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Die Viergelenkketten machen den Unterschied

Die fruitcore GmbH hat mit HORST einen leistungsfähigen und preiswerten Industrieroboter entwickelt, der ohne Fachkenntnisse schnell implementiert und einfach programmiert werden kann. Möglich wird das durch die neue Antriebstechnik sowie die intuitiv und damit komfortabel zu nutzende Software. Sie verschafft dem Anwender entscheidende Bedienvorteile.

Der 6-Achs-Industrieroboter HORST (Highly Optimized Robotic Systems Technology) ist speziell auf die Bedürfnisse kleiner und mittelgroßer Unternehmen zugeschnitten. Ein wichtiges Entwicklungsziel war es, mechanisch wie softwareseitig einfache Lösungen zu schaffen.

Neuartiger kinematischer Ansatz

HORST verfolgt einen neuartigen kinematischen Ansatz. Die Hauptachsen zwei und drei werden über sogenannte Viergelenkketten (VK) angetrieben. Das bedeutet, dass die Bewegungs- und Kraftübertragung nicht wie herkömmlich direkt an den Roboterachsen mittels einer Antriebseinheit – im Regelfall Elektromotor und Getriebe – erfolgt, sondern indirekt über die Viergelenkketten. Somit liegen die Antriebswellen und die eigentliche Roboterachse nicht an der gleichen Position. Dieses Konzept bietet mehrere Vorteile.

Viel Power – wo sie benötigt wird

Die Viergelenkketten sind so angeordnet, dass sie eine hohe Kraftübertragung ermöglichen, wenn die Position des Roboters dies erfordert und das Übersetzungsverhältnis kleiner wird, wenn die Kraft nicht benötigt wird. Die Wirkungsweise einer Viergelenkkette wird durch den Vergleich mit Zahnradgetrieben ersichtlich. In einer Viergelenkkette entspricht die Kurbel der VK dem kleinen und die Schwinge dem großen Zahnrad. Die Koppel verbindet Kurbel und Schwinge. Rotiert die Kurbel
gleichförmig, entsteht an der Schwinge eine nicht lineare Drehbewegung. Damit bewegt sich an manchen Stellen die Schwinge schneller als an anderen. Die Kräfteübertragung verhält sich dazu analog. Bewegt sich die Schwinge langsam (große Übersetzung), wird mehr Kraft übertragen – weniger Kraft, wenn sich die Schwinge schneller bewegt (kleine Übersetzung). Durch dieses Wirkprinzip ist das Übersetzungsverhältnis bei Viergelenkketten im Gegensatz zu Zahnradgetrieben nicht-linear.

Darüber hinaus leiten die Stäbe der Viergelenkketten Teile der Kräfte auf die Struktur ab, was eine hohe Systemsteifigkeit bei gleichzeitig geringer Masse bedeutet. Weil damit diese Masse nicht mitbewegt werden muss, lässt sich die Leistung der Antriebe effizienter nutzen. In Summe lassen sich mit HORST gleiche Leistungsdaten in Bezug auf Traglast, Reichweite und Dynamik mit vergleichsweise kleinen Antrieben realisieren: Der Anwender erhält ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis und spart Betriebskosten.

Steuerung und Implementierung per horstFX

Die Programmierung erfolgt mit der fruitcore-Software horstFX. Der Anwender kann damit auch angeschlossene Komponenten wie Greifer sowie externe Maschinen über digitale Ein-/Ausgänge steuern. horstFX wurde speziell für den mitgelieferten 13,3 Zoll-Touchscreen entwickelt. Anwender können die Software aber auch auf Desktop-Computern betreiben und offline, fernab des Roboters, Programme erstellen. Dafür sind keine Programmierkenntnisse notwendig. Grafisch erzeugte Programme können automatisch in textuelle Codes umgewandelt werden. Die Umwandlung erfolgt in die auf JavaScript basierende Skriptsprache horstScript.

Fortgeschrittene Anwender können aber auch direkt textuell programmieren und somit auch hochkomplexe Programmieraufgaben lösen. horstScript ist eine vollwertige Roboterprogrammsprache, mit welcher alle Prozessparameter zusätzlich konfiguriert werden können.

Ohne Coden zum Programm

Die grafische Oberfläche ist intuitiv aufgebaut und erinnert an die Bedienung eines Smartphones. Programme können entweder live oder mittels Simulation erstellt werden. Die visuelle Abbildung der Bewegungen verhindert Fehler und Kollisionen. Anwender können einmal erstellte Programme jederzeit einfach bearbeiten und einzelne Bausteine verschieben oder löschen. Außerdem ist es möglich, Daten für zusätzliche Werkzeuge und 3D-Objekte zu importieren.

Erweiterung und Steuerung durch Updates

HORST besitzt ein eigenentwickeltes Bussystem mit differenziellen Signalen. Die updatefähige Robotersteuerung bietet viele Ein- und Ausgänge und wird von fruitcore ständig weiterentwickelt. Auch Schnittstellenerweiterungen sind einfach umsetzbar. Für eine zentrale Steuerung hat das Unternehmen ein eigenes Mainboard geschaffen, um den hohen Anforderungen an ein Robotersystem im Praxiseinsatz zu genügen. Die Steuerung basiert auf einem schnellen Prozessor, der die Regelung der sechs Achsgelenke in Echtzeit übernimmt. Für eine hohe Positioniergenauigkeit im Bereich von +- 0,05 Millimetern kommen optische Inkrementalgeber zum Einsatz. Sie sorgen dafür, dass HORST stets präzise an seine Arbeitsstelle gelangt. Alle sicherheitsrelevanten Signale werden entsprechend Performance Level d (PL d) redundant ausgewertet und verarbeitet. Zudem bietet die eigenentwickelte Sicherheitssteuerung sichere Ein- und Ausgänge zur Kommunikation mit Sicherheitssystemen wie beispielsweise Lichtschranken oder Sicherheitsscannern.

Pressemitteilung Technische Informationen – Software und Steuerung

Bild 1: HORST Viergelenkkette

Bild 2: HORST UX

Bild 3: HORST Reichweite

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