Komplett-Antrieb für Robotergreifer: Kostengünstig durch Closed-Loop-Technik

Ob kollaborativ oder nicht: Roboter und ihre Greifer sind ohne präzise Antriebs- und Motion-Control-Systeme undenkbar. Für Greifer bieten sich miniaturisierte Komplettpakete an – gegebenenfalls mit Mehrachs-Steuerung –, wie sie beispielsweise der Systemintegrator A-Drive in Taunusstein entwickelt.

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In der Logistik-Branche übernehmen Robotergreifer inzwischen viele Handling-Aufgaben.

Ein solches Antriebspaket erstellte A-Drive vor Kurzem im Auftrag eines Herstellers für Logistik-Equipment. Der Greifer sollte die zentrierte Aufnahme ringförmiger Teile durch einen Industrieroboter ermöglichen. Deshalb erwartete der Kunde eine Konstruktion, bei der die drei Achsen des Greifers synchronisiert verfahren können. Außerdem forderte er ein kontrolliertes Freifahren mit Positionsregelung sowie eine Kraftabschaltung.

»Diese Angaben hatte A-Drive vom Linearaktuator-Spezialisten Haydon Kerk erhalten, bei dem der Kunde einen Aktor für den Greifer bestellt hatte«, erläutert Manfred Brucksch-Richter, Manager Business Development bei A-Drive. »Als Systempartner von Haydon Kerk und einigen anderen Antriebstechnik-Herstellern übernimmt A-Drive die Automatisierung der Antriebe mithilfe intelligenter Regelelektronik und Software. Ziel ist es, eine kostengünstige, kompakte, präzise und dynamische Antriebslösung zu entwickeln, die die Anforderungen des Kunden optimal erfüllt und die Prozesse seiner Anwendung deutlich verbessert.«

In der Auswahl der einzelnen Komponenten von Antriebspaketen ist A-Drive flexibel, denn das Unternehmen hat eine breite Palette von Produkten verschiedener Hersteller im Portfolio. Im Fall des Robotergreifers stellte A-Drive eine Komplettlösung zusammen, die auf einem kostengünstigen und robusten Linearaktor von Haydon Kerk (400 N) mit Laufgewindespindel aufbaut. Der Aktor ist ausgelegt für einen maximalen Hub von 200 mm und eine Verfahrgeschwindigkeit von bis zu 125 mm/s.

Für den Antrieb wählte A-Drive einen Closed-Loop-Schrittmotor mit Momenten-, Geschwindigkeits- und Kraftregelung (Nema 34); als Steuerung nutzte das Unternehmen eine Mehrachs-Steuerung mit drei Leistungsteilen im kompakten Sondergehäuse. »Das Besondere an dieser Lösung ist die Tatsache, dass die gesamte Steuer-Elektronik auf eine einzige Platine passt«, betont Manfred Brucksch-Richter. »So war deutlich weniger Bauraum erforderlich als bei konventionellen Lösungen.«

Programmierung der Steuerung erfolgt per Teach-in

Die autarke 3-Achs-Steuerung des Greifers verfügt über eine CAN-Schnittstelle für die interne Ablaufsteuerung mit Positionserkennung und Schleppfehler-Korrektur sowie über eine CAN­open-Schnittstelle für eine externe Ablaufsteuerung. Die interne Ablaufsteuerung ist mit einer Kraftregelung für die Positionierung, programmierbaren Beschleunigungsrampen, einer Home-Position-Referenzfahrt-Lichtschranke sowie einer Schnittstelle für Industrieroboter ausgestattet. Die Steuerung lässt sich per Teach-in programmieren.

Zum Antriebspaket gehören außerdem ein Controller für 2048 TCM-Befehle, vier digitale I/Os, sechs Limit- und Referenzschalter sowie drei Treiberendstufen (48 V DC, 6,5 A rms). Damit der Greifer immer genau die gewünschte Position anfährt, verbauten die Techniker von A-Drive darüber hinaus einen Encoder mit einer Auflösung von 200 ppr (pulses per revolution). Eigens für diese Anwendung entwickelten sie zudem eine App und bereiteten sie als autarkes Subsystem vor. Sie begleiteten deren Anbindung an die Robotersteuerung beim Kunden und programmierten auch die dafür erforderlichen Skripts.