Definition und Funktionsweise:
Ein Kraft-Momenten-Sensor (oder Kraft-Drehmoment-Sensor, F/T-Sensor – Force/Torque Sensor) ist ein spezialisierter Sensor, der in der Lage ist, gleichzeitig Kräfte und Momente (Drehmomente) in mehreren Raumrichtungen (Achsen) zu messen. Typischerweise messen diese Sensoren Kräfte in X-, Y- und Z-Richtung sowie Momente um diese drei Achsen, also insgesamt sechs Freiheitsgrade (6-Achsen-Sensor).
Der Sensor wird meist zwischen dem Roboterflansch und dem Endeffektor (Greifer, Werkzeug) montiert. Er erfasst die externen Kräfte und Momente, die auf den Roboter oder das Werkstück wirken, und wandelt diese in elektrische Signale um, die von der Robotersteuerung oder einer SPS verarbeitet werden können.
Relevanz in der Robotik und Automatisierung:
Kraft-Momenten-Sensoren sind entscheidend für Anwendungen, die eine kraftgeregelte Interaktion zwischen Roboter und Umgebung erfordern, insbesondere für kollaborative Roboter und flexible Montageaufgaben:
- Kollaborative Roboter (Cobots): Ermöglichen die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), indem sie Kräfte bei einer unbeabsichtigten Berührung erkennen und den Roboter sofort stoppen oder nachgeben lassen. Sie sind essentiell für die Kraft- und Momentenbegrenzung.
- Kraftgeregelte Montage: Beim Fügen von Bauteilen oder Einpressvorgängen kann der Roboter die ausgeübte Kraft präzise kontrollieren, um Beschädigungen zu vermeiden und eine optimale Passung zu gewährleisten.
- Polieren, Schleifen, Entgraten: Roboter können die Kontaktkraft zum Werkstück konstant halten, was die Bearbeitungsqualität verbessert.
- Inspektion und Qualitätssicherung: Für taktile Prüfungen oder das Messen von Kräften bei der Montage.
- Teach-In (Handführung): Erleichtern das manuelle Führen des Roboters durch den Bediener, indem sie die angewandten Kräfte erfassen.
- Chirurgische Robotik: Für präzise und kraftlimitierte Bewegungen.
Vorteile:
- Ermöglicht kraftgeregelte Interaktion.
- Erhöht die Sicherheit bei MRK.
- Verbessert die Qualität und Präzision bei sensiblen Aufgaben.
- Erhöht die Flexibilität von Robotern.
Kraft-Momenten-Sensoren sind ein Schlüsselbaustein für die nächste Generation von intelligenten und adaptiven Robotik-Anwendungen in der Industrie 4.0.
→ Siehe auch: Sensor, Kollaborativer Roboter (Cobot), Robotik, Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), Greifer
