Kurze Einführung in kartesische Koordinatenroboter Autor: Yang Shubin, Shenyang Lituo Automation Control Technology Co., Ltd. Generalvertreter für kartesische Koordinatenroboter von BAHR (Deutschland) in China Konzept kartesischer Koordinatenroboter: In industriellen Anwendungen ist ein kartesischer Roboter ein multifunktionaler Manipulator mit mehreren Freiheitsgraden, der sich automatisch steuern, reprogrammieren und Objekte manipulieren kann. Seine Freiheitsgrade bilden dabei einen rechten Winkel. Er kann Objekte bewegen und Werkzeuge handhaben, um verschiedene Aufgaben zu erfüllen. Die Definition eines Roboters entwickelt sich mit dem technologischen Fortschritt stetig weiter, und auch die Bedeutung kartesischer Koordinatenroboter als Robotertyp wird kontinuierlich präzisiert. Basierend auf der Analyse dieses Konzepts erläutern wir Folgendes: I. Merkmale kartesischer Koordinatenroboter: 1. Bewegung mit mehreren Freiheitsgraden, wobei zwischen jedem Freiheitsgrad ein rechter Winkel besteht. 2. Automatische Steuerung und Reprogrammierbarkeit; alle Bewegungen werden gemäß dem Programm ausgeführt. 3. Bestehen in der Regel aus einem Steuerungssystem, einem Antriebssystem, einem mechanischen System und einem Manipulator. 4. Flexibel und multifunktional; die Funktion variiert je nach Manipulator. 5. Hohe Zuverlässigkeit, hohe Geschwindigkeit und hohe Präzision. 6. Geeignet für raue Umgebungen, lange Einsatzzeiten und einfache Bedienung und Wartung. II. Anwendungen von kartesischen Robotern: Dank ihrer verschiedenen Endeffektoren lassen sich kartesische Roboter problemlos als diverse Automatisierungsanlagen für eine Vielzahl von Aufgaben einsetzen, wie z. B. Schweißen, Handhabung, Be- und Entladen, Verpacken, Palettieren, Depalettieren, Inspektion, Fehlererkennung, Sortieren, Montieren, Etikettieren, Tintenstrahldruck, Codieren, (digitales) Lackieren, Zielverfolgung und Kampfmittelbeseitigung. Sie eignen sich besonders für flexible Arbeitsabläufe mit verschiedenen Produktvarianten und großen Losgrößen und spielen eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung und Verbesserung der Produktqualität, der Steigerung der Arbeitsproduktivität, der Verbesserung der Arbeitsbedingungen und der schnellen Produktaktualisierung. III. Klassifizierung kartesischer Roboter: 1. Nach Anwendung: Schweißroboter, Palettierroboter, Kleberoboter (Dosierroboter), Inspektionsroboter (Überwachungsroboter), Sortierroboter (Klassifizierungsroboter), Montageroboter, Bombenentschärfungsroboter, Medizinroboter, Spezialroboter usw. 2. Nach Bauform: Wandmontierte (Ausleger-)Roboter, Portalroboter, Inverted-Roboter usw. 3. Nach Freiheitsgraden: Zwei-, Drei-, Vier-, Fünf- und Sechsachsroboter. Es gibt weitere Klassifizierungsmethoden, die hier nicht näher erläutert werden. IV. Kernkomponente kartesischer Roboter – Lineare Positioniereinheit: Um die Kosten kartesischer Roboter zu senken, die Produktentwicklungszyklen zu verkürzen, die Produktzuverlässigkeit zu erhöhen und die Produktleistung zu verbessern, haben viele Länder in Europa und Amerika kartesische Roboter modularisiert. Die lineare Positioniereinheit (das lineare Positioniersystem) ist das typischste modulare Produkt. Eine vollständige Positioniereinheit (ein komplettes Positioniersystem) besteht aus mehreren Komponenten: 1. Positionierkörperprofil: Als Montagehalterung für die Schiene unterscheidet sich dieses Profil von herkömmlichen Rahmenprofilen und erfordert höchste Geradheit und Ebenheit. 2. Bewegungsschiene: Sie ist auf dem Positionierkörperprofil montiert und trägt direkt den beweglichen Schlitten. Ein Positionierkörperprofil (ein komplettes Positioniersystem) kann eine oder mehrere Bewegungsschienen aufweisen. Die Eigenschaften und die Anzahl der Schienen beeinflussen die mechanischen Eigenschaften der Positioniereinheit (des kompletten Positioniersystems) maßgeblich. Es gibt verschiedene Schienentypen für Positioniersysteme; gängige sind Linear-Kugellagerschienen und Linear-Zylinderstahlschienen. 3. Bewegungsschlitten: Er besteht aus einer Lastaufnahmeplatte, einem Lagerbock, einer Rollenanordnung (Kugellageranordnung), einer Staubabstreifbürste, einer Schmierkammer und einer Dichtungsabdeckung. Der Bewegungsschlitten ist über Rollen oder Kugeln mit der Schiene gekoppelt und ermöglicht so die Bewegungsführung. 4. Antriebskomponenten: Gängige Antriebskomponenten sind Synchronriemen, Zahnriemen, Gewindespindeln, Kugelgewindetriebe, Zahnstangen, Linearmotoren usw. 5. Lager und Lagergehäuse: Sie dienen zur Montage von Antriebskomponenten und Antriebseinheiten. V. Komponenten des kartesischen Koordinatenroboterantriebs – Motorantriebssystem Die lineare Positioniereinheit (das System) erreicht durch ihr Motorantriebssystem eine präzise Positionierbewegung. Gängige Antriebssysteme sind: AC/DC-Servomotorantriebe, Schrittmotorantriebe und Linear-Servomotor-/Linear-Schrittmotorantriebe. Jedes Antriebssystem besteht aus einem Motor und einem Treiber. Der Treiber verstärkt das schwache elektrische Signal und leitet es an den starken elektrischen Strom des Antriebsmotors weiter, wodurch dieser angetrieben wird. Der Motor wandelt das elektrische Signal in präzise Drehzahl und Winkelverschiebung um. AC/DC-Servomotorsysteme werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die hohe Dynamik, hohe Geschwindigkeit und hohe Leistung erfordern; Schrittmotorsysteme in Anwendungen, die geringe Dynamik, niedrige Geschwindigkeit und geringe Leistung erfordern; und Linear-Servosysteme in Anwendungen, die extrem hohe Dynamik, hohe Geschwindigkeit und hohe Positioniergenauigkeit erfordern. VI. Das Herzstück eines kartesischen Roboters – Die Steuerung Um die flexiblen und vielseitigen Bewegungsfunktionen und die schnelle Reaktionszeit des Roboters zu realisieren, benötigt dieser ein „Gehirn“ – die Steuerung. Die Funktion der Steuerung besteht darin, Befehle zu erteilen; Es kann gemäß einem nummerierten Programm in Echtzeit Steuerbefehle ausgeben, kontinuierlich Rückmeldesignale empfangen und Informationen fortlaufend auswerten und verarbeiten. Je nach Funktion gibt es verschiedene Steuerungstypen: 1. Kombination aus Industrie-PC und Bewegungssteuerungskarte: Die Bewegungssteuerungskarte nutzt die Ressourcen des Computers und verwendet eigene Bewegungssteuerungsfunktionen. 2. Offline-Bewegungssteuerungskarte: Das auf einem Computer programmierte Programm kann gespeichert und offline ausgeführt werden. 3. SPS: Das auf einem Computer programmierte Programm kann gespeichert und offline ausgeführt werden. 4. Dedizierte Steuerung. VII. Endgeräte eines kartesischen Roboters – Bedienwerkzeuge: Die Endgeräte eines kartesischen Roboters können je nach Einsatzzweck mit verschiedenen Bedienwerkzeugen ausgestattet werden: Beispielsweise ist das Bedienwerkzeug eines Schweißroboters eine Schweißpistole; das Bedienwerkzeug eines Palettierroboters ein Greifer; das Bedienwerkzeug eines Klebstoffauftragsroboters eine Klebstoffpistole; und das Bedienwerkzeug eines Überwachungsroboters eine Kamera oder ein Laser.