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Systematische Entwicklung von Gelenken für Parallelroboter

Robert Otremba

ISBN 978-3-8325-0811-1
198 pages, year of publication: 2005
price: 40.50 €
, Berechnung

Weltweit wurden 2001 nahezu 100.000 Roboter neu installiert. Deutschland steht dabei nach Japan an zweiter Stelle mit 12.500 Neuinstallationen und insgesamt über 100.000 in Betrieb befindlichen Robotern.

Bei fast allen Industrierobotern handelt es sich um serielle Strukturen. Parallele Strukturen haben potentiell für verschiedene Anwendungsgebiete Vorteile gegenüber seriellen Strukturen. Die meisten parallelen Strukturen können so aufgebaut werden, dass alle Antriebe gestellfest angeordnet sind. Dadurch können die bewegten Strukturbauteile leichter, d.h. mit geringeren trägen Massen, ausgelegt werden als bei seriellen Strukturen, bei denen die Glieder die nachfolgenden Antriebe mittragen müssen. Die deutlich geringeren bewegten Massen ergeben sehr gute dynamische Eigenschaften. Mit parallelen Strukturen sind folglich sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen und damit niedrige Zykluszeiten erreichbar.

In dieser Arbeit werden Informationen zu allen wesentlichen Merkmalen passiver Gelenke und die Entwicklung und Verknüpfung systematischer Methoden, mit denen Gelenke für parallele Strukturen ausgewählt, modifiziert oder neu entwickelt werden können, zusammengestellt.

Basierend auf den aus verschiedenen getriebetechnischen Arbeiten bekannten Ordnungsschemata wird ein geeignetes System gebildet, in das beliebige Gelenke eingeordnet werden können. Dieses Schema ist in der Lage, verschiedene Detaillierungsstufen eines Gelenkes, vom grundlegenden kinematischen Verhalten bis zu Details des Lageraufbaus, abzubilden.

Um verschiedene Bauformen vergleichen zu können und so eine Auswahl der am besten geeigneten Bauform zu ermöglichen, werden einfach zu handhabende, auf Ähnlichkeitsansätzen beruhende Berechnungsformeln bereitgestellt, mit denen ein zahlenmäßiger Vergleich und somit eine einfache Auswahl eines Gelenktyps ermöglicht wird. Dies gilt insbesondere für die voneinander abhängigen Eigenschaften Beweglichkeit, Steifigkeit, Bauraum und Masse.

In weiteren Schritten wird der jeweils am besten geeignete Lagerungstyp sowie, für die einzelnen - verschiedenen Belastungen ausgesetzten - Bauelemente, passende Werkstoff ermittelt.

Exemplarisch werden die vorgestellten Hilfsmittel an der Entwicklung, Konstruktion und experimentellen Untersuchung von zwei Gelenkvarianten für einen HEXA-Parallelroboter erprobt.

Keywords:
  • Gelenk (Technik)
  • Parallelroboter
  • Parallelstruktur (Maschinenbau)
  • Methodisches Konstruieren

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