3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor für kompakte Roboter
Ein neuer 3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor von Delfa Systems soll die Kraftregelung kompakter Industrieroboter vereinfachen. Die modulare Lösung kombiniert Sensorik und Elektronik in einem kompakten Gehäuse.
Seitenansicht des 3-Achs-F/T-Sensors: Die Lösung ist speziell auf kleine und leichte Industrieroboter
ausgelegt und beeinflusst Nutzlast und Dynamik nur minimal.
Delfa Systems
Kleine Industrieroboter übernehmen zunehmend Anwendungen, bei denen neben einer präzisen Positionierung auch definierte Kräfte erforderlich sind. Klassische Kraft-/Drehmoment-Sensorik erfordert dabei häufig zusätzliche Adapterplatten, externe Signalverstärker und mehr Bauraum. Dies kann Nutzlast, Dynamik und Engineering-Aufwand erhöhen.
Delfa Systems hat deshalb den ursprünglich für den Mecademic Meca500 entwickelten Sensor zu einer modularen Lösung erweitert. Über roboterspezifische Adapterflansche und verschiedene digitale Schnittstellen lässt sich der Sensor unter anderem an den Mecademic Meca500, den Denso Cobotta und den CPC DB0 anbinden. Zusätzlich steht ein ISO-31,5-Flansch für zahlreiche weitere Robotermodelle zur Verfügung. Auch auf der Werkzeugseite kommt ein standardisierter ISO-Flansch zum Einsatz, wodurch eine direkte Montage ohne zusätzliche Adapterplatten möglich wird.
Warum eine modulare Lösung?
Der Sensor misst die axiale Kraft Fz sowie die Drehmomente Mx und My direkt zwischen Roboterflansch und End-of-Arm-Tooling. Dadurch lassen sich Interaktionskräfte am Werkzeug erfassen und Prozesse kraftgeregelt ausführen. Die Modularität entsteht durch unterschiedliche Roboterflansche und digitale Schnittstellen. Weitere Robotermodelle können durch zusätzliche Adapterflansche ergänzt werden.
„Mit unserer modularen 3-Achs-Sensorlösung setzen wir einen neuen Maßstab für Kraft-/Drehmoment-Sensorik in der kompakten Robotik“, so Dr.-Ing. Philipp Linnebach, Geschäftsführer von Delfa Systems. „Kleine Roboter brauchen Sensorik, die ihre Stärken nicht einschränkt. Unser Sensor ist ultrakompakt, leicht, robust und bringt die Elektronik bereits mit. Damit wird präzise Kraftregelung auch dort wirtschaftlich und einfach integrierbar, wo klassische Lösungen bislang zu groß, zu schwer oder zu komplex waren.“
Die integrierte Elektronik vereinfacht Integration
Ein wesentliches Merkmal der Lösung ist die vollständig integrierte Elektronik. Externe Signalverstärker oder zusätzliche Elektronikmodule sind laut Unternehmen nicht erforderlich. Die Messdaten werden digital über USB, UART, Modbus RTU oder EtherCAT bereitgestellt. Dadurch sinken Verkabelungsaufwand, Platzbedarf und Integrationsaufwand.
Der Sensor misst 62 × 23,5 mm und wiegt rund 80 g. Nach Angaben des Unternehmens beeinflusst er dadurch Nutzlast und Dynamik kleiner Robotersysteme nur gering. Das elastomerbasierte Sensorelement ist robust gegenüber Schock, Vibration und Scherkräften. Die Standardausführung deckt einen Messbereich von ±20 N in axialer Richtung sowie ±0,5 Nm für die Drehmomente um die X- und Y-Achse ab. Je nach Variante sind Abtastraten von bis zu 250 Hz möglich.
Welche Anwendungen ermöglicht der 3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor?
Die Sensorlösung erweitert die Einsatzmöglichkeiten kompakter Robotersysteme überall dort, wo eine präzise Kraft- und Drehmomentregelung erforderlich ist. Dazu zählen Peg-in-Hole- und Fügeaufgaben, kraftgeregelte Montageprozesse, Pick-and-Place-Anwendungen sowie Schleifen, Polieren und Entgraten.
Dadurch eröffnen sich zusätzliche Automatisierungspotenziale unter anderem in der Mikro- und Optoelektronik, Medizintechnik, Laborautomatisierung, Forschung sowie der feinmechanischen Fertigung.
Für Maschinenbauer und Integratoren soll die Lösung den konstruktiven Anpassungsbedarf reduzieren, die Integration in bestehende Robotersysteme verkürzen und eine kosteneffiziente Nachrüstung ermöglichen. Darüber hinaus unterstützt die präzise Kraft- und Drehmomentmessung eine höhere Prozessqualität, weil empfindliche Bauteile schonender gehandhabt und Bearbeitungsschritte reproduzierbarer ausgeführt werden können. Neben Standardkonfigurationen sind laut Delfa Systems auch kundenspezifische Anpassungen bei Messbereich, Schnittstelle, Kabellänge oder Gehäuse möglich.
FAQ: 3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor
1. Für welche Anwendungen eignet sich der 3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor?
Er eignet sich für Peg-in-Hole-Aufgaben, kraftgeregelte Montage, Pick-and-Place sowie Schleifen, Polieren und Entgraten.
2. Welche Robotermodelle unterstützt der 3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor?
Laut Mitteilung unter anderem den Mecademic Meca500, den Denso COBOTTA und den CPC DB0. Über ISO-Flansche können weitere Robotermodelle angebunden werden.
3. Welche Schnittstellen bietet der 3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor?
Verfügbar sind USB, UART, Modbus RTU und EtherCAT.
4. Welche Vorteile bietet der 3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor?
Die integrierte Elektronik reduziert den Integrationsaufwand, während die kompakte Bauform Nutzlast und Dynamik kleiner Roboter nur gering beeinflusst.
5. Warum ist der 3-Achs-Kraft-/Drehmomentsensor modular aufgebaut?
Unterschiedliche Adapterflansche und Schnittstellen ermöglichen die Nutzung an verschiedenen kompakten Industrierobotern und erleichtern spätere Erweiterungen.
