Delta-Roboter: Aufbau & Funktionen

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🎓 Delta-Roboter sind Parallelarmroboter mit Stabkinetik. Die Form der mindestens drei Arme dieses Industrieroboters, welche mit Universalgelenken mit der Basis verknüpft sind, erinnert an den griechischen Buchstaben Delta. Deltaroboter sind leicht und schnell und werden häufig zum Verpacken in Fabriken, in der Montage und im High-Speed-Bereich eingesetzt.
Synonym(e): Delta robot, Delta 3 Roboter


Delta-Roboter bei Pick and Place-Aufgabe

Fakten & Geschichte

Professor Reymond Clavel aus der Schweiz hat sich schon seit Jahren mit der Kinetik beschäftigt, bevor er dann den Delta Roboter erfunden hat. Schon in den späten 80er Jahren entwickelt Bosch Packaging Technology seine ersten Delta-Roboter, welche sie seit der Jahrhundertwende tatsächlich in der Verpackungstechnik einsetzen. Gleichzeitig meldet der Konzern ABB in den 90er Jahren ein Patent auf die Stabkinetik an. Auch wenn das Interesse an der Entwicklung von Delta-Robotern da ist, ändert sich der Markt zu der Zeit und die angemeldeten Patente laufen aus. Das ist die Möglichkeit für andere Unternehmen diese Art von Roboter neu zu definieren und auf den Markt zu bringen! Adept, Fanuc, Igus, Kuka, Sipro - die Liste der Anbieter mit der Art von Robotern im Portfolio reißt nicht ab. Auch wenn die Abnehmerzahlen nicht ansatzweise an die der Scara-Installationen reichen, ist das Marktpotenzial und die Wachstumsraten von Deltarobotern extrem hoch.

Aufbau & Funktion

Die Achsen des spinnenartigen Delta-Roboters bilden in ihrem Zusammenspiel eine geschlossene kinematische Kette. Die Basis des Delta-Roboters ist dabei oberhalb der sich bewegenden Teile montiert, also an der Decke aufgehangen. Von dort erstrecken sich mindestens drei Gelenkarme ab. Die Enden dieser Arme sind wiederum mit einer kleineren, dreieckigen Plattform verbunden. Die Antriebstechnik ist bei dieser Art Roboter speziell: Wenn der Motor, welcher sich in der Basis befindet, die Achsen der Gelenkarme antreibt, bewegt sich die unten montierte Plattform in X-, Y- und Z-Verfahrwege - visuell auf den Seiten eines Parallelogramms. Je nach Anzahl der Freiheitsgrade können Delta-Roboter auch Rotationsbewegungen ausführen. Diese Art von Roboter kann sowohl von einem linearen als auch von einem Drehantrieb bewegt werden. Der Vorteil dieses Aufbaus ist - im Vergleich zu Knickarmrobotern - eine hohe Zielgenauigkeit. Leider geht aber auch ein relativ beschränkter Arbeitsbereich und eine niedrige Maximalbelastung damit einher. Da sich der Motor statt in den Gelenken sondern in der Basis befindet, sind die Roboterarme extrem leicht. Das generiert eine geringe Trägheit und somit hohe erreichbare Geschwindigkeiten und Beschleunigungen.

Anwendungsgebiete

Vorstellung des Miniatur-Delta-Roboters von Forschern der Harvard Universität

Durch sein Hochgeschwindigkeit, nutzt sowohl die Verpackungsindustrie als auch die medizinische und pharmazeutische Industrie gerne den Delta-Roboter. Auch wenn sich seine Steifheit erst wie ein Nachteil anhört, profitieren Krankenhäuser bei Operationen davon. Darüber hinaus kann der Deltaroboter hochpräzise Montagearbeiten ausführen und kommt in letzter Zeit häufig als 3D-Printer, für den dreidimensionalen Druck, zum Einsatz. Durch ihre Präzision beim Greifen und Ablegen von Objekten, werden sie laut Heise als Pick-and-Place Roboter verwendet.

Ein aktuelles Praxisbeispiel: Anfang 2018 stellt die Hardvard Universität einen wenige Millimeter großen Industrieroboter mit nur sehr geringen Messabweichungen vor. Der Prototyp ist genauso präzise und schnell wie sein großer Bruder, der normalerweise in einem würfelförmigen Kasten von einem Meter Kantenlänge arbeitet. Der brandneue Delta-Roboter könnte sowohl für Pick-and-Place-Aufgaben von Computerplatinen, als auch in der Chirurgie eingesetzt werden, um das Zittern des Chirurgen auszugleichen und Fehler zu minimieren.

Quellen

Anbieter und Hersteller von Delta Robotern sind z. B. Fanuc, KUKA und Elau.