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robolink® W FAQ – Gelenkbaukasten für Roboter
Frequently Asked Questions

1) Welche Gelenkvarianten sind bei igus® ab Lager verfügbar?

 
Es gibt aktuell 6 unterschiedliche Gelenke standardmäßig

1 – RL-50-PL1: ein reines Schwenkgelenk
2 – RL-50-TL1: ein reines Drehgelenk
3 – RL-50-001: ein 2-Achsgelenk mit Schwenkbereich +/-90° („DER Klassiker“)
4 – RL-50-002: ein 2-Achsgelenk mit Schwenkbereich +130°/-50° („asymmetrisch“)
5 – RL-50-003: ein 2-Achsgelenk mit Schwenkbereich +180°/0° („zum Einklappen“)
6 – RL-90-BL1: Basisgelenk mit 2 Achsen, (“größer und kräftiger“)

Darüber hinaus können Sondervarianten der Gelenke nach Bedarf geliefert werden.

2) Welche Winkelstellungen sind möglich? Eigengewichte? Drehmomente?

Die folgende Aufstellung informiert über grundlegende Daten. Diese Tabelle ist auch in unserem Katalog zu finden.

Bestellnummer Anzahl
Seile
Schwenk-
winkel
Dreh-
winkel
Gewicht max. Last
  eigener
Antrieb
mögliche
Durch-
führung
Standard
(mit
Anschlag)
Option
(*ohne
Anschlag)
Standard
(mit
Anschlag)
Option
(*ohne
Anschlag)
[gr] Schwenken
[Nm]
Drehen
[Nm]
1. Schwenk-
gelenk
RL-50-PL1
2 4 180° (±90°) 210°
(±105°)
- - 235 12 -
2. Dreh-
gelenk
RL-50-TL1
2 8 - - 340°
(±170°)
540°
(±270°)
245 - 5

3. 2-Achs-
gelenk
RL-50-001

4 4 180°
(±90°)
210°
(±105°)
340°
(±170°)
540°
(±270°)
345 12 5

4. 2-Achs-
gelenk
RL-50-002

4 4 180°
(+130°/-50°)
240°
(+135°/-105°)
340°
(±170°)
540°
(±270°)
345 12 5
5. 2-Achs-
gelenk
RL-50-003
4 4 180 °
(+180°/0°)
235°
(+180°/-55°)
340°
(±170°)
540°
(±270°)
400 12 5
6. Basis-
gelenk
RL-90-BL1
4 8 180°
(±90°)
190°
(±95°)
180°
(±90°)
- 1250 20 10

3) Wie können die Gelenke kombiniert werden?

Jedes einzelne Gelenk ist mit Seilzügen versehen. Diese müssen grundsätzlich durch das jeweils darunter liegende Gelenk geführt werden. Dadurch sind Gelenkkombinationen nicht beliebig möglich. Es besteht aber die Möglichkeit individuelle Gelenkarme mit 1 bis 6 DOF zu kombinieren und sehr unterschiedliche Kinematiken darzustellen. Wir beraten Sie gerne. Die folgende Abbildung zeigt einige Kombinationsmöglichkeiten, bei Berücksichtigung der neueren Gelenktypen RL-50-003 und RL-90-BL1 sind unzählige weitere Möglichkeiten gegeben!

 

4) Was ist gemeint mit „Baukastensystem“?

Die Grundidee des robolink® Baukastens ist es, dass unsere Kunden einzelne (mechanische) Komponenten erhalten, mit denen ein robotisches System aufgebaut werden kann. Je nach Komplexität der Anforderung können unterschiedlich komplexe Gelenkarme konfiguriert und bestellt werden. igus® baut die Arme nach Vorgabe der Kunden auf und liefert anschlussfertige Einheiten. Ein Zusammenstecken einzelner Gelenke („wie bei LEGO®“) ist aber nicht möglich.

5) Warum können nicht einfach Gelenkarme selbst umgebaut werden?

Alle Gelenke werden mit Seilzügen angetrieben. Pro Freiheitsgrad sind 2 Seile nötig (antagonistisches Prinzip). Wenn die Seile des oberen Gelenkes (2) ohne Führung durch das untere Gelenk (1) geleitet würden, wären die Bewegungen der beiden Gelenke nicht mehr voneinander unabhängig. Um diese Unabhängigkeit zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Seilspannung des oberen Gelenkes (2) von den Bewegungen des unteren Gelenkes (1) entkoppelt wird. Das geschieht durch ein spezielles Bowdenzugsystem in der Öffnung des unteren Gelenkes (siehe Abbildung). In den Verbindungsrohren zwischen den Gelenken laufen die Seile dann wieder frei nebeneinander.
Bei Bestellungen von mehrachsigen Gelenkarmen bei igus werden alle Bowdenzugelemente vormontiert und das Gesamtsystem wird immer anschlussfertig mit allen Seilen und Rohren in der gewünschten Konfiguration ausgeliefert.

 

1

Pneumatikschlauch (Greifer)

2

4-fach Bowdenzug

3

Sensorleitung Gelenk 2

4

4 Seile laufen frei im Rohr

5

einzelner Bowdenzug für die Drehung

6

8 Seile laufen frei im Rohr

6) Welche Seilwege / -kräfte sind nötig um die Gelenke zu bewegen?

Der Angriffspunkt der Seile im Inneren der Gelenke wird durch die Größenbezeichnung definiert:
RL-50: Wirkdurchmesser 50 mm (Dreh- und Schwenkbewegung)
RL-90: Wirkdurchmesser 90 mm (Schwenkbewegung), bzw. 120 mm (Drehbewegung)

Der Seilweg bei einem RL-50 Gelenk berechnet sich demnach zu
π x d/4 ≈ 39 mm für eine Winkelbewegung von 90°
π x d/2 ≈ 79 mm für eine Winkelbewegung von 180°

Die Seilzugkräfte (in Abhängigkeit der aufzubringenden Momente) können bis zu 600 N betragen.

7) Was ist im Lieferumfang eines Gelenkes enthalten?

Montiertes Gelenk aus Kunststoff (PA 2200), inkl. Lagerstellen (hart anodisiertes Aluminium = Standard)

Dyneema Seile

Aluminium Stangen (Standard = 100 mm jeweils inklusive, Sonderlängen auf Anfrage)

Winkelsensorik als Option (-WS), 3 m Sensorleitung, montiert und getestet. Seilnippel als Anschlussmaterial nach Absprache kostenlos.

8) Was ist im Lieferumfang eines Gelenkarmes enthalten?

Alle Gelenke vormontiert laut Punkt 7)

alle Seile durchgeführt mit speziellen Bodenzugsegmenten laut Punkt 5)

Aluminium Rohre zwischen den Gelenken nach Kundenwunsch individuell

Montageplatte am Fuß des Arms

Sensorleitungen durchgelegt (Option -WS), jeweils 3 m Sensorleitung montiert und getestet. Seilnippel als Anschlussmaterial nach Absprache kostenlos.

9) Was ist im Lieferumfang eines „Komplettsystems“ enthalten?

Gelenkarm wie in Frage 6) beschrieben, aber zusätzlich MIT Antriebseinheit bestehend aus:

igus® Schrittmotoren, Anzahl entsprechend der Anzahl der Achsen des Arms

Planetengetriebe für jeden Motor

„Antriebsrad“ zum Anschluss der Seile an den Antrieb

„Spannwerkzeug“ zum einfachen Nachspannen der Antriebsräder

Gehäuse in dem die Motoren montiert sind und auf das der Arm aufgebaut ist in unterschiedlichen Ausführungen

alles komplett montiert, vorgespannt und getestet.

NICHT enthalten sind:

Greifer (optional bei igus® erhältlich, auch andere Produkte adaptierbar)

Steuerungskomponenten

Motorleitungen (optional bei igus® erhältlich)

10) Welche Winkelsensoren werden verwendet?

In den Gelenken befinden sich (als Option) inkrementelle Winkelsensoren von Austriamicrosystems (AS5304A). Absolutencoder sind aktuell technisch nicht möglich. Um die Nullposition zu definieren verwenden wir einen Hallsensor der sich jeweils in der Mitte des Schwenk- bzw. Drehbereichs eines Gelenkes befindet. Das heißt, jedes Gelenk muss bei Einschalten der Spannung zuerst „initialisiert“ werden. Weitere Infos zur Verschaltung der Sensoren und der Leitungsbelegung in unserer technischen Dokumentation.

Die Auflösung der Encoder beträgt (unterschiedlich in den Gelenken!):

4.640 Signale / 360° bei allen Drehbewegungen der Gelenkgröße RL-50
(29 Polpaare x 160 Signale / Polpaar) ≈ 0,078°

4.960 Signale / 360° bei allen Schwenkbewegungen der Gelenkgröße RL-50
(31 Polpaare x 160 Signale / Polpaar) ≈ 0,073°

9.920 Signale / 360° bei allen Bewegungen der Gelenkgröße RL-90 („Base“)
(62 Polpaare x 160 Signale / Polpaar) ≈ 0,036

Sensoreinheit für 2 DOF (RL-50-001/002 und 003)

 

1

Hall-Sensor Drehbewegung

2

Encoder Drehbewegung

3

Encoder Schwenkbewegung

4

Hall-Sensor Drehbewegung

Standard Sensorik:
Magnetische inkrementelle Winkelsensoren. Die Sensoren haben eine Auflösung von ~0,07° je Achse. Alle Sensoreinheiten einbaufertig für die jeweiligen Gelenke. Jeweils inkl. 3 m Sensorleitung (6-adrig je DOF)

11) Können Gelenkarme auch in Wasser verwendet werden?

Ja, Die Komponenten bestehen im Wesentlichen aus Kunststoff (PA2200), Eloxiertem Aluminium, VA (Schrauben), Dyneema Seilen (PE), Messing Nippeln. Die Sensoren können in einer vergossenen Ausführung bestellt werden (-SE = sealed encoder).

 
 

12) Welche Antriebsvarianten sind möglich?

Es können unterschiedlichste Antriebe verwendet werden um die Seile zu bewegen. Möglich sind z.B. Handantriebe („Hebel“), Pneumatik (z.B: pneumatischer Muskel) oder Elektromotoren (BLDC-, DC-, Servo-, Linear-, Schrittmotoren). igus® bietet als ein mögliches Antriebskonzept Schrittmotoren mit Planetengetrieben an. Verfügbar sind:
- NEMA23 Schrittmotor (Litzen- oder Steckerversion) mit 1:16 Planetengetriebe
- NEMA17 Schrittmotor (Litzen- oder Steckerversion) mit 1:35 Planetengetriebe

1

Schrittmotor

2

Planetengetriebe

3

spannbares Antriebsrad

 

13) Wie werden robolink® Gelenkarme gesteuert bzw. geregelt?

igus® entwickelt, baut und vertreibt keine Steuerkomponenten. Die Liefergrenze eines robolink® Systems ist entweder der Gelenkarm, oder der Gelenkarm mit „Antriebseinheit“.
Steuerungskomponenten müssen vom Kunden selber beigestellt , bzw. beschafft werden.

Es gibt von igus® eine gratis Steuersoftware für die robolink® Gelenkarme mit unseren Schrittmotoren (open source). Diese Software ist eine intuitive einfache Oberfläche zur Eingabe von Winkelpositionen und zum Abspeichern einfacher Bewegungen. Die Software ist nicht geeignet um mit anderen Systemen zu interagieren. Eine Bahnsteuerung (bzw. inverse Kinematik) ist nicht enthalten. Zur Verwendung des IME Programms (igus motion editor) ist eine bestimmte Hardwarekonfiguration erforderlich. Diese besteht im wesentlichen aus NANOTEC® Schrittmotorsteuerungen (SMCI47-S2) und einem ATmega Crumb2560 Chip. Der ATmega Chip wird im Laufe des Frühjahrs 2014 bei igus® erhältlich sein (Aktuell bei CHIP45 im Internet). Damit ist folgende Konfiguration nötig:

Hardwarekonfiguration: Schrittmotorsteuerung NANOTEC SMCI47-S2, Speicherchip Crumb2560 ATmega USB Modul.

 

14) Was muss ich tun um die open source software IME (igus motion editor) von igus® nutzen zu können?

Die Software steht kostenlos zum Download zur Verfügung. Es handelt sich um eine grafische Programmieroberfläche mit der einfache Bewegungen programmiert und gespeichert werden können. Eine Bahnsteuerung (bzw. inverse Kinematik) ist nicht enthalten.

15) Welche Materialen werden verwendet?

Gelenke: Polyamid PA 2200 Bauteile, V2A Schrauben, Lagerringe aus hart anodisiertem Aluminium, alternativ iglidur® J oder VA.

Verbindungsrohre: Eloxiertes Aluminium, alternativ GFK oder CFK.

Seile: Dyneema Seile , Endnippel aus Messing.

16) Welche Greifer können verwendet werden?

Grundsätzlich können „alle möglichen“ Greifer mit unseren Gelenkarmen kombiniert werden. Aufgrund der insgesamt relativ geringen Belastbarkeit des Systems sollten die Greifer möglichst leicht sein. Es gibt ein großes Spektrum an leichten pneumatischen Greifern z.B. von den Firmen SCHUNK, FESTO oder z.B. FIPA. Häufig ist der Einsatz von Pneumatik nicht erwünscht, dann sind elektrische Greifer nötig. Es gibt sehr leichte E-Greifer z.B. von GIMATIC, SCHUNK oder SOMMER (die allerdings alle deutlich mehr kosten als einfache pneumatische Greifer). igus® bietet seit 2013 eigene einfache Kunststoffgreifer an, bei denen der Elektromotor im robolink® Rohr sitzt. Greiferbacken können hier optional auch individuell gestaltet werden.

17) Was kosten Gelenke bzw. „Systeme“?

Alle Preise für Einzelgelenke und Systeme sind in unserem Katalog zu finden. Als Faustregel gilt: ein „Komplettsystem“ mit Motoren, Getrieben, Gehäuse, Gelenken und Sensoren kostet etwas mehr als 1.000,- €/Achse. Also ca. 6.000,- € für ein 6 DOF System. Ein Gelenkarm OHNE Motoren (aber mit Sensorik) etwa die Hälfte (also ca. 500,- €/ Achse). Beispiel:

6 DOF ~ 3.000,- €

 

6 DOF ~ 6.000,- €

 

18) Wo finde ich mehr Informationen?

Steuersoftware: IME igus® motion editor für robolink®

Einfache, intuitive Steuersoftware für die Programmierung von unterschiedlichen Gelenkarm Konfigurationen. Quick Start Manual (PDF) im Verzeichnis enthalten.

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