Thermisches Verhalten von Industrierobotern

Für viele Produktionsprozesse, bei denen Industrieroboter eingesetzt werden, ist eine hohe Arbeitsgenauigkeit erforderlich. So wirken sich bei der Werkstückbearbeitung mit Robotern (z.B. beim Laserschweißen) Abweichungen des Werkzeugarbeitspunkts von der Soll-Lage direkt auf die Fertigungsqualität aus. Unter der Arbeitsgenauigkeit von Robotern wird nach Richtlinie VDI 2861 im allgemeinen die Wiederholgenauigkeit beim Positionieren und Orientieren des Werkzeugarbeitspunkts oder beim Nachfahren einer Bahn verstanden [1]. Durch die Verbesserung der statischen und dynamischen Eigenschaften von Industrierobotern konnte in den letzten Jahren die Genauigkeit der Industrieroboter wesentlich erhöht werden. Dadurch hat aber gleichzeitig der Anteil thermisch bedingter Störeinflüsse an Positionierungs- und Orientierungsfehlern an Bedeutung zugenommen [2]. Insbesondere bei Robotern, die als offene kinematische Kette ausgeführt sind, können geringe Verformungen in den ersten Achsen erhebliche Verlagerungen des Werkzeugarbeitspunkts verursachen. Um thermisch bedingte Störeinflüsse auf die Arbeitsgenauigkeit von Robotern zu verringern, können entweder die Ursachen der Störungen (primäre Maßnahmen) oder die Auswirkungen der Störungen (sekundäre Maßnahmen) vermindert werden. Dies ist zum einen durch konstruktive Maßnahmen und zum anderen durch kompensatorische Maßnahmen möglich [3,4].