Sicherere Cobots dank Drehmomentsensoren

Gelenküberwachung

Cobots sind ein Schlüsselelement in der intelligenten Fertigung. Entscheidend für deren Akzeptanz ist die Integration von Sicherheitsfunktionen in die Roboter. Hierbei helfen die Microfused Drehmomentsensoren von TE Connectivity, welche die Drehmomente in den zahlreichen Gelenken der Cobots überwachen.
Futuristic Robot Arm Touches Human Hand in Humanity and Artificial Intelligence Unifying Gesture. Conscious Technology Meets Humanity. Concept Inspired by Michelangelo's Creation of Adam
Bild: TE Connectivity Germany GmbH

Drehmomentsensoren basieren auf einer integrierten MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)-Kraftmessdose, die das Drehmoment in ein digitales Ausgangssignal umwandelt. Die Sensoren erkennen, ob ein Drehmoment groß genug ist, um den Bediener zu verletzen oder den Cobot zu beschädigen. Noch bevor es zu Verletzungen oder Schäden kommen kann, schaltet das Steuerungssystem den Roboter sofort ab und stoppt die gefahrbringende Bewegung. Der Drehmomentsensor wird in der Regel in jedes Gelenk integriert und erfasst direkt die von außen einwirkende Kraft bzw. das Drehmoment. Befindet sich der Roboter im aktiven Modus, kann der Bediener den Roboterarm manuell führen, um dem Roboter neue Aufgaben beizubringen. Die direkte Erfassung des Drehmoments in den Gelenken ermöglicht hierbei eine präzise Führung der Armbewegung. Ein Maximum an funktionaler Sicherheit, hohe Belastbarkeit, höhere Bewegungsgeschwindigkeit des Roboterarms, leichte Bauweise…, der Anforderungskatalog eines namhaften Roboterherstellers an seine neue Cobot-Serie war lang. Der Cobot sollte zudem auf kleinem Raum auch bei hohen Drehmomenten – zum Beispiel hervorgerufen durch eine extreme axiale Belastung und starke Kippbewegung – und großen thermischen Schwankungen zuverlässig funktionieren. Die eingesetzten Drehmomentsensoren sollten sich auch durch besondere Langlebigkeit auszeichnen. Als passender Kooperationspartner überzeugte TE Connectivity (TE). Um die Lebensdauer der Sensoren zu erhöhen, entschied sich TE, Sicherheitssensoren mit Microfused-Sensortechnologie einzusetzen. Hierbei misst der Sensor die Verformung einer Membran unter äußerem Druck mit hochempfindlichen Silizium-Dehnungsmessstreifen (DMS) in einer Brückenkonfiguration. Der piezoresistive MEMS-Silizium-DMS wird mit Glas auf Edelstahl aufgeschmolzen. Dadurch entsteht eine zuverlässige Verbindung, die genauere Drehmomentmessungen bei guter Thermoregulierung ermöglicht. Durch diese Verbindung wird die Dehnung im Stahl auf die Silizium-DMS übertragen, sodass genaue Drehmomentmessungen über einen langen Zeitraum möglich sind. Darüber hinaus erfüllt die Microfused-Technologie aufgrund ihrer Überlastfähigkeit die Anforderungen der OEMs nach hoher Belastbarkeit in den Roboter-Gelenken. Praktische Ergebnisse zeigen, dass auch Lastspitzen mit doppelter Nennlast als unkritisch eingeschätzt werden können und es erst ab einer 5-fachen Nennlast zu Ausfällen kommen kann.

Das könnte Sie auch Interessieren

Weitere Beiträge