen ähneln, und werden von Computern gesteuert. Darüber hinaus verfügen intelligente Industrieroboter über zahlreiche menschenähnliche „Biosensoren“, beispielsweise berührungsempfindliche Hautsensoren, Kraftsensoren, Lastsensoren, Sehsensoren, Akustiksensoren sowie Sprachfunktionen. Diese Sensoren erhöhen die Anpassungsfähigkeit der Industrieroboter an ihre Umgebung.
(3) Vielseitigkeit. Neben speziell konzipierten, für bestimmte industrielle Anwendungen vorgesehenen Robotern zeichnen sich allgemeine Industrieroboter durch eine hohe Vielseitigkeit beim Ausführen unterschiedlicher Aufgaben aus. So ermöglicht beispielsweise der Austausch des Endeffektors (Greifer, Werkzeug usw.) eines Industrieroboters das Ausführen verschiedener Aufgaben. (4) Die Industriemaschinentechnologie umfasst ein breites Spektrum an Fachdisziplinen, die sich zusammenfassend als Kombination aus Mechanik und Mikroelektronik – also als Mechatronik – beschreiben lassen. Roboter der dritten Generation, sogenannte intelligente Roboter, verfügen nicht nur über verschiedene Sensoren zur Erfassung von Informationen über die externe Umgebung, sondern besitzen zudem künstliche Intelligenzfunktionen wie Gedächtnis, Sprachverstehen, Bilderkennung und logisches Schließen. All dies steht in engem Zusammenhang mit der Anwendung mikroelektronischer Technologien, insbesondere der Computertechnologie. Die Entwicklung der Robotertechnologie wird daher zwangsläufig auch die Entwicklung anderer Technologien vorantreiben; zugleich lässt der Entwicklungs- und Anwendungsstand der Robotertechnologie Rückschlüsse auf den Stand der wissenschaftlich-technischen und industriellen Entwicklung ziehen.
