Unterarm

Ein Werkzeugträger ist das Strukturelement eines Industrieroboters, das sich vom Handgelenk oder Endgelenk des Arms bis zur Endeffektor-Schnittstelle (Greifer, Werkzeug oder Schweißkopf) erstreckt. Er trägt sowohl das Gewicht des Effektors als auch das Werkstück oder die Baugruppe, die bearbeitet wird, und leitet Reaktionskräfte über die Armgelenke zur Basis zurück. Bei den meisten artikulierten Robotern ist der Werkzeugträger das letzte starre Glied vor der Werkzeugschnittstelle.

Geometrie und Material des Werkzeugträgers beeinflussen direkt die Tragfähigkeit und Positioniergenauigkeit des Roboters. Die meisten Werkzeugträger werden aus Aluminium-Legierungen oder Stahlrohren gefertigt und sind darauf ausgelegt, die Durchbiegung unter Last zu minimieren und die Trägheit gering genug zu halten, damit die Handgelenks-Servomotoren innerhalb der Zykluszeit beschleunigen und abbremsen können. Ein längerer Werkzeugträger verringert die effektive Reichweite des Roboters, erhöht aber die Momentbelastung auf den Handgelenksgelenken; ein kürzerer verbessert Geschwindigkeit und Präzision, begrenzt aber die Werkzeugpositionierung im Hinblick auf Hindernisse.

Ausführungen und Lastpfade

Einige Roboterkonzepte integrieren den Werkzeugträger als nicht trennbare Guss- oder Schweißkonstruktion; andere nutzen eine verschraubte Schnittstelle, die schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Werkzeugträgerlängen oder -profilen für unterschiedliche Aufgaben ermöglicht. Hochgeschwindigkeits-Leichtlast-Roboter können Werkzeugträger aus Kohlefaser oder Verbundwerkstoffen einsetzen, um die Masse zu reduzieren. Schwerlast-Schweiß- und Materialumschlag-Roboter verwenden häufig robustere Stahlkonstruktionen mit inneren Versteifungen oder Hohlkammer-Profilen, um Biege- und Torsionsbelastungen zu widerstehen.

Der Werkzeugträger muss Kühlmittel-, Elektro-, Pneumatik- oder Hydraulikleitungen zur Endeffektor-Schnittstelle führen, oft durch innere Kanäle. Diese Integration beeinflusst die Konstruktion, da Bohrungen oder Kanäle durch den Träger den Querschnitt verringern und Spannungskonzentrationspunkte erzeugen können. Verschleiß tritt an den Kabeleinführungspunkten auf, wo die Verlegung sich über Millionen von Zyklen festsetzen oder ausfransen kann.

Der Begriff Werkzeugträger ist in der formalen Ingenieur-Fachliteratur weniger gebräuchlich als Werkzeugarm, Handgelenksglied oder Endglied, wird aber in der Werkstattpraxis und in Roboter-Programmierschnittstellen häufig verwendet, um die sichtbare Trägerkomponente zu bezeichnen, mit der Techniker beim Wechsel von Werkzeugen oder der Fehlersuche bei der Ausrichtung physisch arbeiten.